KR19990004776A - 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

박막형 광로 조절 장치의 제조 방법이 개시되어 있다. M×N (M, N은 정수)개의 MOS 트랜지스터가 내장되고 그 상부에 형성된 제1 금속층을 포함하는 액티브 매트릭스를 제공한다. 상기 액티브 매트릭스의 상부에 희생층을 형성한 후 그 위에 지지층을 형성한다. 상기 지지층의 상부에 하부 전극을 형성한 후 그 위에 변형층 및 상부 전극을 순차적으로 형성한다. 이어서, 상기 희생층을 식각하여 제거함으로써 에어 갭을 형성한 후, 상기 결과물 (즉, 액츄에이터가 형성되어진 액티브 매트릭스)을 순수에 침액시킴으로써 전 단계의 식각 공정에서 발생한 이온성 잔류물이나 정전기를 제거한다. 계속하여, 상기 결과물에 낮은 표면 장력을 갖는 메탄올 처리를 실시함으로써, 에어 갭 내에 존재하는 액체 방울의 모세관 작용을 감소시켜 폴리머나 미립자 등이 액티브 매트릭스의 표면에 고착되는 것을 방지할 수 있다.

Description

박막형 광로 조절 장치의 제조 방법

본 발명은 AMA(Actuated Mirror array)를 이용한 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에어 갭(air gap)을 형성하는 공정 중 발생하는 폴리머나 미립자 등에 의한 고착(sticking) 현상을 감소시켜 수율을 증가시킬 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

광학 에너지(optical energy)를 스크린 상에 투영하기 위한 광로 조절 장치 또는 공간적 광 변조기(spatial light modulator)는 광통신, 화상 처리, 및 정보 디스플레이 장치와 같은 다양한 분야에 응용될 수 있다. 상기 광로 조절 장치 또는 공간적 광 변조기를 이용한 화상 처리 장치는 통상적으로 광학 에너지를 스크린 상에 표시하는 방법에 따라 직시형 화상 표시 장치(direct-view image display device)와 투사형 화상 표시 장치(projection-type image display device)로 구분된다.

직시형 화상 표시 장치의 예로서는 CRT(Cathode Ray Tube)를 들 수 있는데, 이러한 CRT 장치는 소위 브라운관으로 불리는 것으로서 화질은 우수하나 화면의 대형화에 따라 그 중량과 용적이 증가하여 제조 비용이 상승하게 되는 문제가 있다. 투사형 화상 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display : LCD), 디포머블 미러 어레이(Deformable Mirror Device; DMD) 및 AMA를 들 수 있다. 이러한 투사형 화상 표시 장치는 다시 그들의 광학적 특성에 따라 2개의 그룹으로 나뉠 수 있다. 즉, LCD와 같은 장치는 전송 광 변조기(transmissive spatial light modulators)로 분류될 수 있는데 반하여, DMD 및 AMA는 반사 광 변조기(reflective spatial light modulators)로 분류될 수 있다.

LCD와 같은 전송 광 변조기는 광학적 구조가 매우 간단하므로, 얇게 형성하여 중량을 가볍게 할 수 있으며 용적을 줄이는 것이 가능하다. 그러나, 빛의 극성으로 인하여 광 효율이 낮으며, 액정 재료에 고유하게 존재하는 문제, 예를 들면 응답 속도가 느리고 그 내부가 과열되기 쉬운 단점이 있다. 또한, 현존하는 전송 광 변조기의 최대 광 효율은 1 내지 2% 범위로 한정되며, 수용 가능한 디스플레이 품질을 제공하기 위해서 암실 조건을 필요로 한다. 따라서, 상술한 문제점들을 해결하기 위하여 DMD 및 AMA와 같은 광 변조기가 개발되었다.

DMD는 5％ 정도의 비교적 양호한 광 효율을 나타내지만, DMD에 채용된 힌지 구조물에 의해서 심각한 피로 문제가 발생할 뿐만 아니라, 매우 복잡하고 값비싼 구동 회로가 요구된다는 단점이 있다. AMA는 그 내부에 설치된 각각의 거울들이 광원으로부터 입사되는 빛을 소정의 각도로 반사하고, 상기 반사된 빛이 슬릿(slit)이나 핀홀(pinhole)과 같은 개구(aperture)를 통과하여 스크린에 투영되어 화상을 맺도록 광속을 조절할 수 있는 장치이다. 따라서, 그 구조와 동작 원리가 간단하며, LCD나 DMD에 비해 높은 광 효율 (10% 이상의 광 효율)을 얻을 수 있다. 또한, 콘트라스트(contrast)가 향상되어 밝고 선명한 화상을 얻을 수 있다.

