KR19990018836A - Manufacturing method of thin film type optical path control device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박막형 광로 조절 장치의 제조방법에 관한 것으로, 기판 상에 지지부가 형성된 희생층을 형성하고, 그 위에 멤브레인을 형성하며, 픽셀 단위로 식각될 부분을 따라 상기 멤브레인에 식각홀을 형성하며, 상기 식각홀을 통해 희생층을 제거하여 에어갭을 형성하며, 상기 멤브레인 위에 하부전극, 변형층 및 상부전극을 형성하고 식각하여 픽셀 단위의 액츄에이터를 형성하며, 상기 액츄에이터에 화상 신호전압을 인가하기 위한 비아 컨택을 형성하는 단계로 이루어진다.The present invention relates to a method for manufacturing a thin film type optical path control device, to form a sacrificial layer formed with a support on a substrate, to form a membrane thereon, and to form an etching hole in the membrane along the portion to be etched pixel by pixel, The sacrificial layer is removed through the etching hole to form an air gap, and the lower electrode, the strain layer, and the upper electrode are formed on the membrane to be etched to form an actuator in pixels, and to apply an image signal voltage to the actuator. Forming a via contact.
따라서, 변형층 및 거울 역할을 하는 상부전극을 형성하기 전에 희생층을 제거하여 에어갭을 형성하므로 식각으로 인한 변형층 및 상부전극의 손상이 발생되지 않으며, 희생층의 균등한 식각을 위해 형성하는 상부전극 중앙부의 식각홀도 형성할 필요가 없어져 거울면의 반사효율을 높일 수 있는 효과를 가져올 수 있다.Therefore, the air gap is formed by removing the sacrificial layer before forming the upper electrode serving as the strained layer and the mirror, so that damage of the strained layer and the upper electrode due to etching does not occur, and the sacrificial layer is formed for the uniform etching. It is not necessary to form an etching hole in the center of the upper electrode, which can bring about an effect of increasing the reflection efficiency of the mirror surface.
Description
본 발명은 박막형 광로 조절 장치의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액츄에이터의 에어갭을 형성하기 위한 희생층 제거공정을 변형층과 상부전극 형성공정 이전에 실시하여 변형층 및 상부전극의 손상을 방지하기 위한 박막형 광로 조절 장치의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a thin film type optical path control device, and more particularly, a sacrificial layer removing process for forming an air gap of an actuator is performed before the strained layer and the upper electrode forming process to prevent damage to the strained layer and the upper electrode. It relates to a method of manufacturing a thin film type optical path control device for preventing.
일반적으로, 광속을 조절하여 화상을 형성할 수 있는 광로 조절 장치는 크게 광원으로부터 입사되는 광속을 스크린에 투영하는 방법에 따라서 CRT(Cathod Ray Tube) 등의 직시형 화상 표시 장치와 투사형 화상 표시 장치로서 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display : 이하 'LCD'라 칭함), DMD(Deformable Mirror Device), 또는 AMA(Actuated Mirror Arrays)등이 있다.In general, an optical path control device capable of forming an image by adjusting a light flux is a direct view type image display device such as a CRT (Cathod Ray Tube) or a projection type image display device according to a method of projecting a light beam incident from a light source on a screen. Liquid crystal displays (hereinafter referred to as "LCD"), DMD (Deformable Mirror Device), AMA (Actuated Mirror Arrays) and the like.
CRT 장치는 화상의 질은 우수하지만 화면의 대형화에 따라 장치의 중량과 용적이 증가하며 그 제조비용이 상승하는 문제가 있으며, 이에 비하여 액정 표시 장치(LCD)는 평판으로 형성할 수 있으나 입사되는 광속의 편광으로 인하여 1∼2％의 낮은 광효율을 가지며, 그 내부의 액정 물질의 응답 속도가 느린 문제점이 있었다.Although CRT devices have excellent image quality, as the screen size increases, the weight and volume of the device increase, and the manufacturing cost thereof increases. In contrast, a liquid crystal display (LCD) can be formed into a flat plate, but the incident light flux Due to the polarization of the light having a low light efficiency of 1 to 2%, there was a problem that the response speed of the liquid crystal material therein is slow.
