KR19990019076A - Manufacturing method of thin film type optical path control device - Google Patents

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임용근
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전주범
대우전자 주식회사
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Abstract

박막형 광로 조절 장치의 제조 방법이 개시되어 있다. M×N 개의 MOS 트랜지스터가 내장되고 상기 트랜지스터의 드레인으로부터 연장되는 드레인 패드를 포함하는 제1 금속층이 형성된 액티브 매트릭스를 제공한다. 상기 액티브 매트릭스의 상부에 제1 희생층을 형성한 후, 그 상부에 지지층, 하부 전극, 변형층 및 상부 전극을 포함하는 액츄에이터를 형성한다. 상기 변형층의 단차면에 식각 보호층을 형성한 후, 결과물의 상부에 제2 희생층을 형성한다. 상기 제2 희생층의 상부에 빛을 반사하는 거울을 형성한 후, 상기 제1 및 제2 희생층을 제거한다. 상기 식각 보호층에 의해 후속하는 플루오르화 수소(HF) 증기를 이용한 제1 희생층 및 제2 희생층의 식각 공정시 플루오르화 수소(HF) 증기가 상기 변형층을 손상시키는 것을 방지할 수 있다.Disclosed is a method of manufacturing a thin film type optical path control device. Provided is an active matrix having an M × N MOS transistor embedded therein and having a first metal layer including a drain pad extending from the drain of the transistor. After forming a first sacrificial layer on the active matrix, an actuator including a support layer, a lower electrode, a strained layer, and an upper electrode is formed thereon. After forming an etch protective layer on the stepped surface of the strained layer, a second sacrificial layer is formed on the resultant. After forming a mirror that reflects light on the second sacrificial layer, the first and second sacrificial layers are removed. The etching protection layer may prevent the hydrogen fluoride (HF) vapor from damaging the strained layer during the etching process of the first sacrificial layer and the second sacrificial layer using the subsequent hydrogen fluoride (HF) vapor.

Description

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

본 발명은 AMA(Actuated Mirror Array)를 이용한 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플루오르화 수소(HF) 증기에 의한 식각 공정 시 변형층이 손상을 입는 것을 방지할 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a thin film type optical path control apparatus using AMA (Actuated Mirror Array), and more particularly, a thin film type that can prevent the deformation layer from being damaged during an etching process by hydrogen fluoride (HF) vapor. A method for producing an optical path control device.

광학 에너지(optical energy)를 스크린 상에 투영하기 위한 장치인 공간적인 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.Spatial light modulators, which are devices for projecting optical energy onto a screen, can be applied to various fields such as optical communication, image processing, and information display devices. The image processing apparatus using the optical path adjusting device or the spatial light modulator typically has a direct-view image display device and a projection-type image device according to a method of displaying optical energy on a screen. display device).

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), DMD(Deformable Mirror Device) 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.An example of a direct-view image display device is a CRT (Cathode Ray Tube). The CRT device is called a CRT, which has excellent image quality but increases in weight and volume as the screen is enlarged, leading to an increase in manufacturing cost. There is. Projection type image display apparatuses include a liquid crystal display (LCD), a deformable mirror device (DMD), and an AMA. Such projection image display devices can be further divided into two groups according to their optical characteristics. That is, devices such as LCDs can be classified as transmissive spatial light modulators, while DMD and AMA can be classified as reflective spatial light modulators.

LCD와 같은 전송 광 변조기는 광학적 구조가 매우 간단하므로, 얇게 형성하여 중량을 가볍게 할 수 있으며 용적을 줄이는 것이 가능하다. 그러나, 빛의 극성으로 인하여 광효율이 낮으며, 액정 재료에 고유하게 존재하는 문제, 예를 들면 응답 속도가 느리고 그 내부가 과열되기 쉬운 단점이 있다. 또한, 현존하는 전송 광 변조기의 최대 광효율은 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.Transmission optical modulators, such as LCDs, have a very simple optical structure, which makes them thinner, lighter in weight, and smaller in volume. However, due to the polarity of the light, the light efficiency is low, there is a problem inherent in the liquid crystal material, for example, there is a disadvantage that the response speed is slow and the inside is easy to overheat. In addition, the maximum light efficiency of existing transmission light modulators is limited to a range of 1-2%, requiring dark room conditions to provide acceptable display quality. Therefore, optical modulators such as DMD and AMA have been developed to solve the above problems.

DMD는 5% 정도의 비교적 양호한 광효율을 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 광효율(10% 이상)을 얻을 수 있다. 또한, 스크린에 투영되는 화상의 콘트라스트(contrast)가 향상되어 보다 밝고 선명한 화상을 얻을 수 있다.Although DMD shows a relatively good light efficiency of about 5%, the hinge structure employed in the DMD not only causes serious fatigue problems, but also requires a very complicated and expensive driving circuit. In the AMA, each of the mirrors installed therein reflects light incident from the light source at a predetermined angle, and the reflected light is projected on the screen through an aperture such as a slit or a pinhole. It is a device that can adjust the speed of light to form an image. Therefore, its structure and operation principle are simple, and high light efficiency (10% or more) can be obtained compared to LCD or DMD. In addition, the contrast of the image projected on the screen is improved to obtain a brighter and clearer image.

AMA의 각 액츄에이터는 인가되는 전기적인 화상 신호 및 바이어스 신호에 의하여 발생되는 전기장에 따라 변형을 일으킨다. 상기 액츄에이터가 변형을 일으킬 때 그 상부에 장착된 각각의 거울들이 경사지게 된다. 따라서, 상기 경사진 거울들은 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.Each actuator of the AMA generates a deformation in accordance with the electric field generated by the applied electric picture signal and the bias signal. As the actuator deforms, each of the mirrors mounted thereon is tilted. Accordingly, the inclined mirrors reflect the incident light at a predetermined angle to form an image on the screen. 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. The actuator may also be configured as a warping material such as PMN (Pb (Mg, Nb) O 3 ).

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 제5,085,497호에 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.These AMA devices are largely divided into bulk type and thin film type. The bulk optical path control device is disclosed in US Pat. No. 5,085,497 to Gregory Um et al. The bulk optical path adjusting device is made by thinly cutting a multilayer ceramic to mount a ceramic wafer having a metal electrode formed therein in an active matrix in which a transistor is embedded, and then processing by a sawing method and installing a mirror thereon. However, the bulk optical path control device requires very high precision in design and manufacturing, and has a disadvantage in that the response of the deformation layer is slow.