AMA의 각 액츄에이터는 인가되는 전기적인 화상 신호 및 바이어스 전압에 의하여 발생되는 전기장에 따라 변형을 일으킨다. 상기 액츄에이터가 변형을 일으킬 때 그 상부에 장착된 각각의 거울들이 경사지게 된다. 따라서, 상기 경사진 거울들은 광원으로부터 입사된 빛을 소정의 각도로 반사시켜 스크린 상에 화상을 맺을 수 있도록 한다. 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 수도 있다.

이러한 AMA 장치는 크게 벌크형(bulk type)과 박막형(thin film type)으로 구분된다. 상기 벌크형 광로 조절 장치는 Gregory Um 등에게 허여된 미합중국 특허 제 5,085,497호에 개시되어 있다. 벌크형 광로 조절 장치는 다층 세라믹을 얇게 절단하여 내부에 금속 전극이 형성된 세라믹 웨이퍼를 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(active matrix)에 장착한 후, 쏘잉 방법으로 가공하고 그 상부에 거울을 설치함으로써 이루어진다. 그러나, 벌크형 광로 조절 장치는 설계 및 제조에 있어서 매우 높은 정밀도가 요구되며, 변형층의 응답이 느리다는 단점이 있다.

이에 따라, 반도체 제조 공정을 이용하여 제조할 수 있는 박막형 광로 조절 장치가 개발되었다. 상기 박막형 광로 조절 장치는 본 출원인이 1996년 9월 24일 대한민국 특허청에 특허 출원한 특허 출원 제96-42197호 (발명의 명칭: 멤브레인의 스트레스를 조절할 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법)에 개시되어 있다.

도 1a 및 도 1b는 상기 선행 출원에 기재된 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

먼저, 상기 박막형 광로 조절 장치의 구조를 살펴보면 다음과 같다.

상기 박막형 광로 조절 장치는 액티브 매트릭스(1) 및 액츄에이터(60)를 포함한다. 그 내부에 M×N (M, N은 정수) 개의 모스(metal oxide semiconductor; MOS) 트랜지스터가 내장되고 일측 표면에 드레인 패드(5)가 형성된 액티브 매트릭스(1)는, 상기 액티브 매트릭스(1) 및 드레인 패드(5)의 상부에 적층된 보호층(10)과 보호층(10)의 상부에 적층된 식각 방지층(15)을 포함한다.

액츄에이터(60)는 상기 식각 방지층(15) 중에서 그 아래에 드레인 패드(5)가 형성된 부분에 일측이 접촉되며 타측이 에어 갭(25)을 개재하여 상기 액티브 매트릭스(1)와 평행하도록 적층된 멤브레인(30), 상기 멤브레인(30)의 상부에 적층된 하부 전극(35), 상기 하부 전극(35)의 상부에 적층된 변형층(40), 상기 변형층(40)의 일측 상부에 적층된 상부 전극(45), 상기 변형층(40)의 타측으로부터 하부 전극(35), 멤브레인(30), 식각 방지층(15) 및 보호층(10)을 통하여 상기 드레인 패드(5)까지 수직하게 형성된 비어 홀(50), 및 상기 비어 홀(50) 내에 하부 전극(35)과 드레인 패드(5)가 서로 전기적으로 연결되도록 형성된 비어 컨택(55)을 포함한다.

상기 상부 전극(45)의 일부에는 스트라이프(46)가 형성된다. 상기 스트라이프(46)는 상부 전극(45)을 균일하게 작동시켜 광원으로부터 입사되는 빛의 난반사를 방지한다.

이하, 상기 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 설명한다.

도 1a를 참조하면, n형으로 도우프된 실리콘 웨이퍼로 이루어지며 M×N (M, N은 정수) 개의 PMOS 트랜지스터가 내장되고 그 일측 상부에 드레인 패드(5)가 형성된 액티브 매트릭스(1) 상에 인 실리케이트 유리(phosphor-silicate glass; PSG)로 구성된 보호층(10)을 형성한다. 상기 보호층(10)은 화학 기상 증착(chemical vapor deposition; CVD) 방법을 이용하여 1．0㎛ 정도의 두께를 갖도록 형성한다. 상기 보호층(10)은 후속 공정으로부터 액티브 매트릭스(1)를 보호한다.