이에 따라, 상술바와 같은 LCD의 문제점들을 해결하기 위하여 DMD, 또는 AMA등의 장치가 개발되었다. 현재, DMD가 약 5% 정도의 광효율을 가지는 것에 비하여 AMA는 10% 이상의 광효율을 얻을 수 있다. 또한, AMA는 입사되는 광속의 극성에 의해 영향을 받지 않을 뿐만아니라 광속의 극성에 영향을 끼치지 않는다.Accordingly, in order to solve the problems of the LCD as described above, a device such as a DMD or an AMA has been developed. Currently, AMA can achieve a light efficiency of 10% or more, while DMD has a light efficiency of about 5%. In addition, the AMA is not only affected by the polarity of the incident luminous flux but also does not affect the polarity of the luminous flux.
통상적으로, AMA 내부에 형성된 각각의 액츄에이터들은 인가되는 화상 신호 및 바이어스 전압에 의하여 발생되는 전계에 따라 변형을 일으킨다. 이 액츄에이터가 변형을 일으킬 때, 상기 액츄에이터의 상부에 장착된 각각의 거울들은 전계의 크기에 비례하여 경사지게 된다.Typically, the respective actuators formed inside the AMA cause deformation depending on the electric field generated by the applied image signal and bias voltage. When this actuator causes deformation, each of the mirrors mounted on top of the actuator is inclined in proportion to the magnitude of the electric field.
따라서, 이 경사진 거울들은 광원으로부터 입사된 빛을 소정의 각도로 반사시킬 수 있게 된다. 이 각각의 거울들을 구동하는 액츄에이터의 구성 재료로서 PZT(Pb(Zr, Ti)O3), 또는 PLZT((Pb, La)(Zr, Ti)O3)등의 압전 세라믹이 이용된다. 또한, 이 액츄에이터의 구성 재료로 PMN(Pb(Mg, Nb)O3)등의 전왜 세라믹을 이용할 수 있다.Thus, these inclined mirrors can reflect light incident from the light source at a predetermined angle. Piezoelectric ceramics such as PZT (Pb (Zr, Ti) O 3 ), or PLZT ((Pb, La) (Zr, Ti) O 3 ) are used as a constituent material of the actuator for driving the respective mirrors. As the constituent material of this actuator, electrodistorted ceramics such as PMN (Pb (Mg, Nb) O 3 ) can be used.
상술한 AMA는 벌크(bulk)형과 박막(thin film)형으로 구분된다. 현재 AMA는 박막형 광로 조절 장치가 주종을 이루는 추세이다. 이 박막형 광로 조절 장치는 본 출원인이 대한민국 특허청에 특허 출원한 박막형 광로 조절 장치의 제조방법의 명칭으로 출원되어 있다.The AMA is classified into a bulk type and a thin film type. Currently, AMA is the main trend of the thin-film optical path control device. The thin film type optical path control device is filed under the name of the manufacturing method of the thin film type optical path control device which the applicant has filed a patent application with the Korean Patent Office.
도 1은 선행 출원에 의해 기재된 박막형 광로 조절 장치의 평면도를 도시한 것이며, 도 2는 도 1 의 A-A' 선으로 자른 단면도를 도시한 것이다.1 is a plan view of a thin film type optical path adjusting device described in the prior application, Figure 2 is a cross-sectional view taken along the line AA 'of FIG.
도 1 및 도 2를 참조하면, 선행 출원에 의해 기재된 박막형 광로 조절 장치는 기판(5)과 그 상부에 형성된 액츄에이터(65)를 포함한다.1 and 2, the thin film type optical path adjusting device described by the prior application includes a substrate 5 and an actuator 65 formed thereon.
상기 액츄에이터(65)는 아래에 드레인 패드(10)가 형성된 부분에 일측이 지지되는 캔틸레버 형상을 이루며, 멤브레인(30), 하부전극(35), 변형층(40), 상부전극(45)을 포함하며, 드레인 패드(10)와 하부전극(35)이 전기적으로 연결되도록 드레인 패드(10)까지 수직하게 형성된 비아컨택(55)을 포함한다.The actuator 65 has a cantilever shape in which one side is supported at a portion where the drain pad 10 is formed below, and includes a membrane 30, a lower electrode 35, a strained layer 40, and an upper electrode 45. The via contact 55 includes a via contact 55 vertically formed to the drain pad 10 so that the drain pad 10 and the lower electrode 35 are electrically connected to each other.