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.Accordingly, a thin film type optical path control apparatus that can be manufactured using a semiconductor manufacturing process has been developed. The thin film type optical path control device is disclosed in Korean Patent Application No. 96-42197 (name of the invention: a method of manufacturing a thin film type optical path control device that can control the stress of the membrane) filed by the applicant of the Korean Patent Office on September 24, 1996. It is.

도 1a 및 도 1b는 상기 선행 출원에 기재된 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.1A and 1B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film type optical path adjusting device described in the preceding application.

먼저, 상기 박막형 광로 조절 장치의 구조를 살펴보면 다음과 같다.First, the structure of the thin film type optical path control device is as follows.

상기 박막형 광로 조절 장치는 액티브 매트릭스(1) 및 액츄에이터(60)를 포함한다. 그 내부에 M×N(M, N은 정수) 개의 MOS 트랜지스터가 내장되고 상기 트랜지스터의 드레인 영역으로부터 연장되는 드레인 패드(5)가 형성된 상기 액티브 매트릭스(1)는, 액티브 매트릭스(1) 및 드레인 패드(5)의 상부에 적층된 보호층(10)과 보호층(10)의 상부에 적층된 식각 방지층(15)을 포함한다.The thin film type optical path control device includes an active matrix 1 and an actuator 60. The active matrix 1 having an M × N (M, N is an integer) MOS transistor embedded therein and having a drain pad 5 extending from the drain region of the transistor includes an active matrix 1 and a drain pad. The protective layer 10 stacked on the upper portion of the (5) and the etch stop layer 15 stacked on the protective layer 10 is included.

상기 액츄에이터(60)는, 상기 식각 방지층(15) 중에서 그 아래에 드레인 패드(5)가 형성된 부분에 일측이 접촉되며 타측이 에어 갭(25)을 개재하여 수평하게 적층된 멤브레인(30), 멤브레인(30)의 상부에 적층된 하부 전극(35), 하부 전극(35)의 상부에 적층된 변형층(40), 변형층(40)의 상부에 적층된 상부 전극(45), 그리고 변형층(40)의 일측으로부터 하부 전극(35), 멤브레인(30), 식각 방지층(15) 및 보호층(10)을 통하여 상기 드레인 패드(5)까지 수직하게 형성된 비어 홀(50) 내에 하부 전극(35)과 드레인 패드(5)가 서로 전기적으로 연결되도록 형성된 비어 컨택(55)을 포함한다.The actuator 60 has a membrane 30 and a membrane in which one side is in contact with a portion of the etch stop layer 15 in which the drain pad 5 is formed, and the other side is horizontally stacked through the air gap 25. Lower electrode 35 stacked on top of 30, strained layer 40 stacked on top of lower electrode 35, upper electrode 45 stacked on top of strained layer 40, and strained layer ( The lower electrode 35 in the via hole 50 vertically formed from one side of the 40 to the drain pad 5 through the lower electrode 35, the membrane 30, the etch stop layer 15, and the protective layer 10. And the drain pad 5 include a via contact 55 formed to be electrically connected to each other.

상기 상부 전극(45)의 일부에는 스트라이프(46)가 형성된다. 상기 스트라이프(46)는 상부 전극(45)을 균일하게 작동시켜 상부 전극(45) 중 변형층(40)의 변형에 따라 변형되는 부분과 변형되지 않는 부분의 경계에서 광원으로부터 입사되는 빛이 난반사 되는 것을 방지한다.A stripe 46 is formed on a portion of the upper electrode 45. The stripe 46 uniformly operates the upper electrode 45 so that light incident from the light source is diffusely reflected at the boundary between the portion of the upper electrode 45 that is deformed and the portion that is not deformed according to the deformation of the strained layer 40. To prevent them.

이하, 상기 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the said thin film type optical path control apparatus is demonstrated.

도 1a를 참조하면, M×N(M, N은 정수) 개의 MOS 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장되고 상기 트랜지스터의 드레인 영역으로부터 연장되는 드레인 패드(5)가 형성된 액티브 매트릭스(1) 상에 인 실리케이트 유리(PSG)로 구성된 보호층(10)을 형성한다. 보호층(10)은 화학 기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 1.0㎛ 정도의 두께를 갖도록 형성한다. 상기 보호층(10)은 후속하는 공정 동안 상기 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(1)를 보호한다.Referring to FIG. 1A, an M × N (M, N is an integer) phosphorus is formed on an active matrix 1 in which a MOS transistor (not shown) is embedded and a drain pad 5 extending from the drain region of the transistor is formed. A protective layer 10 composed of silicate glass PSG is formed. The protective layer 10 is formed to have a thickness of about 1.0 μm using a chemical vapor deposition (CVD) method. The protective layer 10 protects the active matrix 1 in which the transistor is embedded during subsequent processing.

상기 보호층(10) 상에는 질화물로 이루어진 식각 방지층(15)이 형성된다. 식각 방지층(15)은 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법을 이용하여 1000∼2000Å 정도의 두께를 갖도록 형성한다. 상기 식각 방지층(15)은 후속하는 식각 공정 동안 보호층(10) 및 액티브 매트릭스(1)가 식각되는 것을 방지한다.An etch stop layer 15 made of nitride is formed on the protective layer 10. The etch stop layer 15 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 15 prevents the protective layer 10 and the active matrix 1 from being etched during the subsequent etching process.

상기 식각 방지층(15) 상에는 희생층(20)이 형성된다. 희생층(20)은 인(P)의 농도가 높은 인 실리케이트 유리(PSG)를 대기압 화학 기상 증착(APCVD) 방법을 이용하여 1.0∼3.0㎛ 정도의 두께를 갖도록 형성한다. 이 경우, 희생층(20)은 상기 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(1)의 상부를 덮고 있으므로, 그 표면의 평탄도가 매우 불량하다. 따라서, 희생층(20)의 표면을 스핀 온 글래스(SOG)를 사용하는 방법 또는 화학 기계적 연마(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 액츄에이터(60)의 지지부가 형성될 위치를 만든다.The sacrificial layer 20 is formed on the etch stop layer 15. The sacrificial layer 20 is formed of phosphorous silicate glass (PSG) having a high concentration of phosphorus (PG) to have a thickness of about 1.0 to 3.0 μm by using an atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD) method. In this case, since the sacrificial layer 20 covers the upper portion of the active matrix 1 in which the transistor is embedded, the surface flatness is very poor. Accordingly, the surface of the sacrificial layer 20 is planarized by using spin on glass (SOG) or chemical mechanical polishing (CMP). Subsequently, a portion of the sacrificial layer 20 in which the drain pad 5 is formed is etched to expose a portion of the etch stop layer 15, thereby making a position where the support of the actuator 60 is to be formed.