상기 보호층(10) 상에는 질화물로 이루어진 식각 방지층(15)이 형성된다. 상기 식각 방지층(15)은 저압 화학 기상 증착(low pressure CVD; LPCVD) 방법을 이용하여 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께를 갖도록 형성한다. 상기 식각 방지층(15)은 후속하는 식각공정 동안에 보호층(10) 및 액티브 매트릭스(1)가 식각되는 것을 방지한다.

상기 식각 방지층(15) 상에는 희생층(20)이 형성된다. 상기 희생층(20)은 인(P)의 농도가 높은 PSG를 대기압 화학 기상 증착(atmospheric pressure CVD; APCVD) 방법을 이용하여 1．0∼3．0㎛ 정도의 두께를 갖도록 형성한다. 이 경우, 희생층(20)은 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(1)의 상부를 덮고 있으므로, 그 표면의 평탄도가 매우 불량하다. 따라서, 희생층(20)의 표면을 스핀 온 글래스(spin-on glass; SOG)를 사용하는 방법 또는 화학 기계적 연마(chemical mechanical polishing; CMP) 방법을 이용하여 평탄화시킨다. 이어서, 상기 희생층(20) 중 그 아래에 드레인 패드(5)가 형성되어 있는 부분을 식각하여 상기 식각 방지층(15)의 일부를 노출시킴으로써 액츄에이터의 지지부를 만든다.

이어서, 상기 노출된 식각 방지층(15)의 상부 및 희생층(20)의 상부에 멤브레인(30)을 적층한다. 상기 멤브레인(30)은 질화물을 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법을 이용하여 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께로 증착하여 형성한다.

이어서, 하부 전극(35)을 상기 멤브레인(30)의 상부에 적층한다. 상기 하부 전극(35)은 백금(Pt), 탄탈륨(Ta), 또는 백금-탄탈륨(Pt-Ta) 등의 금속을 스퍼터링하여 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께를 갖도록 형성한다. 이어서, 사진식각 공정을 통해 상기 하부 전극(35)을 각 화소별로 단락시킴으로써 각 화소들에 독자적인 제1 신호(화상 신호)가 인가되도록 한다(Iso-cutting 공정). 상기 하부 전극(35)에는 액티브 매트릭스(1)에 내장된 트랜지스터로부터 전달된 제1 신호(화상 신호)가 인가된다.

상기 하부 전극(35)의 상부에는 PZT, 또는 PLZT로 구성된 변형층(40)이 적층된다. 상기 변형층(40)은 졸-겔(sol-gel)법, 스퍼터링 방법, 또는 화학 기상 증착 방법을 이용하여 0．1∼1．0㎛, 바람직하게는 0．4㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 그리고, 상기 변형층(40)을 급속 열처리(RTA) 방법으로 열처리하여 상변이시킨다. 상기 변형층(40)은 상부 전극(45)과 하부 전극(35) 사이에 발생하는 전기장에 의하여 변형을 일으킨다.

상부 전극(45)은 상기 변형층(40)의 일측 상부에 적층된다. 상기 상부 전극(45)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 또는 백금(Pt) 등의 금속을 스퍼터링하여 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 상부 전극(45)은 공통 전극선(도시되지 않음)을 통하여 제2 신호(바이어스 신호)가 인가된다. 상기 상부 전극(45)은 전기 전도성 및 반사 특성이 우수하므로 전기장을 발생시키는 바이어스 전극의 기능뿐만 아니라 입사되는 빛을 반사하는 거울의 기능도 함께 수행한다.

도 1b를 참조하면, 상기 상부 전극(45)의 상부로부터 순차적으로 상부 전극(45), 변형층(40), 그리고 하부 전극(35)을 소정의 화소 형상으로 식각하여 패터닝한다. 이 때, 상기 상부 전극(45)의 일측에는 상부 전극(45)의 작동을 균일하게 하여 광원으로부터 입사되는 빛의 난반사를 방지하는 스트라이프(46)가 형성된다.

이어서, 상기 변형층(40)의 일측으로부터 변형층(40), 하부 전극(35), 멤브레인(30), 식각 방지층(15), 및 보호층(10)을 차례로 식각하여 비어 홀(50)을 형성한다. 따라서, 상기 비어 홀(50)은 상기 변형층(40)의 타측으로부터 상기 드레인 패드(5)까지 형성된다. 이어서, 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 또는 티타늄(Ti) 등의 전기 전도성이 우수한 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 증착시켜 비어 컨택(55)을 형성한다. 상기 비어 컨택(55)은 상기 드레인 패드(5) 및 하부 전극(35)을 전기적으로 연결한다. 그러므로, 외부로부터 인가된 제1 신호는 액티브 매트릭스(1)에 내장된 트랜지스터, 드레인 패드(5) 및 비어 컨택(55)을 통하여 하부 전극(35)에 인가된다.