상기 액츄에이터(65)의 평면형상의 일측은 그 중앙부에 사각형 형상의 오목한 부분을 가지며, 이러한 오목한 부분이 양쪽 가장자리로 갈수록 계단형으로 넓어지는 형상으로 형성된다. 상기 액츄에이터(65)의 타측은 상기 오목한 부분에 대응하여 중앙부로 갈수록 계단형으로 좁아지는 사각형 형상의 돌출부를 가진다. 그러므로, 상기 액츄에이터(65)의 오목한 부분에 인접한 액츄에이터(65)의 오목한 부분이 끼워지고, 상기 사각형 형상의 돌출부가 인접한 액츄에이터(65)의 오목한 부분에 끼워지게 된다.One side of the planar shape of the actuator 65 has a rectangular concave portion at the center thereof, and the concave portion is formed in a shape widening stepwise toward both edges. The other side of the actuator 65 has a quadrangular protrusion that narrows in a stepped manner toward the central portion corresponding to the concave portion. Therefore, the concave portion of the actuator 65 adjacent to the concave portion of the actuator 65 is fitted, and the rectangular projection is fitted to the concave portion of the adjacent actuator 65.
한편, 이와같은 박막형 광로 조절 장치를 제조하기 위해서는 먼저, 기판(5) 상부에 희생층(도면상 미도시됨.)을 형성한 후 액츄에이터(65)의 지지부가 형성될 부분을 형성한다. 이어서, 멤브레인(130), 하부전극(135), PZT 또는 PZLT등의 압전물질로 이루어진 변형층(140) 및 알루미늄, 백금 또는 은 등으로 이루어진 상부전극(145)을 형성한 후 드레인 패드(10)가 형성된 상부에 비아홀을 형성하여 드레인 패드(10)와 하부전극(35)이 전기적으로 연결되도록 비아컨택(55)을 형성한다. 이어서, 변형층(40), 하부전극(35), 멤브레인(30)을 픽셀 단위로 순차적으로 패터닝한 후, 희생층을 제거하여 에어갭(25)을 형성한다.On the other hand, in order to manufacture such a thin-film optical path control apparatus, first, a sacrificial layer (not shown in the drawing) is formed on the substrate 5, and then a portion in which the support part of the actuator 65 is formed is formed. Subsequently, after forming the membrane 130, the lower electrode 135, the strained layer 140 made of a piezoelectric material such as PZT or PZLT, and the upper electrode 145 made of aluminum, platinum, silver, or the like, the drain pad 10 may be formed. The via contact 55 is formed in the upper portion in which the via hole is formed so that the drain pad 10 and the lower electrode 35 are electrically connected to each other. Subsequently, the strain layer 40, the lower electrode 35, and the membrane 30 are sequentially patterned in pixel units, and then the sacrificial layer is removed to form an air gap 25.
특히, 희생층을 제거하는 공정에서는 희생층을 구성하는 인이 함유된 실리콘 산화물(PSG)에 대한 식각 특성이 양호한 불산(HF) 용액을 식각용액으로 이용하며, 액츄에이터(65)를 구성하는 복수개의 층들을 보호하기 위하여 전면에 PR을 도포하여 보호막을 형성한 후 식각공정을 실시하며, 상기 희생층의 식각율을 일정하게 유지시킬 수 있도록 상기 식각 용액의 pH 값을 일정하게 유지시키기 위하여 상기 식각용액에 불소화 암모늄(NH4F)과 같은 완충 용액을 첨가하기도 한다.In particular, in the process of removing the sacrificial layer, a hydrofluoric acid (HF) solution having good etching characteristics with respect to silicon oxide (PSG) containing phosphorus constituting the sacrificial layer is used as an etching solution, and a plurality of constituting actuators 65 are formed. In order to protect the layers to form a protective film by applying a PR on the entire surface and then performing an etching process, to maintain a constant pH value of the etching solution so that the etching rate of the sacrificial layer is constant To this may be added a buffer solution such as ammonium fluoride (NH 4 F).
그럼에도 불구하고 종래의 희생층 제거공정은 불산용액이 보호막의 균열이나 틈새로 침투하여 변형층(40)이나 상부전극(45)에 손상을 가하는 문제가 있었다.Nevertheless, the conventional sacrificial layer removal process has a problem in that the hydrofluoric acid solution penetrates into the cracks or gaps of the protective film to damage the strained layer 40 or the upper electrode 45.