도 1b를 참조하면, 상기 노출된 식각 방지층(15) 및 희생층(20) 상에 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께로 멤브레인(30)을 형성한다. 멤브레인(30)은 질화물을 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법을 이용하여 형성한다. 이때, 저압의 반응 용기 내에서 반응 가스의 비를 변화시키면서 멤브레인(30)을 형성함으로써, 멤브레인(30) 내의 스트레스(stress)를 조절한다.Referring to FIG. 1B, the membrane 30 is formed on the exposed etch stop layer 15 and the sacrificial layer 20 with a thickness of about 0.1 μm to about 1.0 μm. Membrane 30 is formed using low pressure chemical vapor deposition (LPCVD). At this time, by forming the membrane 30 while changing the ratio of the reaction gas in the reaction vessel of low pressure, the stress in the membrane 30 is controlled.

상기 멤브레인(30) 상에는 백금(Pt), 탄탈륨(Ta), 또는 백금-탄탈륨 등의 금속으로 구성된 하부 전극(35)이 형성된다. 하부 전극(35)은 스퍼터링 방법을 사용하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 갖도록 형성한다. 그리고, 상기 하부 전극(35)을 패터닝하여 각 화소별로 상기 하부 전극(35)을 분리시킴으로써 각 화소들에 독립적인 제1 신호(화상 신호)가 인가되도록 한다(Iso­Cut 식각 공정).The lower electrode 35 made of a metal such as platinum (Pt), tantalum (Ta), or platinum-tantalum is formed on the membrane 30. The lower electrode 35 is formed to have a thickness of about 0.1 μm to 1.0 μm using the sputtering method. The lower electrode 35 is patterned to separate the lower electrode 35 for each pixel so that an independent first signal (image signal) is applied to each pixel (Iso­Cut etching process).

상기 하부 전극(35) 상에는 PZT 또는 PLZT 등의 압전 물질로 구성된 변형층(40)이 형성된다. 변형층(40)은 졸-겔(sol-gel)법을 이용하여 0.1∼1.0㎛, 바람직하게는 0.4㎛ 정도의 두께를 갖도록 형성한 후, 급속 열처리(RTA) 방법으로써 상변이시킨다. 상기 변형층(40)은 상부 전극(45)에 제2 신호(바이어스 신호)가 인가되고 하부 전극(35)에 제1 신호가 인가되어 상부 전극(45)과 하부 전극(35) 사이에 전위차에 따라 발생하는 전기장에 의하여 변형을 일으킨다.The deformation layer 40 made of a piezoelectric material such as PZT or PLZT is formed on the lower electrode 35. The strained layer 40 is formed to have a thickness of about 0.1 μm to about 1.0 μm, preferably about 0.4 μm using a sol-gel method, and then phase-shifted by a rapid heat treatment (RTA) method. The strained layer 40 is applied with a second signal (bias signal) to the upper electrode 45 and a first signal is applied to the lower electrode 35 so that the potential difference between the upper electrode 45 and the lower electrode 35 is reduced. Deformation is caused by the electric field generated.

상부 전극(45)은 변형층(40)의 상부에 형성된다. 상부 전극(45)은 알루미늄 또는 백금 등의 전기 전도성 및 반사성을 갖는 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 갖도록 형성한다. 상부 전극(45)에는 외부로부터 공통 전극선(도시되지 않음)을 통하여 제2 신호가 인가된다. 또한, 상기 상부 전극(45)은 광원으로부터 입사되는 빛을 반사하는 거울의 기능도 함께 수행한다.The upper electrode 45 is formed on the strained layer 40. The upper electrode 45 is formed of a metal having electrical conductivity and reflectivity, such as aluminum or platinum, to have a thickness of about 0.1 to 1.0 μm using a sputtering method. The second signal is applied to the upper electrode 45 through a common electrode line (not shown) from the outside. In addition, the upper electrode 45 also functions as a mirror that reflects light incident from the light source.

이어서, 상기 상부 전극(45)을 소정의 화소 형상으로 패터닝한다. 이 때, 상기 상부 전극(45)의 일측에 스트라이프(46)가 형성되도록 패터닝한다. 계속해서, 상기 변형층(40) 및 하부 전극(35)을 순차적으로 소정의 화소 형상으로 패터닝한 후, 변형층(40)의 일측으로부터 드레인 패드(5)까지 변형층(40), 하부 전극(35), 멤브레인(30), 식각 방지층(15) 및 보호층(10)을 순차적으로 식각함으로써 비어 홀(50)을 형성한다. 이어서, 상기 비어 홀(50)의 내부에 텅스텐, 백금 또는 티타늄 등의 금속을 스퍼터링 방법으로 증착시켜 상기 드레인 패드(5)와 하부 전극(35)을 전기적으로 연결시키는 비어 컨택(55)을 형성한다. 따라서, 상기 비어 컨택(55)은 비어 홀(50) 내에서 하부 전극(35)으로부터 드레인 패드(5)의 상부까지 수직하게 형성된다. 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.Subsequently, the upper electrode 45 is patterned into a predetermined pixel shape. At this time, the stripe 46 is patterned to form one side of the upper electrode 45. Subsequently, the strained layer 40 and the lower electrode 35 are sequentially patterned into a predetermined pixel shape, and then, from one side of the strained layer 40 to the drain pad 5, the strained layer 40 and the lower electrode ( 35, the via hole 50 is formed by sequentially etching the membrane 30, the etch stop layer 15, and the protective layer 10. Subsequently, a metal such as tungsten, platinum or titanium is deposited in the via hole 50 by a sputtering method to form a via contact 55 that electrically connects the drain pad 5 and the lower electrode 35. . Therefore, the via contact 55 is formed vertically from the lower electrode 35 to the top of the drain pad 5 in the via hole 50. Therefore, the first signal applied from the outside is applied to the lower electrode 35 through the transistor, the drain pad 5, and the via contact 55 embedded in the active matrix 1.

이어서, 상기 비어 컨택(55)이 형성된 결과물 전면에 포토레지스트(도시되지 않음)를 도포하고 이를 패터닝하여 상기 멤브레인(30)을 노출시킨다. 그리고, 상기 포토레지스트를 식각 마스크로 이용하여 상기 멤브레인(30)이 소정의 화소 형상을 갖도록 패터닝한다. 계속해서, 49% 플루오르화 수소(HF) 증기에 의해 상기 희생층(20)을 식각함으로써 희생층(20)의 위치에 에어 갭(25)을 형성한 후, 남아 있는 식각 용액을 제거하기 위하여 세정 및 건조 공정을 실시함으로써 AMA 소자를 완성한다.Subsequently, a photoresist (not shown) is applied to the entire surface of the resultant product in which the via contact 55 is formed and patterned to expose the membrane 30. The membrane 30 is patterned to have a predetermined pixel shape by using the photoresist as an etching mask. Subsequently, the air gap 25 is formed at the position of the sacrificial layer 20 by etching the sacrificial layer 20 by 49% hydrogen fluoride (HF) vapor, and then washed to remove the remaining etching solution. And the drying step to complete the AMA device.

