KR19980069195A - 안정한 액츄에이터를 갖는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

안정한 액츄에이터를 갖는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법에 개시되어 있다. 상기 방법은, M×N개의 트랜지스터가 내장되고 일측 상부에 드레인 패드가 형성된 액티브 매트릭스를 제공하는 단계, 그리고 ⅰ) 상기 액티브 매트릭스의 상부에 멤브레인을 형성하는 단계, ⅱ) 상기 멤브레인의 상부에 하부 전극을 형성하는 단계, ⅲ) 상기 하부 전극의 상부에 변형층을 형성하는 단계, ⅳ) 상기 변형층의 상부에 상부 전극을 형성하는 단계, ⅴ) 상기 변형층의 양측으로부터 상기 변형층, 상기 하부 전극, 상기 멤브레인을 식각하여 상기 변형층으로부터 상기 드레인 패드까지 수직하게 복수 개의 비어 홀을 형성하는 단계, 그리고 ⅵ) 상기 복수 개의 비어 홀 중 어느 하나에 상기 드레인 패드와 상기 하부 전극을 전기적으로 연결하는 비어 컨택을 형성하는 단계를 포함하는 액츄에이터를 형성하는 단계를 포함한다. 상기 방법에 의하면, 복수 개의 비어 홀을 액츄에이터의 양측 지지부에 각기 형성하여 액츄에이터를 대칭 구조로 형성함으로써, 액츄에이터를 구성하는 박막들의 적층된 형상을 동일하게 하여 박막들의 스트레스 분포를 균일하게 할 수 있다. 따라서, 액츄에이터가 한쪽으로 뒤틀어지는 것을 방지하여 안정한 액츄에이터를 형성할 수 있으며, 광원으로부터 입사되는 광속의 반사각을 일정하게 할 수 있다.

Description

안정한 액츄에이터를 갖는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법

본 발명은 AMA(Actuated Mirror Arrays)를 이용한 박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액츄에이터의 비어 홀을 액츄에이터의 지지부 양측에 대칭 구조로 형성함으로써, 액츄에이터가 한쪽으로 뒤틀어지는 것을 방지하여 안정한 액츄에이터를 형성할 수 있으며, 이에 따라서 광원으로부터 입사되는 광속의 반사각을 일정하게 할 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 1996년 9월 24일에 특허 출원한 특허출원 제96-42197호(발명의 명칭：멤브레인의 스트레스를 조절할 수 있는 박막형 광로 조절 장치 및 그 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 것이며, 도 3은 도 1에 도시한 장치를 B­B′선으로 자른 단면도를 도시한 것이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 박막형 광로 조절 장치는 일측 상부에 드레인(35)이 형성된 액티브 매트릭스(31)와 액티브 매트릭스(31)의 상부에 형성된 액츄에이터(33)를 포함한다.

상기 액티브 매트릭스(31)는 액티브 매트릭스(31) 및 드레인(35)의 상부에 적층된 보호층(37)과 보호층(37)의 상부에 적층된 식각 방지층(39)을 포함한다. 상기 액티브 매트릭스(31)의 내부에는 M×N개의 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장되어 있다.

상기 액츄에이터(33)는, 상기 식각 방지층(39) 중 아래에 드레인(35)이 형성된 부분에 일측이 접촉되며 타측이 에어 갭(57)을 개재하여 상기 식각 방지층(39)과 평행하도록 적층된 단면을 갖는 멤브레인(43), 멤브레인(43)의 상부에 적층된 하부전극(45), 하부전극(45)의 상부에 적층된 변형부(47), 변형부(47)의 일측 상부에 적층된 상부전극(49), 변형부(47)의 타측으로부터 하부전극(45), 멤브레인(43), 식각 방지층(39) 및 보호층(37)을 통하여 상기 드레인(35)까지 형성된 비어 홀(53), 그리고 비어 홀(53) 내에 상기 하부전극(45)과 드레인(35)이 서로 전기적으로 연결되도록 형성된 비어 컨택(55)을 포함한다.