특히, 희생층 제거 후 린스 및 드라이 공정시 잔류물로 인해 액츄에이터(65)의 일단이 기판에 접촉되는 스티킹(sticking)현상으로 액츄에이터(65)의 불량을 가져오는 문제가 있었다.In particular, there is a problem in that the actuator 65 is defective due to a sticking phenomenon in which one end of the actuator 65 comes into contact with the substrate due to residues in the rinsing and drying processes after removing the sacrificial layer.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하부전극, 변형층 및 상부전극을 형성하기 전에 멤브레인만을 형성한 후 희생층을 제거하여 에어갭을 형성하고 그 후에 하부전극, 변형층 및 상부전극을 형성하여 희생층 제거공정에 따른 액츄에이터의 손상 및 스티킹 현상을 방지할 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above-mentioned problems, before forming the lower electrode, the strain layer and the upper electrode, only the membrane is formed and then the sacrificial layer is removed to form an air gap and then the lower electrode, strain layer and It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a thin film type optical path control device capable of forming an upper electrode to prevent damage and sticking of an actuator due to a sacrificial layer removal process.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 M×N(M, N은 정수)개의 트랜지스터가 내장되고 일측 상부에 드레인 패드가 형성된 기판 상에 지지부가 형성된 희생층을 형성하고, 그 위에 멤브레인을 형성하며, 픽셀 단위로 식각될 부분을 따라 상기 멤브레인에 식각홀을 형성하며, 상기 식각홀을 통해 희생층을 제거하여 에어갭을 형성하며, 상기 멤브레인 위에 하부전극, 변형층 및 상부전극을 형성하고 식각하여 픽셀 단위의 액츄에이터를 형성하며, 상기 액츄에이터에 화상 신호전압을 인가하기 위한 비아 컨택을 형성하는 단계로 이루어지는 박막형 광로 조절 장치의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a sacrificial layer having a support formed on a substrate having M × N (M, N is an integer) transistors and a drain pad formed on one side thereof, and forming a membrane thereon. And forming an etching hole in the membrane along a portion to be etched in pixel units, forming an air gap by removing the sacrificial layer through the etching hole, and forming a lower electrode, a strain layer, and an upper electrode on the membrane. And forming an actuator in a pixel unit, and forming a via contact for applying an image signal voltage to the actuator.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로 부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.
도 1은 본 출원인의 선행 출원에 따른 박막형 광로 조절 장치의 평면도,1 is a plan view of a thin film type optical path control device according to the applicant's prior application,
도 2는 도 1의 A-A' 선 단면도,2 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG.
도 3은 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 단면도,3 is a cross-sectional view of a thin film type optical path control apparatus according to the present invention,
도 4a 내지 4h는 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조공정도.Figure 4a to 4h is a manufacturing process diagram of the thin film type optical path control apparatus according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
100 : 기판 105 : 드레인 패드100: substrate 105: drain pad
110 : 보호층 115 : 식각 방지층110: protective layer 115: etch stop layer
120 : 희생층 125 : 에어갭120: sacrificial layer 125: air gap
130 : 멤브레인 131 : 식각홀130: membrane 131: etching hole
135 : 하부 전극 140 : 변형층135 lower electrode 140 strained layer
145 : 상부 전극 150 : 비아홀145: upper electrode 150: via hole
155 : 비아컨택 160 : 액츄에이터155: Via Contact 160: Actuator
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 박막형 광로 조절 장치를 상세하게 설명한다.Hereinafter, a thin film type optical path adjusting apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 광로 조절 장치는 종래의 구조와 마찬가지로, 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(100)과 기판(100)의 상부에 형성된 액츄에이터(160)를 포함한다. 상기 기판(100)은 기판(100)의 일측 상부에 형성된 드레인 패드(105), 기판(100) 및 드레인 패드(105)의 상부에 적층된 보호층(110), 보호층(110)의 상부에 적층된 식각 방지층(115)을 포함한다.Similar to the conventional structure, the optical path adjusting apparatus according to the present invention includes a substrate 100 and an actuator 160 formed on the substrate 100, as shown in FIG. 3. The substrate 100 is disposed on the drain pad 105 formed on one side of the substrate 100, the protective layer 110 and the protective layer 110 stacked on the substrate 100 and the drain pad 105. The stacked etch stop layer 115 is included.