상술한 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 제1 신호는 외부로부터 액티브 매트릭스(1)에 내장된 MOS 트랜지스터, 드레인 패드(5) 및 비어 컨택(55)을 통하여 하부 전극(35)에 인가된다. 또한, 외부로부터 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. 변형층(40)은 상기 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.In the above-described thin film type optical path adjusting device, the first signal is applied from the outside to the lower electrode 35 through the MOS transistor, the drain pad 5, and the via contact 55 embedded in the active matrix 1. In addition, a second signal is applied to the upper electrode 45 from the outside to generate an electric field between the upper electrode 45 and the lower electrode 35. Due to this electric field, the strained layer 40 stacked between the upper electrode 45 and the lower electrode 35 causes deformation. The strained layer 40 contracts in a direction perpendicular to the electric field, and the actuator 60 including the strained layer 40 is bent upward at a predetermined angle. Therefore, the upper electrode 45 on the actuator 60 is also inclined in the same direction. Light incident from the light source is reflected by the upper electrode 45 at a predetermined angle, and then is projected onto the screen to form an image.

그러나, 상술한 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법에 있어서, 플루오르화 수소(HF) 증기를 이용하여 희생층을 제거할 때, 상기 플루오르화 수소(HF) 증기에 의하여 변형층이 손상을 받음으로 인하여 신호가 인가되어도 액츄에이터가 제대로 동작하지 못하는 문제점이 있다.However, in the above-described method for manufacturing a thin film type optical path control device, when the sacrificial layer is removed by using hydrogen fluoride (HF) vapor, the signal is damaged due to the deformation layer being damaged by the hydrogen fluoride (HF) vapor. There is a problem that the actuator does not operate properly even if is applied.

따라서, 본 발명의 목적은 플루오르화 수소(HF) 증기에 의한 희생층의 식각 공정 시 변형층이 손상되는 것을 방지할 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a thin film type optical path control apparatus which can prevent the deformation layer from being damaged during the etching process of the sacrificial layer by hydrogen fluoride (HF) vapor.

도 1a 및 도 1b는 본 출원인의 선행 출원에 기재된 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.1A and 1B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film type optical path adjusting device described in the applicant's prior application.

도 2는 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a thin film type optical path control apparatus according to the present invention.

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

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

100 : 액티브 매트릭스 155 : 제1 금속층100: active matrix 155: first metal layer

160 : 제1 보호층 165 : 제2 금속층160: first protective layer 165: second metal layer

170 : 제2 보호층 175 : 식각 방지층170: second protective layer 175: etch stop layer

185 : 지지층 190 : 하부 전극185: support layer 190: lower electrode

195 : 변형층 200 : 상부 전극195 strain layer 200 upper electrode

205 : 액츄에이터 210 : 비어 홀205 Actuator 210 Beer Hole

215 : 비어 컨택 225 : 에어 갭215: Beer Contact 225: Air Gap

230 : 분리층 235 : 식각 보호층230: separation layer 235: etching protective layer

240 : 제2 희생층 250 : 거울240: second sacrificial layer 250: mirror

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, M×N(M, N은 정수) 개의 트랜지스터가 내장되고 상기 트랜지스터의 드레인으로부터 연장되는 드레인 패드를 포함하는 제1 금속층이 형성된 액티브 매트릭스를 제공하는 단계, 상기 액티브 매트릭스의 상부에 제1 희생층을 형성하는 단계, 상기 제1 희생층의 상부에 지지층, 하부 전극, 변형층 및 상부 전극을 형성하는 단계를 포함하는 액츄에이터를 형성하는 단계, 상기 상부 전극으로부터 상기 하부 전극까지의 단차면에 식각 보호층을 형성하는 단계, 상기 액츄에이터의 상부에 제2 희생층을 형성하는 단계, 상기 제2 희생층의 상부에 빛을 반사하는 거울을 형성하는 단계, 그리고 상기 제1 희생층 및 상기 제2 희생층을 제거하는 단계를 포함하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an active matrix comprising a M x N (M, N is an integer) transistor is formed and a first metal layer including a drain pad extending from the drain of the transistor, Forming an actuator on top of the active matrix, forming an actuator on top of the first sacrificial layer, forming a support layer, a lower electrode, a strain layer and an upper electrode, from the upper electrode Forming an etch protective layer on the stepped surface to the lower electrode, forming a second sacrificial layer on the actuator, forming a mirror reflecting light on the second sacrificial layer, and It provides a method of manufacturing a thin film type optical path control device comprising the step of removing the first sacrificial layer and the second sacrificial layer.

본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법에 의하면, 액츄에이터를 형성한 후 비정질 실리콘과 같은 물질로 이루어진 식각 보호층을 변형층의 단차면에 형성하고, 제2 희생층 및 거울을 순차적으로 형성한다. 상기 식각 보호층은 후속하는 플루오르화 수소(HF) 증기를 이용한 제1 희생층 및 제2 희생층의 식각 공정 시 상기 플루오르화 수소(HF) 증기가 변형층에 침투하여 상기 변형층을 손상시키는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 식각 보호층을 비정질 실리콘으로 형성하는 경우, 식각 보호층에 의해 상부 전극과 하부 전극간에 전기적 단락(short)이 유발되는 것을 방지하기 위하여 상기 식각 보호층을 형성하기 전에 변형층의 단차면에 산화물로 이루어진 분리층을 형성한다.According to the manufacturing method of the thin film type optical path control apparatus according to the present invention, after forming the actuator, an etch protective layer made of a material such as amorphous silicon is formed on the stepped surface of the strained layer, and the second sacrificial layer and the mirror are sequentially formed. . The etch protective layer may be configured to infiltrate the strain layer by damaging the hydrogen fluoride (HF) vapor during the etching process of the first sacrificial layer and the second sacrificial layer using subsequent hydrogen fluoride (HF) vapor. You can prevent it. In addition, when the etching protective layer is formed of amorphous silicon, the stepped surface of the strained layer before forming the etching protective layer in order to prevent the electrical short between the upper electrode and the lower electrode caused by the etching protective layer. To form a separation layer of oxide.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

도 2는 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 단면도를 도시한 것이다.Figure 2 shows a cross-sectional view of the thin film type optical path control apparatus according to the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치는 액티브 매트릭스(100), 액티브 매트릭스(100)의 상부에 형성된 액츄에이터(205), 그리고 액츄에이터(205)의 상부에 형성된 거울(250)을 포함한다.Referring to FIG. 2, the thin film type optical path adjusting apparatus according to the present invention includes an active matrix 100, an actuator 205 formed on the active matrix 100, and a mirror 250 formed on the actuator 205. do.