이어서, 상기 상부 전극(45), 변형층(40) 및 하부 전극(35)의 노출된 표면을 덮도록 포토레지스트막(도시되지 않음)을 형성한 후, 이를 식각 마스크로 하여 상기 멤브레인(30)을 소정의 화소 형상으로 식각한다. 계속해서, 상기 포토레지스트막을 식각 마스크로 하여 상기 희생층(20)을 플루오르화 수소(HF) 증기를 이용하여 식각함으로써 에어 갭(25)을 형성한 후, 린스 및 건조(rinse and dry)하여 액츄에이터(133)를 형성한다. 이어서, 상기 포토레지스트막을 제거한 후, 남아있는 식각 용액을 제거하기 위하여 헹굼 및 건조 처리를 수행하여 AMA 소자를 완성한다.

상술한 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 제1 신호가 액티브 매트릭스(1)에 내장된 MOS 트랜지스터, 드레인 패드(5)와 비어 컨택(55)을 통하여 하부 전극(35)에 인가된다. 또한, 상부 전극(45)에는 제2 신호가 인가되어 상부 전극(45)과 하부 전극(35) 사이에 전기장이 발생한다. 이 전기장에 의하여 상부 전극(45)과 하부 전극(35) 사이에 적층되어 있는 변형층(40)이 변형을 일으킨다. 상기 변형층(40)은 전기장에 대하여 직교하는 방향으로 수축하며, 변형층(40)을 포함하는 액츄에이터(60)는 소정의 각도를 가지고 상방으로 휘어진다. 따라서, 액츄에이터(60) 상부의 상부 전극(45)도 같은 방향으로 경사진다. 광원으로부터 입사되는 빛은 상부 전극(45)에 의해 소정의 각도로 반사된 후, 스크린에 투영되어 화상을 맺는다.

그러나, 상술한 종래의 박막형 광로 조절 장치에 의하면, 플루오르화 수소(HF) 증기를 이용하여 에어 갭을 형성하고 세정(rinse) 공정을 실시한 후, 상기 에어 갭 내에서 액체 방울의 모세관 작용에 의하여 폴리머(polymer)나 미립자(particle)와 같은 마이크로-다이나믹 구조물이 실리콘으로 이루어진 액티브 매트릭스의 표면에 고착된다.

이러한 마이크로-다이나믹 구조물은 건조 공정을 완료한 후에도 여전히 상기 액티브 매트릭스의 표면에 고착되어 박막형 광로 조절 장치의 수율(yield)을 저하시키는 요인으로 작용한다.

따라서, 본 발명의 목적은 에어 갭을 형성하는 공정 중 발생하는 폴리머나 미립자 등에 의한 고착 현상을 감소시켜 수율을 증가시킬 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 제공하는데 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 출원인의 선행 출원에 기재된 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 2는 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 평면도이다.

도 3은 도 2에 도시한 장치를 A­A' 선으로 자른 단면도이다.

도 4a 내지 도 4d는 도 2에 도시한 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100 : 액티브 매트릭스155 : 제1 금속층

160 : 제1 보호층165 : 제2 금속층

170 : 제2 보호층175 : 식각 방지층

185 : 지지층190 : 하부 전극

195 : 변형층200 : 상부 전극

205 : 액츄에이터210 : 비어 홀

215 : 비어 컨택220 : 스트라이프

225 : 에어 갭

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, M×N (M, N은 정수)개의 MOS 트랜지스터가 내장되고 그 상부에 형성된 제1 금속층을 포함하는 액티브 매트릭스를 제공하는 단계; 상기 액티브 매트릭스의 상부에 희생층을 형성하는 단계; i) 상기 희생층의 상부에 지지층을 형성하는 단계, ⅱ) 상기 지지층의 상부에 하부 전극을 형성하는 단계, ⅲ) 상기 하부 전극의 상부에 변형층을 형성하는 단계, 및 ⅳ) 상기 변형층의 상부에 상부 전극을 형성하는 단계를 갖는 액츄에이터를 형성하는 단계; 상기 희생층을 식각하여 제거함으로써 에어 갭을 형성하는 단계; 그리고 순수 침액(D.I water dipping) 및 메탄올 처리(methanol treatment)를 실시하는 단계를 포함하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 제공한다.