상기 액츄에이터(160)는 M×N(M, N은 정수)개의 트랜지스터가 내장되고 일측 상부에 드레인 패드(105)가 형성된 기판(100) 상에 멤브레인(130), 하부전극(135), 변형층(140) 및 상부전극(145)을 구비하며, 상기 액츄에이터(160)에 화상 신호전압을 인가하기 위해 상기 상부전극(145)과 드레인 패드(105)를 전기적으로 연결하는 비아컨택(155)을 구비한다.The actuator 160 includes a membrane 130, a lower electrode 135, and a strained layer on a substrate 100 having M × N (M, N is an integer) transistors and a drain pad 105 formed on one side thereof. And a via contact 155 electrically connecting the upper electrode 145 and the drain pad 105 to apply an image signal voltage to the actuator 160. do.
이하, 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the thin film type optical path control device according to the present invention will be described in detail.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조공정도를 도시한 것이다.4A to 4F illustrate a manufacturing process diagram of a thin film type optical path control apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
도 4a를 참조하면, M×N개의 트랜지스터가 매트릭스 형태로 내장되고 그 일측 상부에 드레인 패드(105)가 형성되어 있는 기판(100)의 상부에 인 실리케이트 유리(PSG)재질의 보호층(110)을 형성한다. 보호층(110)은 화학 기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 1.0∼2.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 보호층(110)은 후속하는 공정 동안 트랜지스터가 내장된 기판(100)이 손상되는 것을 방지한다.Referring to FIG. 4A, a protective layer 110 of silicate glass (PSG) material is formed on an upper portion of a substrate 100 having M × N transistors embedded in a matrix and having a drain pad 105 formed on one side thereof. To form. The protective layer 110 is formed to have a thickness of about 1.0 to 2.0 μm using a chemical vapor deposition (CVD) method. The protective layer 110 prevents damage to the substrate 100 in which the transistor is embedded during subsequent processing.
보호층(110)의 상부에는 질화물로 이루어진 식각 방지층(115)을 형성한다. 식각 방지층(115)은 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법을 이용하여 1000∼2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 식각 방지층(115)은 기판(100) 및 보호층(110)이 후속되는 식각 공정으로 인하여 손상되는 것을 방지한다.An etch stop layer 115 made of nitride is formed on the passivation layer 110. The etch stop layer 115 is formed to have a thickness of about 1000 to 2000 kPa using a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method. The etch stop layer 115 prevents the substrate 100 and the protective layer 110 from being damaged by the subsequent etching process.
식각 방지층(115)의 상부에는 희생층(120)을 형성한다. 희생층(120)은 인 실리케이트 유리(PSG)를 대기압 화학 기상 증착(APCVD) 방법으로 0.5∼4.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이때, 희생층(120)은 트랜지스터가 내장된 기판(100)의 상부를 덮고 있으므로 그 표면의 평탄도가 매우 불량하다. 따라서, 희생층(120)의 표면을 스핀 온 글래스(Spin On Glass : SOG)를 사용하는 방법 또는 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 방법을 이용하여 평탄화한다.The sacrificial layer 120 is formed on the etch stop layer 115. The sacrificial layer 120 is formed of a silicate glass (PSG) to have a thickness of about 0.5 to 4.0㎛ by the atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD) method. In this case, since the sacrificial layer 120 covers the upper portion of the substrate 100 in which the transistor is embedded, the flatness of the surface thereof is very poor. Therefore, the surface of the sacrificial layer 120 is planarized by using a spin on glass (SOG) method or a chemical mechanical polishing (CMP) method.
이어서, 희생층(120)중 드레인(105)이 형성되어 있는 부분을 식각하여 식각 방지층(115)의 일부를 노출시킴으로써 액츄에이터(160)의 지지부가 형성될 부분을 만든다.Subsequently, a portion of the sacrificial layer 120 where the drain 105 is formed is etched to expose a portion of the etch stop layer 115, thereby forming a portion on which the support portion of the actuator 160 is to be formed.
도 4b를 참조하면, 노출된 식각 방지층(115)의 상부 및 희생층(120)의 상부에 멤브레인(130)을 형성한다. 상기 멤브레인(130)은 질화물을 저압 화상 기상 증착(LPCVD)방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 갖도록 형성한다. 이때, 저압의 반응 용기 내에서 반응 가스의 비를 변화시키면서 멤브레인(130) 내의 응력(stress)를 조절한다.Referring to FIG. 4B, the membrane 130 is formed on the exposed etch stop layer 115 and on the sacrificial layer 120. The membrane 130 is formed to have a thickness of about 0.1 to 1.0 ㎛ using a low pressure image vapor deposition (LPCVD) method. At this time, the stress in the membrane 130 is adjusted while changing the ratio of the reaction gas in the low pressure reaction vessel.