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×N(M, N은 정수) 개의 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), 제1 금속층(155)의 상부에 적층된 제1 보호층(160), 제1 보호층(160)의 상부에 적층된 제2 금속층(165), 제2 금속층(165)의 상부에 적층된 제2 보호층(170), 그리고 제2 보호층(170)의 상부에 적층된 식각 방지층(175)을 포함한다. 상기 제1 금속층(155)은 상기 MOS 트랜지스터의 드레인(105)으로부터 연장되는 드레인 패드를 포함한다. 상기 제2 금속층(165)은 티타늄(Ti)으로 이루어진 제1층(165a) 및 질화 티타늄(TiN)으로 이루어진 제2층(165b)을 포함한다.The active matrix 100 includes an isolation layer 120 for dividing the active matrix 100 into an active region and a field region, and a gate 115, a source 110, and a drain 105 in the active region. The formed M × N (M, N is an integer) number of MOS transistors are included. In addition, the active matrix 100 is stacked on top of the first metal layer 155 and the first metal layer 155 that are stacked on top of the MOS transistor and patterned to be connected to the source 110 and the drain 105, respectively. First protective layer 160, second metal layer 165 stacked on top of first protective layer 160, second protective layer 170 stacked on top of second metal layer 165, and second The anti-etching layer 175 stacked on the protective layer 170 is included. The first metal layer 155 includes a drain pad extending from the drain 105 of the MOS transistor. The second metal layer 165 includes a first layer 165a made of titanium (Ti) and a second layer 165b made of titanium nitride (TiN).

상기 액츄에이터(205)는, 상기 식각 방지층(175) 중 아래에 제1 금속층(155)의 드레인 패드가 형성된 부분에 일측이 접촉되며 타측이 에어 갭(225)을 개재하여 수평하게 형성된 지지층(185), 지지층(185)의 상부에 적층된 하부 전극(190), 하부 전극(190)의 상부에 적층된 변형층(195), 변형층(195)의 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 상기 하부 전극(190)과 드레인 패드가 연결되도록 형성된 비어 컨택(215)을 포함한다. 상기 지지층(185)은 선행 출원에 기재된 박막형 광로 조절 장치 중 액츄에이터를 지지하는 멤브레인의 기능을 수행한다.The actuator 205 may have one side contacting a portion of the etch stop layer 175 in which the drain pad of the first metal layer 155 is formed and the other side thereof may be horizontally formed through the air gap 225. , A lower electrode 190 stacked on the support layer 185, a strain layer 195 stacked on the lower electrode 190, an upper electrode 200 stacked on the strain layer 195, and the The first through the strained layer 195, the lower electrode 190, the support layer 185, the etch stop layer 175, the second protective layer 170, and the first protective layer 160 from one side of the strained layer 195. A via contact 215 is formed in the via hole 210 vertically up to the drain pad of the first metal layer 155 so that the lower electrode 190 and the drain pad are connected to each other. The support layer 185 functions as a membrane supporting the actuator of the thin film type optical path adjusting device described in the previous application.

상기 상부 전극(200)의 상부에는 거울(250)이 형성되며, 거울(250)은 포스트(post)(245)에 의해 그 중심부가 지지된다.A mirror 250 is formed on the upper electrode 200, and the center of the mirror 250 is supported by a post 245.

또한, 액츄에이터(205)의 외곽부와 비어 홀(210)의 내부의 상기 변형층(195)의 단차면에 분리층(230) 및 식각 보호층(235)이 순차적으로 적층되어 있다. 상기 식각 보호층(235)은 변형층(195)의 손상을 방지하는 역할을 하며, 상기 분리층(230)은 상기 식각 보호층(235)에 의해 상부 전극(200)과 하부 전극(190) 간에 전기적인 단락(short)이 일어나는 것을 방지한다.In addition, the separation layer 230 and the etching protection layer 235 are sequentially stacked on the outer surface of the actuator 205 and the stepped surface of the deformable layer 195 inside the via hole 210. The etch protection layer 235 serves to prevent damage to the strained layer 195, and the separation layer 230 is formed between the upper electrode 200 and the lower electrode 190 by the etch protection layer 235. Prevent electrical shorts from occurring.

이하, 본 발명에 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 the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 3a 내지 도 3e는 도 2에 도시한 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다. 도 3a 내지 도 3e에 있어서, 도 2와 동일한 부재들에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용한다.3A to 3E are cross-sectional views for explaining the method for manufacturing the device shown in FIG. 2. 3A to 3E, the same reference numerals are used for the same members as in FIG.

도 3a를 참조하면, n형으로 도핑된 실리콘(Si) 웨이퍼로 구성된 액티브 매트릭스(100)를 준비한 후, 통상의 소자 분리 공정, 예를 들면, 실리콘 부분 산화법(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 도핑된 폴리 실리콘과 같은 도전 물질로 이루어진 게이트(115)를 형성한 후, 이온 주입 공정으로 p+소오스(110) 및 드레인(105)을 형성함으로써, M×N(M, N은 정수) 개의 P-MOS 트랜지스터를 형성한다.Referring to FIG. 3A, after preparing an active matrix 100 formed of an n-type doped silicon (Si) wafer, the active matrix (LOCOS) may be manufactured using a conventional device isolation process, for example, silicon partial oxidation (LOCOS). An isolation layer 120 is formed in 100 to separate the active region and the field region. Subsequently, a gate 115 made of a conductive material such as polysilicon doped with impurities is formed on the active region, and then p + source 110 and drain 105 are formed by an ion implantation process. N (M, N is an integer) P-MOS transistors are formed.