또한, 도 1을 참조하면, 멤브레인(43)의 평면은, 일측이 그 중앙부에 사각형 형상의 오목한 부분을 가지며, 이러한 오목한 부분이 양쪽 가장자리로 갈수록 계단형으로 넓어지는 형상으로 형성되고, 타측이 상기 오목한 부분에 대응하여 중앙부로 갈수록 계단형으로 좁아지는 사각형 형상의 돌출부를 가진다. 그러므로, 상기 멤브레인(43)의 오목한 부분에 인접한 액츄에이터의 멤브레인의 오목한 부분이 끼워지고, 상기 사각형 형상의 돌출부가 인접한 멤브레인의 오목한 부분에 끼워지게 된다.

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

도 4a 내지 도 4d는 도 2에 도시한 장치의 제조 공정도이다. 도 4a내지 도 4d에 있어서, 도 2와 동일한 부재들에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용한다.

도 4a를 참조하면, M×N개의 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장되고 일측 상부에 드레인(35)이 형성된 액티브 매트릭스(31)의 상부에 인 실리케이트 유리(Phospho-Silicate Glass：PSG)로 구성된 보호층(37)을 적층한다. 보호층(37)은 화학 기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 1．0∼2．0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 보호층(37)은 후속하는 공정으로부터 액티브 매트릭스(31)를 보호한다.

상기 보호층(37)의 상부에는 질화물로 구성된 식각 방지층(39)이 적층된다. 식각 방지층(39)은 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법을 이용하여 2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 식각 방지층(39)은 후속하는 식각 공정 동안 보호층(37) 및 액티브 매트릭스(31) 등이 식각되는 것을 방지한다. 식각 방지층(39)의 상부에는 희생층(41)이 적층된다. 희생층(41)은 인(P)의 농도가 높은 인 실리케이트 유리(PSG)를 대기압 화학 기상 증착(APCVD) 방법을 이용하여 1．0∼3．0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이 경우, 희생층(41)은 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(31)의 상부를 덮고 있으므로 그 표면의 평탄도가 매우 불량하다. 따라서, 희생층(41)의 표면을 스핀 온 글래스(SOG)를 사용하는 방법, 또는 CMP 방법을 이용하여 평탄화시킨다. 이어서, 희생층(41) 중 아래에 드레인(35)이 형성되어 있는 부분을 식각하여 식각 방지층(39)의 일부를 노출시킨다.

도 4b를 참조하면, 멤브레인(43)은 상기 노출된 식각 방지층(39)의 상부 및 희생층(41)의 상부에 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께로 적층된다. 상기 멤브레인(43)은 실리콘 카바이드를 PECVD(Plasma Enhanced CVD) 방법을 이용하여 200∼300℃의 온도에서 형성된다. 이 때, 상기 실리콘 카바이드는 액상(liquid) C₆H₁₈Si₂로부터 발생한 실리콘(Si)과 탄소(C)를 증착시켜 제조한다. 또는, 상기 실리콘 카바이드는 SiH₄와 CH₄의 혼합체로부터 발생한 Si와 C를 증착시켜 제조할 수 있다. 계속하여, 멤브레인(43) 내의 스트레스를 조절하기 위하여 600℃ 이하의 온도에서 실리콘 카바이드로 구성된 멤브레인(43)을 열처리한다.

상기 멤브레인(43)의 상부에는 백금, 또는 탄탈륨 등의 금속으로 구성된 하부전극(45)이 적층된다. 하부전극(45)은 스퍼터링 방법을 이용하여 500∼2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 신호 전극인 하부전극(45)에는 액티브 매트릭스(31)에 내장된 트랜지스터로부터 발생한 화상 신호가 상기 드레인(35) 및 비어 컨택(55)을 통하여 인가된다. 그리고, 하부전극(45)을 각 픽셀(pixel)별로 분리하기 위하여 식각하여 패터닝한다.