상술한 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 외부로부터 전달된 제1 신호(화상 신호)는 액티브 매트릭스에 내장된 트랜지스터, 드레인 패드 및 비어 컨택을 통해 하부 전극에 인가된다. 동시에, 상부 전극에는 제2 신호(바이어스 신호)가 인가되어 상기 상부 전극과 하부 전극 사이에 전기장이 발생하게 된다. 이 전기장에 의하여 상부 전극과 하부 전극 사이의 변형층이 변형을 일으킨다. 상기 변형층은 발생한 전기장에 대하여 직교하는 방향으로 수축하게 되며, 이에 따라 상기 액츄에이터는 소정의 각도로 휘게 된다. 빛을 반사하는 거울의 기능도 수행하는 상부 전극은 액츄에이터의 상부에 형성되어 있으므로 액츄에이터와 함께 경사진다. 이에 따라서, 상부 전극은 광원으로부터 입사되는 빛을 소정의 각도로 반사하며, 반사된 빛은 슬릿을 통과하여 스크린에 화상을 맺게 된다.

본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법에 의하면, HF 증기를 이용한 식각 공정으로 희생층을 제거하여 에어 갭을 형성한 후, 그 결과물, 즉 액츄에이터가 형성된 액티브 매트릭스를 순수(D.I water)에 침액시킴으로써 전 단계의 식각 공정에서 발생한 이온성 잔류물이나 정전기를 제거한다. 이어서, 상기 결과물에 낮은 표면 장력을 갖는 메탄올 처리를 실시함으로써, 상기 에어 갭 내에 존재하는 액체 방울의 모세관 작용을 감소시켜 폴리머나 미립자 등이 액티브 매트릭스의 표면에 고착되는 것을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다.

도 2는 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 평면도이고, 도 3은 도 2의 A­A' 선에 따른 박막형 광로 조절 장치의 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 박막형 광로 조절 장치는 액티브 매트릭스(100)와 액티브 매트릭스(100)의 상부에 형성된 액츄에이터(205)를 포함한다.

상기 액티브 매트릭스(100)는, 액티브 매트릭스(100)를 액티브 영역과 필드 영역으로 구분하기 위한 소자 분리막(120)과, 상기 액티브 영역에 게이트(115), 소오스(110) 및 드레인(105)을 갖고 형성된 M×N개의 MOS 트랜지스터를 포함한다. 또한, 상기 액티브 매트릭스(100)는 상기 MOS 트랜지스터의 상부에 적층되고 상기 소오스(110) 및 드레인(105)에 각각 접속되도록 패터닝된 제1 금속층(155), 상기 제1 금속층의 상부에 적층된 제1 보호층(160), 상기 제1 보호층의 상부에 적층된 제2 금속층(165), 상기 제2 금속층의 상부에 적층된 제2 보호층(170), 및 상기 제2 보호층의 상부에 적층된 식각 방지층(175)을 포함한다. 여기서, 상기 제2 금속층(165)은 티타늄(Ti) 금속을 사용하여 적층한 제1층(165a) 및 질화티타늄(TiN)을 사용하여 적층한 제2층(165b)을 포함한다.

상기 액츄에이터(205)는 상기 식각 방지층(175) 중 아래에 드레인 패드가 형성된 부분에 일측이 접촉되며 타측이 에어 갭(225)을 개재하여 액티브 매트릭스(100)와 평행하게 형성된 단면을 갖는 지지층(185), 상기 지지층(185)의 상부에 적층된 하부 전극(190), 상기 하부 전극(190)의 상부에 적층된 변형층(195), 상기 변형층(195)의 일측 상부에 적층된 상부 전극(200), 그리고 상기 변형층(195)의 일측으로부터 변형층(195), 하부 전극(190), 지지층(185), 식각 방지층(175), 제2 보호층(170) 및 제1 보호층(160)을 통하여 상기 제1 금속층(155)의 드레인 패드까지 수직하게 형성된 비어 홀(210)의 내부에 형성된 비어 컨택(215)을 포함한다.

상기 지지층(185)은 선행 출원에 기재된 박막형 광로 조절 장치 중 액츄에이터를 지지하는 멤브레인의 기능을 수행한다. 상기 상부 전극(200)의 일측에는 상부 전극(200)을 균일하게 작동시켜 입사되는 광속의 난반사를 방지하기 위한 스트라이프(220)가 형성된다.