도 4c를 참조하면, 상기 멤브레인(130)의 일단에 희생층(120)을 제거할 수 있는 식각홀(131)을 형성한다. 도 4d는 도 4c의 평면도로서, 상기 식각홀(131)은 후속공정을 통해 픽셀단위로 패터닝되어 제거될 부분에 형성된다. 즉, 멤브레인(130)의 평면형상은 가상선으로 도시된 바와 같이, 일측은 그 중앙부에 사각형 형상의 오목한 부분을 가지며, 이러한 오목한 부분이 양쪽 가장자리로 갈수록 계단형으로 넓어지는 형상으로 형성되며, 타측은 상기 오목한 부분에 대응하여 중앙부로 갈수록 계단형으로 좁아지는 사각형 형상의 돌출부를 가진다. 그리하여 상기 멤브레인(130)의 오목한 부분에 인접한 멤브레인(130)의 오목한 부분이 끼워지고, 상기 사각형 형상의 돌출부가 인접한 멤브레인(130)의 오목한 부분에 끼워지게 되는 바, 상기 식각홀(131)은 이와같이 후속공정을 통해 패터닝되어 제거될 멤브레인(130)과 멤브레인(130)의 경계에 형성된다.Referring to FIG. 4C, an etching hole 131 may be formed at one end of the membrane 130 to remove the sacrificial layer 120. 4D is a plan view of FIG. 4C, in which the etching hole 131 is formed in a portion to be patterned and removed pixel by pixel in a subsequent process. That is, the planar shape of the membrane 130 is a virtual line, one side has a concave portion of the rectangular shape in the center thereof, the concave portion is formed in a shape that widens stepwise toward both edges, The side has a quadrangular protrusion that narrows stepwise toward the central portion corresponding to the concave portion. Thus, the concave portion of the membrane 130 adjacent to the concave portion of the membrane 130 is fitted, and the rectangular protrusion is inserted into the concave portion of the adjacent membrane 130, so that the etching hole 131 is thus It is formed at the boundary between the membrane 130 and the membrane 130 to be patterned and removed in a subsequent process.
도 4e를 참조하면, 희생층(120)을 구성하는 인이 함유된 실리콘 산화물(PSG)에 대한 식각 특성이 양호한 불산(HF)용액으로 희생층을 제거하여 기판(100)과 멤브레인(130) 사이에 에어갭(125)를 형성한다. 불산용액은 식각홀(131)을 통해 희생층(120)에 유입된다.Referring to FIG. 4E, the sacrificial layer is removed with a hydrofluoric acid (HF) solution having good etching characteristics for phosphorus-containing silicon oxide (PSG) constituting the sacrificial layer 120, and thus, between the substrate 100 and the membrane 130. An air gap 125 is formed in the gap. The hydrofluoric acid solution flows into the sacrificial layer 120 through the etching hole 131.
도 4f를 참조하면, 에어갭(125)이 형성된 상기 멤브레인(130) 상부에는 전기 전도성이 우수한 백금, 백금-탄탈륨 등의 금속으로 이루어진 하부전극(135)을 스퍼터링 방법으로 500∼2000Å 정도의 두께로 형성한다. 하부전극(135)은 신호 전극으로써 구동기판(100)에 내장된 트랜지스터로부터 화상 신호를 드레인 패드(105) 및 비아홀(150)을 경유하여 제공받는다.Referring to FIG. 4F, a lower electrode 135 made of a metal such as platinum or platinum-tantalum having excellent electrical conductivity is formed on the membrane 130 on which the air gap 125 is formed to have a thickness of about 500 to 2000 μs by a sputtering method. Form. The lower electrode 135 receives an image signal from the transistor embedded in the driving substrate 100 via the drain pad 105 and the via hole 150 as a signal electrode.