도 4c를 참조하면, 상기 하부전극(45)의 상부에 PZT, 또는 PLZT로 구성된 변형부(47)를 형성한다. 변형부(47)는 졸-겔법을 이용하여 0．1∼ 1．0㎛, 바람직하게는 0．4㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한 후, 급속 열처리(RTA) 방법으로 열처리하여 상변이시킨다. 변형부(47)는 상부전극(49)과 하부전극(45) 사이에 발생하는 전계에 의하여 변형을 일으킨다. 상부전극(49)은 변형부(47)의 일측 상부에 적층된다. 상부전극(49)은 알루미늄, 또는 백금 등의 전기 전도성 및 반사성이 우수한 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 500∼2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 공통 전극인 상부전극(49)에는 바이어스 전압이 인가되어 하부전극(45)과 상부전극(49) 사이에 전계가 발생하게 된다. 또한, 상부전극(49)은 광원으로부터 입사되는 광속을 반사하는 거울의 기능도 함께 수행한다. 이어서, 상부전극(49)을 패터닝하여 중앙부에 스트라이프(51)를 형성한다. 스트라이프(51)는 상부전극(49)을 균일하게 작동시켜 입사되는 광속의 난반사를 방지한다.

도 4d를 참조하면, 상부전극(49)을 소정의 형상으로 패터닝한 후, 변형부(47)의 타측 상부로부터 드레인(35)의 상부까지 변형부(47), 하부전극(45), 멤브레인(43), 식각 방지층(39) 및 보호층(37)을 순차적으로 식각하여 상기 변형부(47)로부터 드레인(35)까지 비어 홀(53)을 형성한다. 이어서, 텅스텐, 백금, 또는 티타늄 등의 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 상기 드레인(35)과 하부전극(45)이 전기적으로 연결되도록 비어 컨택(55)을 형성한다. 따라서, 비어 컨택(55)은 상기 비어 홀(53) 내에서 상기 하부전극(45)으로부터 드레인(35)의 상부까지 수직하게 형성된다. 그러므로, 액티브 매트릭스(31)에 내장된 트랜지스터로부터 발생한 화상 신호는 드레인(35) 및 비어 컨택(55)을 통하여 하부전극(45)에 인가된다. 계속해서, 상기 변형부(47), 하부전극(45), 멤브레인(43)을 차례로 패터닝한 후, 희생층(41)을 플루오르화 수소 증기로 식각하고 세정 및 건조하여 AMA 소자를 완성한다.

상술한 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 화상 신호는 액티브 매트릭스(31)에 내장된 MOS 트랜지스터로부터 드레인(35)과 비어 컨택(55)을 통하여 신호 전극인 하부전극(45)에 인가된다. 또한, 공통 전극인 상부전극(49)에는 바이어스 전압이 인가되어 상부전극(49)과 하부전극(45) 사이에 전계가 발생한다. 이 전계에 의하여 상부전극(49)과 하부전극(45) 사이에 적층되어 있는 변형부(47)가 변형을 일으킨다. 변형부(47)는 전계에 대하여 수직한 방향으로 수축하며, 변형부(47)를 포함하는 액츄에이터(33)는 멤브레인(43)이 형성되어 있는 방향의 반대 방향으로 휘게 된다. 그러므로 액츄에이터(33) 상부의 상부전극(49)도 같은 방향으로 경사진다. 광원으로부터 입사되는 광속은 소정의 각도로 경사진 상부전극(49)에 의해 반사된 후, 스크린에 투영되어 화상을 맺는다.

그러나 상술한 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 화상 신호를 액티브 매트릭스에 내장된 MOS 트랜지스터로부터 드레인을 통하여 신호 전극인 하부전극에 인가하는 기능을 수행하도록 형성된 비어 홀은 액츄에이터의 양측 지지부 중에서 일측에만 형성되어 있다. 그러므로, 박막들의 적층된 형상이 양측 지지부간에 동일하지 않게 된다. 따라서, 상기 액츄에이터는 전계를 인가하지 않은 상태에서도 박막들간의 스트레스의 불균형으로 인하여 한쪽 방향으로 뒤틀어지게 되며, 그 결과 광원으로부터 입사되는 광속의 반사각을 일정하게 조절할 수 없는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 복수 개의 비어 홀을 액츄에이터의 지지부 양측에 형성하여 액츄에이터를 대칭 구조로 형성함으로써, 액츄에이터가 한쪽으로 뒤틀어지는 것을 방지하여 안정한 액츄에이터를 형성할 수 있으며, 이에 따라 광원으로부터 입사되는 광속의 반사각을 일정하게 할 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 제공함에 있다.