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

도 4a 내지 도 4d는 도 3에 도시한 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다. 도 4a 내지 도 4d에 있어서, 도 3과 동일한 부재들에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용한다.

도 4a를 참조하면, n형으로 도우프된 실리콘(Si) 웨이퍼로 구성된 액티브 매트릭스(100)를 준비한 후, 통상의 소자분리 공정, 예컨대 실리콘 부분 산화법(local oxidation of silicon; LOCOS)을 이용하여 상기 액티브 매트릭스(100)에 액티브 영역 및 필드 영역을 구분하기 위한 소자 분리막(120)을 형성한다. 이어서, 상기 액티브 영역의 상부에 불순물이 도우프된 폴리실리콘과 같은 도전물질로 이루어진 게이트(115)를 형성한 후, 이온주입 공정으로 p⁺소오스(110) 및 드레인(105)을 형성함으로써, M×N (M, N은 정수) 개의 PMOS 트랜지스터를 형성한다.

상기 트랜지스터가 형성된 결과물의 상부에 산화물로 이루어진 절연막(125)을 형성한 후, 사진식각 공정으로 상기 소오스(110) 및 드레인(105)의 일측 상부를 각각 노출시키는 개구부들을 형성한다. 이어서, 상기 개구부들이 형성된 결과물의 상부에 텅스텐(W)과 같은 금속으로 이루어진 제1 금속층(155)을 증착한 후 상기 제1 금속층(155)을 사진식각 공정으로 패터닝한다. 상기와 같이 패터닝된 제1 금속층(155)은 후속 공정에서 액츄에이터가 접속되어질 드레인 패드를 포함한다. 외부로부터 인가된 제1 신호(화상 신호)는 액티브 매트릭스(100)에 내장된 MOS 트랜지스터 및 제1 금속층(155)의 드레인 패드를 통하여 하부 전극(190)에 전달된다.

이어서, MOS 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(100)를 보호하기 위하여 상기 제1 금속층(155)의 상부에 제1 보호층(160)을 형성한다. 상기 제1 보호층(160)은 인 실리케이트 유리(PSG)를 화학 기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 8000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 제1 보호층(160)은 후속하는 공정 동안 액티브 매트릭스(100)에 내장된 트랜지스터가 손상을 입게 되는 것을 방지한다.

상기 제1 보호층(160)의 상부에는 제2 금속층(165)을 형성한다. 상기 제2 금속층(165)을 형성하기 위하여, 먼저 티타늄(Ti)을 스퍼터링하여 300Å 정도의 두께로 제1층(165a)을 형성한다. 이어서, 상기 제1층(165a)의 상부에 질화티타늄(TiN)을 물리 기상 증착(PVD) 방법을 사용하여 적층하여 제2층(165b)을 형성한다. 상기 제2 금속층(165)은 광원으로부터 입사되는 광속이 반사층인 상부 전극(200) 뿐만 아니라, 상부 전극(200)이 형성된 부분을 제외한 부분에도 입사됨으로 인하여, 액티브 매트릭스(100)에 광 누설 전류가 흐르게 되는 것을 방지한다. 이어서, 상기 제2 금속층(165) 중 후속 공정에서 비어 컨택(215)이 형성될 부분을 사진식각 공정을 통해 식각해낸다.

이어서, 상기 제2 금속층(165)의 상부에 제2 보호층(170)을 형성한다. 상기 제2 보호층(170)은 인 실리케이트 유리(PSG)를 사용하여 2000Å 정도의 두께로 형성한다. 상기 제2 보호층(170) 역시 후속하는 공정 동안 액티브 매트릭스(100)에 내장된 트랜지스터가 손상을 입게 되는 것을 방지한다.

이어서, 상기 제2 보호층(170)의 상부에 식각 방지층(175)을 형성한다. 상기 식각 방지층(175)은 상기 액티브 매트릭스(100) 및 제2 보호층(170)이 후속되는 식각 공정으로 인하여 식각되는 것을 방지한다. 상기 식각 방지층(175)은 질화물(Si₃N₄)을 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법으로 증착하여 1000∼2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 식각 방지층(175)은 액티브 매트릭스(100) 및 제2 보호층이 후속되는 식각 공정으로 인하여 식각되는 것을 방지한다.