이어서, 상기 하부전극(135) 상부에 PZT 또는 PZLT등의 압전물질로 이루어진 변형층(140)을 졸-겔(Sol-Gel)법, 스퍼터링 방법, 또는 화학 기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 그리고, 변형층(140)을 급속 열처리(RTA) 방법을 이용하여 상변이 시킨다. 한편, 변형층(140)의 급속 열처리 공정시 응력집중으로 균열 발생에 가장 취약한 액츄에이터(160)의 지지부(165)와 구동부(170)의 연결부위가 완만하게 라운딩되어 변형응력을 어느정도 분산시킬 수 있어 균열발생이 최대한 억제된다.Subsequently, the strained layer 140 made of a piezoelectric material such as PZT or PZLT is disposed on the lower electrode 135 using a sol-gel method, a sputtering method, or a chemical vapor deposition (CVD) method. It is formed to have a thickness of about -1.0 μm. In addition, the strained layer 140 is phase-shifted using a rapid heat treatment (RTA) method. On the other hand, the connection part of the support part 165 of the actuator 160 and the drive part 170 which are the most vulnerable to crack generation by stress concentration during the rapid heat treatment process of the deformation layer 140 can be rounded gently to disperse the deformation stress to some extent. Cracking is suppressed as much as possible.
상기 변형층(140) 상부에는 알루미늄, 백금 또는 은 등으로 이루어진 상부전극(145)을 스퍼터링 방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다.The upper electrode 145 made of aluminum, platinum or silver is formed on the strained layer 140 to have a thickness of about 0.1 μm to about 1.0 μm by the sputtering method.
상부전극(145)은 공통 전극으로써 바이어스 전압이 인가되어 하부전극(135)과 상부전극(145) 사이에 전계가 발생한다.The upper electrode 145 is applied with a bias voltage as a common electrode to generate an electric field between the lower electrode 135 and the upper electrode 145.
도 4g를 참조하면, 변형층(140)중 드레인 패드(105)가 형성된 부분으로부터 변형층(140), 하부전극(135), 멤브레인(130), 식각 방지층(115), 그리고 보호층(110)을 차례로 식각하여 비아홀(150)을 형성한 후, 비아홀(150)의 내부에 텅스텐, 백금, 알루미늄, 또는 티타늄등의 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 드레인 패드(105)와 하부전극(135)이 전기적으로 연결되도록 비아컨택(155)을 형성한다. 비아컨택(155)은 비아홀(150)내에서 하부전극(135)으로부터 드레인 패드(105)의 상부까지 수직하게 형성된다. 따라서, 화상신호는 기판(100)에 내장된 트랜지스터로부터 드레인 패드(105) 및 비아컨택(155)을 통하여 하부전극(135)에 인가된다.Referring to FIG. 4G, the strained layer 140, the lower electrode 135, the membrane 130, the etch stop layer 115, and the protective layer 110 are formed from the portion where the drain pad 105 is formed in the strained layer 140. After etching sequentially to form the via hole 150, the drain pad 105 and the lower electrode 135 is electrically connected to the inside of the via hole 150 by sputtering a metal such as tungsten, platinum, aluminum, or titanium. The via contact 155 is formed to be connected to each other. The via contact 155 is formed vertically from the lower electrode 135 to the top of the drain pad 105 in the via hole 150. Accordingly, the image signal is applied to the lower electrode 135 through the drain pad 105 and the via contact 155 from the transistor embedded in the substrate 100.
도 4h를 참조하면, 도 4d에서 언급한 바와같이, 가상선을 따라 변형층(140), 하부전극(135), 멤브레인(130)을 순차적으로 패터닝하여 액츄에이터(160)가 지지부에 의해 지지되는 캔틸레버 형상을 갖도록 한다. 이때 멤브레인(130)에 형성된 식각홀(131)은 액츄에이터(160)의 경계를 따라 형성되어 있으므로 제거된다.Referring to FIG. 4H, as mentioned in FIG. 4D, the cantilever in which the actuator 160 is supported by the support part by sequentially patterning the strained layer 140, the lower electrode 135, and the membrane 130 along an imaginary line. Have a shape. At this time, the etching hole 131 formed in the membrane 130 is removed along the boundary of the actuator 160.
상술한 바와 같이 박막형 AMA의 소자를 완성한 후, 백금-탄탈륨(Pt-Ta)을 스퍼터링 방법을 이용하여 구동기판(100)의 하단에 증착시켜 저항 접촉(ohmic contact : 도시안됨)을 형성한다.After the device of the thin film type AMA is completed as described above, platinum-tantalum (Pt-Ta) is deposited on the lower end of the driving substrate 100 using a sputtering method to form an ohmic contact (not shown).