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

도 2는 도 1의 장치를 A­A′선으로 자른 단면도이다.

도 3은 도 1의 장치를 B­B′선으로 자른 단면도이다.

도 4a 내지 도 4d는 도 2에 도시한 장치의 제조 공정도이다.

도 5는 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 평면도이다.

도 6은 도 5에 도시한 장치를 C­C′선으로 자른 단면도이다.

도 7은 도 5에 도시한 장치를 D­D′선으로 자른 단면도이다.

도 8a 내지 도 8d는 도 6에 도시한 장치의 제조 공정도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

131：액티브 매트릭스133 : 액츄에이터

135 : 드레인 137：보호층

139：식각 방지층 141：희생층

143：멤브레인 145 : 하부 전극

147：변형층 149：상부 전극

151：스트라이프 153：제1 비어 홀

154 : 제2 비어 홀 155：제1 비어 컨택

157 : 에어 갭

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여,

M×N개의 트랜지스터가 내장되고 일측 상부에 드레인 패드가 형성된 액티브 매트릭스를 제공하는 단계; 그리고

ⅰ) 상기 액티브 매트릭스의 상부에 멤브레인을 형성하는 단계, ⅱ) 상기 멤브레인의 상부에 하부 전극을 형성하는 단계, ⅲ) 상기 하부 전극의 상부에 변형층을 형성하는 단계, ⅳ) 상기 변형층의 상부에 상부 전극을 형성하는 단계, ⅴ) 상기 변형층의 양측으로부터 상기 변형층, 상기 하부 전극, 상기 멤브레인을 식각하여 상기 변형층으로부터 상기 드레인 패드까지 수직하게 복수 개의 비어 홀을 형성하는 단계, 그리고 ⅵ) 상기 복수 개의 비어 홀 중 어느 하나에 상기 드레인 패드와 상기 하부 전극을 전기적으로 연결하는 비어 컨택을 형성하는 단계를 포함하는 액츄에이터를 형성하는 단계를 포함하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 화상 신호는 액티브 매트릭스에 내장된 트랜지스터로부터 드레인 패드 및 비어 컨택을 통해 신호 전극인 하부 전극에 인가된다. 또한, 공통 전극인 상부 전극에는 바이어스 전압이 인가되어 상부 전극과 하부 전극 사이에 전계가 발생한다. 이 전계에 의하여 상부 전극과 하부 전극 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 상부 전극도 같은 방향으로 경사진다. 상부 전극은 광속을 반사하는 거울의 기능도 함께 수행하므로 광원으로부터 입사되는 광속은 소정의 각도로 경사진 상부전극에 의해 반사된 후, 스크린에 투영되어 화상을 맺는다.

따라서, 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법은, 2개의 비어 홀을 액츄에이터의 지지부 양측에 형성하여 액츄에이터를 대칭 구조로 형성함으로써, 액츄에이터가 한쪽으로 뒤틀어지는 것을 방지하여 안정한 액츄에이터를 형성할 수 있으며, 이에 따라 광원으로부터 입사되는 광속의 반사각을 일정하게 할 수 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 평면도를 도시한 것이며, 도 6은 도 5에 도시한 장치를 C­C′선으로 자른 단면도를 도시한 것이며, 도 7은 도 5에 도시한 장치를 D­D′선으로 자른 단면도를 도시한 것이다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치는 액티브 매트릭스(131)와 액티브 매트릭스(131)의 상부에 형성된 액츄에이터(133)를 포함한다. 상기 액티브 매트릭스(131)는 액티브 매트릭스(131)의 일측 상부에 형성된 드레인 패드(drain pad)(135), 액티브 매트릭스(131) 및 드레인 패드(135)의 상부에 적층된 보호층(passivation layer)(137), 그리고 보호층(137)의 상부에 적층된 식각 방지층(etch stop layer)(139)을 포함한다.