상기 P-MOS 트랜지스터가 형성된 결과물의 상부에 산화물로 이루어진 절연막(125)을 형성한 후, 사진 식각 공정으로 상기 소오스(110) 및 드레인(105)의 일측 상부를 각각 노출시키는 개구부들을 형성한다. 이어서, 상기 개구부들이 형성된 결과물의 상부에 티타늄, 질화 티타늄, 텅스텐(W)과 같은 금속으로 이루어진 제1 금속층(155)을 증착한 후 상기 제1 금속층(155)을 사진 식각 공정으로 패터닝한다. 상기와 같이 패터닝된 제1 금속층(155)은 상기 MOS 트랜지스터의 드레인(105)으로부터 액츄에이터(205)의 지지부의 일측까지 연장되는 드레인 패드를 포함한다. 외부로부터 인가된 제1 신호(화상 신호)는 액티브 매트릭스(100)에 내장된 MOS 트랜지스터, 제1 금속층(155)의 드레인 패드, 및 비어 컨택(215)을 통하여 하부 전극(190)에 전달된다.After forming the insulating layer 125 made of oxide on the top of the resultant P-MOS transistor is formed, openings for exposing the top of one side of the source 110 and the drain 105, respectively by a photolithography process. Subsequently, after depositing a first metal layer 155 made of a metal such as titanium, titanium nitride, and tungsten (W) on the resultant, the first metal layer 155 is patterned by a photolithography process. The first metal layer 155 patterned as described above includes a drain pad extending from the drain 105 of the MOS transistor to one side of the support of the actuator 205. The first signal (image signal) applied from the outside is transferred to the lower electrode 190 through the MOS transistor embedded in the active matrix 100, the drain pad of the first metal layer 155, and the via contact 215.

상기 제1 금속층(155)의 상부에는 제1 보호층(160)이 형성된다. 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 상기 MOS 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(100)가 손상을 입게 되는 것을 방지한다.The first passivation layer 160 is formed on the first metal layer 155. The first passivation layer 160 is formed to have a thickness of about 8000 kPa using the silicate glass (PSG) method using a chemical vapor deposition (CVD) method. The first protective layer 160 prevents damage to the active matrix 100 in which the MOS transistor is embedded during a subsequent process.

상기 제1 보호층(160)의 상부에는 제2 금속층(165)이 형성된다. 제2 금속층(165)을 형성하기 위하여, 먼저 티타늄(Ti)을 스퍼터링하여 300Å 정도의 두께로 제1층(165a)을 형성한다. 이어서, 상기 제1층(165a)의 상부에 질화 티타늄을 물리 기상 증착(PVD) 방법을 사용하여 적층하여 제2층(165b)을 형성한다. 상기 제2 금속층(165)은 광원으로부터 입사되는 광이 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 부분(166)을 사진 식각 공정을 통해 식각한다.The second metal layer 165 is formed on the first passivation layer 160. In order to form the second metal layer 165, first, titanium (Ti) is sputtered to form the first layer 165a to a thickness of about 300 μm. Next, titanium nitride is deposited on the first layer 165a by using a physical vapor deposition (PVD) method to form a second layer 165b. Since the light incident from the light source is incident on the second metal layer 165 as well as the upper electrode 200, except for the portion where the upper electrode 200 is formed, a light leakage current flows in the active matrix 100. To prevent them. Subsequently, in the subsequent process of the second metal layer 165, the portion 166 on which the via contact 215 is to be formed is etched through a photolithography process.

상기 제2 금속층(165)의 상부에는 제2 보호층(170)이 형성된다. 제2 보호층(170)은 인 실리케이트 유리(PSG)를 사용하여 2000Å 정도의 두께로 형성한다. 상기 제2 보호층(170) 역시 후속하는 공정 동안 상기 MOS 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(100)와 액티브 매트릭스(100) 상에 형성된 상기 결과물들이 손상을 입게 되는 것을 방지한다.The second passivation layer 170 is formed on the second metal layer 165. The second protective layer 170 is formed to have a thickness of about 2000 GPa using in-silicate glass (PSG). The second protective layer 170 also prevents damage to the active matrix 100 in which the MOS transistor is embedded and the results formed on the active matrix 100 during the subsequent process.

상기 제2 보호층(170)의 상부에는 식각 방지층(175)이 형성된다. 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.An etch stop layer 175 is formed on the second passivation layer 170. The etch stop layer 175 prevents the active matrix 100 and the second passivation layer 170 from being etched due to the subsequent etching process. The etch stop layer 175 is formed by depositing nitride (Si 3 N 4 ) by a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method to have a thickness of about 1000 ~ 2000Å.

상기 식각 방지층(175)의 상부에는 제1 희생층(180)이 형성된다. 제1 희생층(180)은 인 실리케이트 유리(PSG)를 대기압 화학 기상 증착(APCVD) 방법을 이용하여 2.0∼3.0㎛ 정도의 두께로 증착하여 형성한다. 이 경우, 제1 희생층(180)은 상기 MOS 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 제1 희생층(180)이 1.1㎛ 정도의 두께가 되도록 상기 희생층(180)의 표면을 연마함으로써 평탄화시킨다. 이어서, 상기 제1 희생층(180) 중 아래에 드레인 패드(145)가 형성된 부분을 식각하여 상기 식각 방지층(175)의 일부를 노출시킴으로써, 액츄에이터(205)의 지지부가 형성될 위치를 만든다.The first sacrificial layer 180 is formed on the etch stop layer 175. The first sacrificial layer 180 is formed by depositing a silicate glass (PSG) to a thickness of about 2.0 to about 3.0 μm using an atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD) method. In this case, since the first sacrificial layer 180 covers the top of the active matrix 100 in which the MOS transistor is embedded, the surface flatness of the first sacrificial layer 180 is very poor. Accordingly, the surface of the sacrificial layer 180 is formed such that the first sacrificial layer 180 is about 1 μm thick by using spin on glass (SOG) or chemical mechanical polishing (CMP). Plane by polishing. Subsequently, a portion of the first sacrificial layer 180 where the drain pad 145 is formed is etched to expose a portion of the etch stop layer 175, thereby forming a position at which the supporting portion of the actuator 205 is formed.

도 3b를 참조하면, 지지층(185)을 상기 노출된 식각 방지층(175)의 상부 및 희생층(180)의 상부에 형성한다. 지지층(185)은 질화물을 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다.Referring to FIG. 3B, a support layer 185 is formed on the exposed etch stop layer 175 and on the sacrificial layer 180. The support layer 185 is formed to have a thickness of about 0.1 to 1.0 탆 using low pressure chemical vapor deposition (LPCVD).

하부 전극(190)은 상기 지지층(185)의 상부에 형성된다. 하부 전극(190)은 백금(Pt), 탄탈륨(Ta), 또는 백금-탄탈륨(Pt-Ta) 등의 전기 전도성을 갖는 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-cut 공정). 상기 하부 전극(190)에는 외부로부터 액티브 매트릭스(100)에 내장된 트랜지스터와 제1 금속층(155)의 드레인 패드를 통하여 제1 신호가 인가된다.The lower electrode 190 is formed on the support layer 185. The lower electrode 190 is formed to have a thickness of about 0.01 to 1.0 μm by sputtering a metal having electrical conductivity such as platinum (Pt), tantalum (Ta), or platinum-tantalum (Pt-Ta). do. At the same time, the lower electrode 190 is separated for each pixel so that an independent first signal is applied to each pixel (Iso-cut process). A first signal is applied to the lower electrode 190 through a transistor embedded in the active matrix 100 and a drain pad of the first metal layer 155 from the outside.