이어서, 구동기판(100)의 상부에 포토레지스트(도시안됨)을 도포한 후, 상부전극(145)에 바이어스 전압을 인가하는 동시에 하부전극(135)에 화상 신호를 인가하기 위한 TCP(Tape Carrier Package : 도시안됨) 본딩(bonding)을 대비하여 구동기판(100)을 소정 두께가지만 잘라낸다.Next, after applying a photoresist (not shown) on the driving substrate 100, a tape carrier package for applying a bias voltage to the upper electrode 145 and an image signal to the lower electrode 135. (Not shown) In order to bond, the driving substrate 100 is cut to have a predetermined thickness.
이어서, TCP 본딩에 요구되는 AMA 패널(pannel)의 패드(도시안됨)을 노출시키기 위해 AMA 패널의 패드 부위를 건식 식각 방법을 이용하여 식각하고, 박막형 AMA 소자가 형성된 구동기판(100)을 소정의 형상으로 완전히 잘라내어 AMA 패널의 패드와 TCP를 연결하여 박막형 AMA 모듈(module)의 제조를 완성한다.Subsequently, in order to expose the pad (not shown) of the AMA panel required for TCP bonding, the pad portion of the AMA panel is etched using a dry etching method, and the driving substrate 100 having the thin film type AMA element is formed. It is completely cut into shapes and connected to the pad of the AMA panel and TCP to complete the manufacture of the thin film AMA module.
이와같은 박막형 광로 조절 장치는 신호전극인 하부전극(135)에 화상 신호 전압이 인가되며, 공통전극인 상부전극(145)에 바이어스 전압이 인가되면 상부전극(145)과 하부전극(135) 사이에 전계가 발생하게 된다. 이 전계에 의하여 상부전극(145)과 하부전극(135) 사이의 변형층(140)이 변형을 일으키게 되며, 상기 변형층(140)은 전계와 수직한 방향으로 수축하게 된다. 이에 따라 변형층(140)을 포함하는 액츄에이터(160)가 소정의 각도로 휘어져 광원으로부터 입사되는 광속을 슬릿을 통하여 스크린에 투영됨으로서 화상을 맺게 한다.In the thin film type optical path adjusting device, an image signal voltage is applied to the lower electrode 135, which is a signal electrode, and a bias voltage is applied to the upper electrode 145, which is a common electrode, between the upper electrode 145 and the lower electrode 135. An electric field will be generated. The strained layer 140 between the upper electrode 145 and the lower electrode 135 causes deformation by the electric field, and the strained layer 140 contracts in a direction perpendicular to the electric field. Accordingly, the actuator 160 including the deformation layer 140 is bent at a predetermined angle to form an image by projecting the light beam incident from the light source onto the screen through the slit.
이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.In the above description, it should be understood that those skilled in the art can make modifications and changes to the present invention without changing the gist of the present invention as it merely illustrates a preferred embodiment of the present invention.
따라서, 본 발명에 따르면, 하부전극, 변형층 및 상부전극을 형성하기 전에 멤브레인만을 형성한 후 희생층을 제거하여 에어갭을 형성하고 그 후에 하부전극, 변형층 및 상부전극을 형성함으로써 식각용액이 변형층이나 상부전극에 손상을 입힐 염려가 없어지며, 에어갭의 양단이 기판에 지지되는 상태에서 희생층 제거공정이 이루어지므로 액츄에이터의 일단이 기판에 접촉되는 스티킹(sticking)현상이 발생되지 않으며, 더욱이 식각율을 균등하게 하기 위해 액츄에이터의 중심부에 식각홀을 형성할 필요가 없어 상부전극의 반사면적을 넓게 확보할 수 있는 장점이 있다.Therefore, according to the present invention, before forming the lower electrode, the strain layer and the upper electrode, only the membrane is formed and then the sacrificial layer is removed to form an air gap, and then the etching solution is formed by forming the lower electrode, the strain layer and the upper electrode. There is no risk of damaging the deformable layer or the upper electrode, and the sacrificial layer removal process is performed while the both ends of the air gap are supported on the substrate, so there is no sticking phenomenon that one end of the actuator is in contact with the substrate. In addition, there is no need to form an etching hole in the center of the actuator in order to equalize the etching rate, so that the reflective area of the upper electrode can be secured.
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