상기 액츄에이터(133)는, 상기 식각 방지층(139) 중 하부에 드레인 패드(135)가 형성된 부분에 그 일측이 접하며 타측이 에어 갭(157)을 개재하여 식각 방지층(139)과 평행하도록 적층된 단면을 갖는 멤브레인(membrane)(143), 멤브레인(143)의 상부에 적층된 하부전극(bottom electrode)(145), 하부전극(145)의 상부에 적층된 변형층(active layer)(147), 변형층(147)의 상부에 적층된 상부전극(top electrode)(149), 변형층(147)의 양측으로부터 하부전극(145), 멤브레인(143), 식각 방지층(139) 및 보호층(137)을 통하여 상기 드레인 패드(135)까지 수직하게 형성된 제1 비어 홀(via hole)(153) 및 제2 비어 홀(154), 그리고 제1 비어 홀(153)의 내부에 형성되어 하부 전극(145)과 드레인 패드(135)가 전기적으로 연결되도록 형성된 제1 비어 컨택(via contact)(155)을 포함한다.

또한, 도 5를 참조하면 상기 멤브레인(143)의 평면은, 일측이 그 중앙부에 사각형 형상의 오목한 부분을 가지며, 이러한 오목한 부분이 양쪽 가장자리로 갈수록 계단형으로 넓어지는 형상으로 형성된다. 상기 멤브레인(143)의 타측은 상기 오목한 부분에 대응하여 중앙부로 갈수록 계단형으로 좁아지는 사각형 형상의 돌출부를 가진다. 그러므로, 상기 멤브레인(143)의 오목한 부분에 인접한 액츄에이터의 멤브레인의 오목한 부분이 끼워지고, 상기 사각형 형상의 돌출부가 인접한 멤브레인의 오목한 부분에 끼워지게 된다.

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 8a 내지 도 8d는 도 6에 도시한 장치의 제조 공정도이다. 도 8a 내지 도 8d에 있어서, 도 6과 동일한 부재들에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용한다.

도 8a를 참조하면, M×N개의 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장되어 있고, 상부에 드레인 패드(135)가 형성되어 있는 액티브 매트릭스(131)의 상부에 보호층(137)을 적층한다. 상기 액티브 매트릭스(131)는 실리콘(Si) 등의 반도체로 이루어지거나 유리, 또는 알루미나(alumina)(Al₂O₃) 등의 절연 물질로 구성된다. 상기 보호층(137)은 인 실리케이트 유리(PSG)를 화학 기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 보호층(137)은 후속하는 공정 동안 액티브 매트릭스(131)에 내장된 트랜지스터가 손상을 입게 되는 것을 방지한다.

상기 보호층(137)의 상부에는 식각 방지층(139)이 적층된다. 식각 방지층(139)은 질화물을 저압 화학 기상 증착(Low Pressure CVD：LPCVD) 방법을 이용하여 1000∼2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 식각 방지층(139)은 액티브 매트릭스(131) 및 보호층(137)이 후속되는 식각 공정으로 인하여 식각되는 것을 방지한다.

상기 식각 방지층(139)의 상부에는 희생층(sacrificial layer)(141)이 적층된다. 상기 희생층(141)은 인 실리케이트 유리(PSG)를 대기압 화학 기상 증착(Atmospheric Pressure CVD：APCVD) 방법으로 0. 5∼2．0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이 경우, 희생층(141)은 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(131)의 상부를 덮고 있으므로 그 표면의 평탄도가 매우 불량하다. 따라서, 상기 희생층(141)의 표면을 스핀 온 글래스(SOG)를 사용하는 방법, 또는 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 방법을 이용하여 평탄화시킨다. 이어서, 액츄에이터(133)의 지지부를 형성하기 위하여, 상기 희생층(141)의 일부를 식각하여 상기 식각 방지층(139) 중 아래에 드레인 패드(135)가 형성되어 있는 양측 부분을 노출시킨다.

도 8b를 참조하면, 상기 노출된 식각 방지층(139)의 상부 및 희생층(141)의 상부에 멤브레인(143)을 적층한다. 멤브레인(143)은 질화물을 스퍼터링, 또는 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition：CVD) 방법을 이용하여 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다.