상기 하부 전극(190)의 상부에는 PZT 또는 PLZT 등의 압전 물질로 구성된 변형층(195)을 형성한다. 상기 변형층(195)은 졸-겔법, 스퍼터링 방법, 또는 화학 기상 증착 방법을 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 상변이시킨다. 상기 변형층(195)은 상부 전극(200)에 제2 신호(바이어스 신호)가 인가되고 하부 전극(190)에 제1 신호가 인가되어 상부 전극(200)과 하부 전극(190) 사이의 전위차에 따라 발생하는 전기장에 의하여 변형을 일으킨다.A strained layer 195 formed of a piezoelectric material such as PZT or PLZT is formed on the lower electrode 190. The strained layer 195 is formed to have a thickness of about 0.1 to 1.0 탆, preferably about 0.4 탆 using a sol-gel method, a sputtering method, or a chemical vapor deposition method. In addition, the piezoelectric material constituting the strained layer 195 is subjected to heat treatment by a rapid heat treatment (RTA) method to perform phase shift. The strained layer 195 is applied with a second signal (bias signal) to the upper electrode 200 and a first signal is applied to the lower electrode 190 so that the potential difference between the upper electrode 200 and the lower electrode 190 is reduced. Deformation is caused by the electric field generated.

상부 전극(200)은 상기 변형층(195)의 상부에 형성된다. 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 신호가 인가된다.The upper electrode 200 is formed on the strained layer 195. The upper electrode 200 is formed to have a thickness of about 0.01 to 1.0 μm by sputtering a metal such as aluminum (Al), silver (Ag), or platinum (Pt). The second signal is applied to the upper electrode 200 through a common electrode line (not shown) from the outside.

이어서, 상기 상부 전극(200), 변형층(195), 및 하부 전극(190)을 소정의 화소 형상으로 순차적으로 패터닝한다. 그리고, 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 일측으로부터 상기 제1 금속층(155)의 드레인 패드까지 형성된다. 이어서, 상기 비어 홀(210)의 내부에 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 또는 티타늄(Ti) 등의 전기 전도성을 갖는 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 증착시켜 비어 컨택(215)을 형성한다. 상기 비어 컨택(215)은 상기 제1 금속층(155)의 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. 계속하여, 상기 지지층(185)을 소정의 화소 형상으로 패터닝한다.Subsequently, the upper electrode 200, the strain layer 195, and the lower electrode 190 are sequentially patterned into a predetermined pixel shape. The strained layer 195, the lower electrode 190, the support layer 185, the etch stop layer 175, the second passivation layer 170, and the first passivation layer 160 are formed from one side of the strained layer 195. The via holes are sequentially etched to form via holes 210. Accordingly, the via hole 210 is formed from one side of the strained layer 195 to the drain pad of the first metal layer 155. Subsequently, a via contact 210 may be formed by depositing a metal having electrical conductivity such as tungsten (W), aluminum (Al), or titanium (Ti) in the via hole 210 using a sputtering method. The via contact 215 electrically connects the drain pad of the first metal layer 155 and the lower electrode 190. Therefore, the first signal applied from the outside is applied to the lower electrode 190 through the transistor, the drain pad, and the via contact 215 embedded in the active matrix 100. Subsequently, the support layer 185 is patterned into a predetermined pixel shape.

도 3c를 참조하면, 상기 결과물의 상부에 분리층(230)으로서, 예컨대 산화물을 화학 기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 증착하고, 사진 식각 공정에 의해 상기 분리층(230)을 패터닝한다. 상기 분리층(230)은 변형층(195)이 플루오르화 수소(HF) 증기에 의해 손상되는 것을 방지하기 위하여 형성되는 비정질 실리콘 식각 보호층(235)에 의해 상부 전극(200)과 하부 전극(190) 간에 전기적인 단락이 유발되는 것을 방지할 수 있도록 액츄에이터(205)의 외곽부와 비어 홀(210)의 내부의 상기 변형층(195)의 단차면에 형성된다.Referring to FIG. 3C, an oxide is deposited using the chemical vapor deposition (CVD) method as a separation layer 230 on top of the resultant, and the separation layer 230 is patterned by a photolithography process. The separation layer 230 is formed by the upper layer 200 and the lower electrode 190 by an amorphous silicon etch protective layer 235 formed to prevent the strained layer 195 from being damaged by hydrogen fluoride (HF) vapor. In order to prevent the electrical short between the ()) is formed on the stepped surface of the deformable layer 195 in the outer portion of the actuator 205 and the inside of the via hole 210.

이어서, 상기 결과물의 상부에 식각 보호층(235)을 형성한다. 식각 보호층(235)은 후속하는 플루오르화 수소(HF) 증기를 이용한 식각 공정 시 식각되지 않는 물질로 형성하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 비정질 실리콘을 플라즈마-증대 화학 기상 증착(PECVD) 방법을 이용하여 형성한다. 이어서, 사진 식각 공정을 통해 상기 식각 보호층(235)을 패터닝함으로써, 상기 분리층(230)이 형성되어진 변형층(195)의 단차면의 상부에 식각 보호층(235)이 형성되도록 한다.Subsequently, an etch protection layer 235 is formed on the resultant. Etch protective layer 235 is preferably formed of a material that is not etched during the subsequent etching process using hydrogen fluoride (HF) vapor, more preferably, amorphous silicon is plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method To form. Subsequently, the etch protection layer 235 is patterned through a photolithography process so that the etch protection layer 235 is formed on the stepped surface of the strained layer 195 on which the separation layer 230 is formed.

도 3d를 참조하면, 상기 결과물의 상부에 제2 희생층(240)을 형성한다. 상기 제2 희생층(240)은 산화물이나 인 실리케이트 유리(PSG)를 화학 기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 형성한다. 이어서, 사진 식각 공정에 의해 상기 제2 희생층(240)을 패터닝하여 상부 전극(200)의 일부를 노출시킨다. 이 경우, 상기 제2 희생층(240)의 평탄도를 개선하기 위하여 상기 사진 식각 공정을 수행하기 전에, 상기 제2 희생층(240)의 표면을 화학 기계적 연마(CMP) 방법을 이용하여 평탄화시키는 단계를 더 수행할 수 있다.Referring to FIG. 3D, a second sacrificial layer 240 is formed on the resultant. The second sacrificial layer 240 is formed of an oxide or phosphorus silicate glass (PSG) using a chemical vapor deposition (CVD) method. Subsequently, a portion of the upper electrode 200 is exposed by patterning the second sacrificial layer 240 by a photolithography process. In this case, before performing the photolithography process to improve the flatness of the second sacrificial layer 240, the surface of the second sacrificial layer 240 is planarized using a chemical mechanical polishing (CMP) method. You can perform more steps.