이어서, 상기 식각 방지층(175)의 상부에 희생층(180)을 형성한다. 상기 희생층(180)은 인 실리케이트 유리(PSG)를 대기압 화학 기상 증착(APCVD) 방법으로 ２．0∼３．0㎛ 정도의 두께로 증착하여 형성한다. 이 경우, 희생층(180)은 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(100)의 상부를 덮고 있으므로 그 표면의 평탄도가 매우 불량하다. 따라서, 스핀 온 글래스(SOG)를 사용하는 방법, 또는 화학 기계적 연마(CMP) 방법을 이용하여 상기 희생층(180)이 1．1㎛ 정도의 두께가 되도록 상기 희생층(180)의 표면을 연마함으로써 평탄화시킨다. 이어서, 상기 희생층(180) 중 아래에 드레인 패드(145)가 형성된 부분을 식각하여 상기 식각 방지층(175)의 일부를 노출시킴으로써, 액츄에이터의 지지부를 형성한다.

도 4b를 참조하면, 지지층(185)을 상기 노출된 식각 방지층(175)의 상부 및 희생층(180)의 상부에 형성한다. 상기 지지층(185)은 질화물을 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법을 이용하여 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다.

이어서, 하부 전극(190)을 상기 지지층(185)의 상부에 형성한다. 상기 하부 전극(190)은 백금(Pt), 탄탈륨(Ta), 또는 백금-탄탈륨(Pt-Ta) 등의 금속을 스퍼터링하여 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이와 동시에, 하부 전극(190)을 각 화소별로 분리시킴으로써 각각의 화소들에 독립적인 제1 신호가 인가되도록 한다(Iso-cutting 공정). 상기 하부 전극(190)에는 액티브 매트릭스(100)에 내장된 트랜지스터로부터 전달된 제1 신호가 인가된다.

이어서, 상기 하부 전극(190)의 상부에는 PZT 또는 PLZT 등의 압전 물질로 구성된 변형층(195)이 적층된다. 변형층(195)은 졸-겔법, 화학 기상 증착 방법, 또는 스퍼터링 방법 등을 이용하여 0．1∼1．0㎛, 바람직하게는 0. 4㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 그리고, 상기 변형층(195)을 구성하는 압전 물질을 급속 열처리(RTA) 방법으로 열처리하여 상변이시킨 후 분극시킨다. 상기 변형층(195)은 상부 전극(200)과 하부 전극(190) 사이에 발생하는 전기장에 의하여 변형을 일으킨다.

계속하여, 상부 전극(200)을 상기 변형층(195)의 일측 상부에 형성한다. 상부 전극(200)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 또는 백금(Pt) 등의 금속을 스퍼터링하여 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 상부 전극(200)에는 외부로부터 공통 전극선(도시되지 않음)을 통하여 제2 신호(바이어스 신호)가 인가된다. 상기 상부 전극(200)은 전기 전도성 및 반사 특성이 우수하므로 전기장을 발생시키는 바이어스 전극의 기능뿐만 아니라 입사되는 빛을 반사하는 거울의 기능도 함께 수행한다.

계속하여, 상기 상부 전극(200)의 상부로부터 순차적으로 상부 전극(200), 변형층(195), 및 하부 전극(190)을 소정의 화소 형상으로 순차적으로 패터닝한다. 이 때, 상기 상부 전극(200)의 중앙부에는 상부 전극(200)의 작동을 균일하게 하여 광원으로부터 입사되는 광속의 난반사를 방지하는 스트라이프(220)가 형성된다.

도 4c를 참조하면, 상기 변형층(195)의 일측으로부터 변형층(195), 하부 전극(190), 지지층(185), 식각 방지층(175), 제2 보호층(170), 및 제1 보호층(160)을 차례로 식각하여 비어 홀(210)을 형성한다. 따라서, 상기 비어 홀(210)은 상기 변형층(195)의 타측으로부터 상기 제1 금속층(155) 중 드레인 패드까지 형성된다. 이어서, 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 또는 티타늄(Ti) 등의 전기 전도성이 우수한 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 증착시켜 비어 컨택(215)을 형성한다. 상기 비어 컨택(215)은 상기 제1 금속층(155) 중 드레인 패드와 하부 전극(190)을 전기적으로 연결한다. 그러므로, 외부로부터 인가된 제1 신호는 액티브 매트릭스(100)에 내장된 트랜지스터, 드레인 패드 및 비어 컨택(215)을 통하여 하부 전극(190)에 인가된다.