이어서, 백금(Pt), 또는 백금-탄탈륨(Pt-Ta) 등으로 구성된 하부 전극(145)을 상기 멤브레인(143)의 상부에 적층한다. 상기 하부 전극(145)은 스퍼터링 방법을 이용하여 0. 1∼1. 0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 신호 전극인 하부전극(145)에는 액티브 매트릭스(131)에 내장된 트랜지스터로부터 화상 신호가 드레인 패드(135)를 통하여 인가된다. 계속하여, 하부 전극(145)을 각각의 화소별로 분리하기 위하여 Iso-Cutting을 한다.

도 8c를 참조하면, 상기 하부 전극(145)의 상부에는 PZT(Pb(Zr, Ti)O₃), 또는 PLZT((Pb, La)(Zr, Ti)O₃)를 사용하여 변형층(147)이 형성된다. 변형층(147)은 졸-겔(Sol-Gel)법, 스퍼터링 방법, 또는 화학 기상 증착 방법을 이용하여 0．1∼ 1．0㎛, 바람직하게는 0．4㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한 후, 급속 열처리(Rapid Thermal Annealing：RTA) 방법으로 열처리하여 상변이시킨다. 변형층(147)은 상부 전극(149)과 하부 전극(145) 사이에 발생하는 전계에 의하여 변형을 일으킨다.

상기 변형층(147)의 상부에는 전기 전도성 및 반사 특성이 우수한 알루미늄, 은, 또는 백금 등의 금속을 사용하여 상부 전극(149)이 적층된다. 상기 상부 전극(149)은 스퍼터링 방법으로 0. 1∼1. 0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 상부 전극(149)에는 바이어스 전압이 인가되며, 동시에 상부 전극(149)은 광원으로부터 입사된 광속을 반사하는 거울로 이용된다.

도 8d를 참조하면, 상기 상부 전극(149)의 상부로부터 순차적으로 상부 전극(149), 변형층(147), 그리고 하부 전극(145)을 소정의 화소 형상으로 식각하여 패터닝(patterning)한다. 이 때, 상부 전극(149)의 상부에는 스트라이프(151)를 형성하여 상부 전극(149)을 균일하게 동작시켜 광원으로부터 입사되는 광속이 난반사되는 것을 방지한다. 이어서, 상기 변형층(147)의 양측으로부터 통상의 포토리쏘그래피(photolithography) 방법을 이용하여 변형층(147), 하부 전극(145), 멤브레인(143), 식각 방지층(139), 그리고 보호층(137)을 차례로 식각하여 제1 비어 홀(153) 및 제2 비어 홀(154)(도 5참조)을 동시에 형성한다. 따라서, 상기 제1 비어 홀(153) 및 제2 비어 홀(154)은 각기 상기 변형층(147)의 타측으로부터 상기 드레인 패드(135)까지 수직하게 형성된다. 이어서, 상기 제1 비어 홀(153) 내에 텅스텐(W), 또는 티타늄(Ti) 등의 전기 전도성이 우수한 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 제1 비어 컨택(155)을 형성한다. 제1 비어 컨택(155)은 상기 드레인 패드(135) 및 하부 전극(145)과 전기적으로 연결된다. 그러므로, 화상 신호는 액티브 매트릭스(131)에 내장된 트랜지스터로부터 드레인 패드(135) 및 제1 비어 컨택(155)을 통하여 하부 전극(145)에 인가된다. 이 때, 상기 제2 비어 홀(154)은 제1 비어 홀(153)과 대칭으로 형성되어 액츄에이터(133)의 구조를 안정화시킨다.

그러므로, 본 발명은, 액츄에이터(133)의 지지부 양측에 각기 제1 비어 홀(153) 및 제2 비어 홀(154)을 형성함으로써 적층된 박막들을 대칭 구조로 형성하여 박막들의 스트레스 분포를 균일하게 할 수 있다. 따라서, 전계를 인가하지 않은 상태에서도 액츄에이터(133)가 뒤틀림이 없게 된다. 계속하여, 멤브레인(143)을 소정의 화소 형상으로 패터닝한다. 그리고, 상기 희생층(141)을 플루오르화 수소(HF) 증기를 사용하여 식각하여 에어 갭(157)을 형성한 후, 세정 및 건조하여 액츄에이터(133)를 완성한다. 이어서, 남아 있는 식각 용액을 제거하기 위하여 헹굼 및 건조(rinse and dry) 처리를 수행하여 AMA 소자를 완성한다.

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(131)의 하단에 증착시켜 저항 컨택(ohmic contact)(도시하지 않음)을 형성한다. 그리고, 후속하는 공통전극인 상부전극(149)에 바이어스 전압을 인가하고 신호 전극인 하부전극(145)에 화상 신호를 인가하기 위한 TCP(Tape Carrier Package)(도시하지 않음) 본딩(bonding)을 대비하여 통상의 포토리쏘그래피 방법을 이용하여 액티브 매트릭스(131)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(131)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.

상술한 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치에 있어서, TCP의 패드 및 AMA의 패드를 통하여 전달된 화상 신호는 액티브 매트릭스(131)에 내장된 트랜지스터, 드레인 패드(135) 및 제1 비어 컨택(155)을 통해 신호 전극인 하부 전극(145)에 인가된다. 동시에, 공통 전극인 상부 전극(149)에는 바이어스 전압이 인가되어 상기 상부 전극(149)과 하부 전극(145) 사이에 전계가 발생하게 된다. 이 전계에 의하여 상부 전극(149)과 하부 전극(145) 사이의 변형층(147)이 변형을 일으킨다. 상기 변형층(147)은 전계와 수직한 방향으로 수축하게 되며, 이에 따라 상기 액츄에이터(135)는 소정의 각도로 휘게 된다. 광속을 반사하는 거울의 기능도 수행하는 상부 전극(149)은 액츄에이터(133)의 상부에 형성되어 있으므로 액츄에이터(133)와 함께 경사진다. 이에 따라서, 상부 전극(149)은 광원으로부터 입사되는 광속을 소정의 각도로 반사하며, 반사된 광속은 슬릿을 통과하여 스크린에 화상을 맺게 된다.

따라서 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치는, 제1 비어 홀 및 제2 비어 홀을 액츄에이터의 양측 지지부에 각기 형성하여 액츄에이터를 대칭 구조로 형성함으로써, 액츄에이터를 구성하는 박막들의 적층된 형상을 동일하게 하여 박막들의 스트레스 분포를 균일하게 할 수 있다. 따라서, 액츄에이터가 한쪽으로 뒤틀어지는 것을 방지하여 안정한 액츄에이터를 형성할 수 있으며, 이에 따라 광원으로부터 입사되는 광속의 반사각을 일정하게 할 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 (3)

1. M×N개의 트랜지스터가 내장되고 일측 상부에 드레인 패드가 형성된 액티브 매트릭스를 제공하는 단계; 그리고

   ⅰ) 상기 액티브 매트릭스의 상부에 멤브레인을 형성하는 단계, ⅱ) 상기 멤브레인의 상부에 하부 전극을 형성하는 단계, ⅲ) 상기 하부 전극의 상부에 변형층을 형성하는 단계, ⅳ) 상기 변형층의 상부에 상부 전극을 형성하는 단계, ⅴ) 상기 변형층의 양측으로부터 상기 변형층, 상기 하부전극, 상기 멤브레인을 식각하여 상기 변형층으로부터 상기 드레인 패드까지 수직하게 복수 개의 비어 홀을 형성하는 단계, 그리고 ⅵ) 상기 복수 개의 비어 홀 중 어느 하나에 상기 드레인 패드와 상기 하부 전극을 전기적으로 연결하는 비어 컨택을 형성하는 단계를 포함하는 액츄에이터를 형성하는 단계를 포함하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 비어 홀을 형성하는 단계는, 상기 복수 개의 비어 홀이 상기 액츄에이터의 지지부의 양측에 대칭 구조를 갖게 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 비어 홀을 형성하는 단계는, 상기 액츄에이터의 지지부의 양측에 상기 복수 개의 비어 홀을 동시에 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.