도 4d를 참조하면, 지지층(185)을 소정의 화소 형상으로 패터닝한다. 계속하여, 상기 상부 전극(200), 변형층(195) 및 하부 전극(190)의 노출된 표면을 덮도록 포토레지스트막(도시되지 않음)을 형성한 후, 상기 포토레지스트막을 식각 마스크로 이용하여 상기 희생층(180)을 플루오르화 수소(HF) 증기를 사용하여 식각함으로써 에어 갭(225)을 형성한다.

이어서, 린스 및 건조(rinse and dry) 공정을 실시한 후 상기 포토레지스트막을 에싱(ashing) 방법으로 제거한다. 다음에, 상기한 액티브 매트릭스(100)를 순수에 침액시킨 후 메탄올 처리를 수행하여 AMA 소자를 완성한다. 바람직하게는, 상기 메탄올 처리는 100∼300℃의 온도에서 실시한다.

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(100)의 하단에 증착시켜 오믹 컨택(ohmic contact)(도시하지 않음)을 형성한다. 그리고, 후속하는 상부 전극(200)에 제2 신호를 인가하고 하부 전극(190)에 제1 신호를 인가하기 위한 TCP(Tape Carrier Package)(도시하지 않음) 본딩(bonding)을 대비하여 통상의 포토리쏘그래피 방법을 이용하여 액티브 매트릭스(100)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(100)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 AMA 패널의 패드를 통하여 전달된 제1 신호는 액티브 매트릭스(100)에 내장된 트랜지스터, 제1 금속층(155)의 드레인 패드 및 비어 컨택(215)을 통해 하부 전극(190)에 인가된다. 동시에, TCP의 패드, AMA 패널의 패드 및 공통 전극선을 통하여 상부 전극(200)에는 제2 신호가 인가되어 상기 상부 전극(200)과 하부 전극(190) 사이에 전기장이 발생하게 된다. 이 전기장에 의하여 상부 전극(200)과 하부 전극(190) 사이의 변형층(195)이 변형을 일으킨다. 상기 변형층(195)은 발생한 전기장에 대하여 직교하는 방향으로 수축하게 되며, 이에 따라 상기 액츄에이터(205)는 소정의 각도로 휘게 된다. 빛을 반사하는 거울의 기능도 수행하는 상부 전극(200)은 액츄에이터(205)의 상부에 형성되어 있으므로 액츄에이터(205)와 함께 경사진다. 이에 따라서, 상부 전극(200)은 광원으로부터 입사되는 빛을 소정의 각도로 반사하며, 반사된 빛은 슬릿을 통과하여 스크린에 화상을 맺게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법에 의하면, HF 증기를 이용한 식각 공정으로 희생층을 제거하여 에어 갭을 형성한 후, 그 결과물, 즉 액츄에이터가 형성된 액티브 매트릭스를 순수에 침액시킴으로써 전 단계의 식각 공정에서 발생한 이온성 잔류물이나 정전기를 제거한다. 이어서, 상기 결과물에 낮은 표면 장력을 갖는 메탄올 처리를 실시함으로써, 상기 에어 갭 내에 존재하는 액체 방울의 모세관 작용을 감소시켜 폴리머나 미립자 등이 액티브 매트릭스의 표면에 고착되는 것을 방지할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 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×N (M, N은 정수)개의 MOS 트랜지스터가 내장되고 그 상부에 형성된 제1 금속층을 포함하는 액티브 매트릭스를 제공하는 단계;

   상기 액티브 매트릭스의 상부에 희생층을 형성하는 단계;

   i) 상기 희생층의 상부에 지지층을 형성하는 단계, ⅱ) 상기 지지층의 상부에 하부 전극을 형성하는 단계, ⅲ) 상기 하부 전극의 상부에 변형층을 형성하는 단계, 및 ⅳ) 상기 변형층의 상부에 상부 전극을 형성하는 단계를 갖는 액츄에이터를 형성하는 단계;

   상기 희생층을 식각하여 제거함으로써 에어 갭을 형성하는 단계; 그리고

   순수 침액 및 메탄올 처리를 실시하는 단계를 포함하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 에어 갭을 형성하는 단계는, 상기 상부 전극, 변형층 및 하부 전극의 노출된 표면을 덮도록 포토레지스트막을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트막을 마스크로 이용하여 상기 희생층을 플루오르화 수소(HF) 증기를 이용한 식각 공정으로 제거하는 단계, 린스 및 건조 공정을 실시하는 단계, 그리고 상기 포토레지스트막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 메탄올 처리는 100∼300℃의 온도에서 실시하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.