도 3e를 참조하면, 상기 제2 희생층(240)의 상부에 반사성을 갖는 금속인 알루미늄, 백금, 은, 또는 알루미늄 합금 등을 증착하여 거울(250)을 형성한다. 거울(250)은 물리 기상 증착(PVD) 또는 화학 기상 증착(CVD) 방법을 사용하여 형성한다. 상기 거울(250)은 포스트(245)에 의해 그 중심부가 지지된다.Referring to FIG. 3E, the mirror 250 is formed by depositing aluminum, platinum, silver, or an aluminum alloy, which is a reflective metal, on the second sacrificial layer 240. Mirror 250 is formed using a physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD) method. The center of the mirror 250 is supported by the post 245.

이어서, 상기 거울(250)을 소정의 형상으로 패터닝한 후, 상기 제1 희생층(180) 및 제2 희생층(230)을 플루오르화 수소(HF) 증기를 사용하여 제거하여 에어 갭(225)을 형성함으로써, 상부에 거울(250)을 갖는 AMA 소자를 완성한다. 여기서, 상기 변형층(195)은 플루오르화 수소(HF) 증기에 식각되지 않는 물질(PECVD-비정질실리콘)로 이루어진 식각 보호층(235)으로 피복되어 있으므로, 상기 변형층(195)에 플루오르화 수소(HF) 증기가 침투하여 변형층(195)이 손상을 입는 것을 방지할 수 있다.Subsequently, after the mirror 250 is patterned into a predetermined shape, the first sacrificial layer 180 and the second sacrificial layer 230 are removed using hydrogen fluoride (HF) vapor to form an air gap 225. By forming the AMA device having a mirror 250 on top. Here, the strained layer 195 is coated with an etching protection layer 235 made of a material (PECVD-amorphous silicon) that is not etched in hydrogen fluoride (HF) vapor, so that the strained layer 195 is hydrogen fluoride. It is possible to prevent (HF) vapor from penetrating and damaging the strained layer 195.

상술한 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 외부로부터 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, 외부로부터 공통 전극선을 통하여 상부 전극(200)에는 제2 신호가 인가되어 상기 상부 전극(200)과 하부 전극(190) 사이에 전기장이 발생하게 된다. 이러한 전기장에 의하여 상부 전극(200)과 하부 전극(190) 사이의 변형층(195)이 변형을 일으킨다. 변형층(195)은 상기 전기장에 대하여 직교하는 방향으로 수축하게 되며, 이에 따라 상기 액츄에이터(205)는 소정의 각도로 휘게 된다. 거울(250)은 액츄에이터(205)의 상부에 형성되어 있으므로 액츄에이터(205)와 함께 경사진다. 이에 따라서, 거울(250)은 광원으로부터 입사되는 빛을 소정의 각도로 반사하며, 반사된 빛은 슬릿을 통과하여 스크린에 화상을 맺게 된다.In the above-described thin film type optical path control device according to the present invention, the first signal transmitted from the outside is the lower electrode through the transistor embedded in the active matrix 100, the drain pad of the first metal layer 155 and the via contact 215. Is applied to 190. At the same time, a second signal is applied to the upper electrode 200 through the common electrode line from the outside to generate an electric field between the upper electrode 200 and the lower electrode 190. Due to this electric field, the strain layer 195 between the upper electrode 200 and the lower electrode 190 causes deformation. The strained layer 195 contracts in a direction orthogonal to the electric field, and thus the actuator 205 is bent at a predetermined angle. Since the mirror 250 is formed on the actuator 205, the mirror 250 is inclined together with the actuator 205. Accordingly, the mirror 250 reflects the light incident from the light source at a predetermined angle, and the reflected light passes through the slit to form an image on the screen.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법에 의하면, 액츄에이터를 형성한 후 비정질 실리콘과 같은 물질로 이루어진 식각 보호층을 변형층의 단차면에 형성하고, 제2 희생층 및 거울을 순차적으로 형성한다. 따라서, 상기 식각 보호층에 의해 후속하는 플루오르화 수소(HF) 증기를 이용한 제1 희생층 및 제2 희생층의 식각 공정 시 상기 플루오르화 수소(HF) 증기가 변형층에 침투하여 상기 변형층을 손상시키는 것을 방지할 수 있다.As described above, according to the manufacturing method of the thin film type optical path control apparatus according to the present invention, after forming the actuator, an etching protective layer made of a material such as amorphous silicon is formed on the step surface of the strained layer, and the second sacrificial layer and the mirror are formed. Form sequentially. Accordingly, the hydrogen fluoride (HF) vapor penetrates into the strained layer during the etching process of the first sacrificial layer and the second sacrificial layer using the hydrogen fluoride (HF) vapor followed by the etching protective layer to form the strained layer. It can prevent damage.

또한, 상기 식각 보호층과 변형층의 사이에 분리층을 형성함으로써, 식각 보호층에 의해 상부 전극과 하부 전극간에 전기적인 단락이 유발되는 것을 방지할 수 있다.In addition, by forming a separation layer between the etching protection layer and the strained layer, it is possible to prevent the electrical short circuit between the upper electrode and the lower electrode caused by the etching protection layer.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 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.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.

Claims (4)

M×N(M, N은 정수) 개의 트랜지스터가 내장되고 상기 트랜지스터의 드레인으로부터 연장되는 드레인 패드를 포함하는 제1 금속층이 형성된 액티브 매트릭스를 제공하는 단계,Providing an active matrix having M × N (M, N is an integer) formed therein and having a first metal layer including a drain pad extending from the drain of the transistor, 상기 액티브 매트릭스의 상부에 제1 희생층을 형성하는 단계,Forming a first sacrificial layer on the active matrix; 상기 제1 희생층의 상부에 지지층, 하부 전극, 변형층 및 상부 전극을 형성하는 단계를 포함하는 액츄에이터를 형성하는 단계,Forming an actuator including forming a support layer, a lower electrode, a strained layer, and an upper electrode on the first sacrificial layer; 상기 상부 전극으로부터 상기 변형층을 통하여 상기 하부 전극까지의 단차면에 식각 보호층을 형성하는 단계,Forming an etch protective layer on a step surface from the upper electrode to the lower electrode through the strain layer; 상기 액츄에이터의 상부에 제2 희생층을 형성하는 단계,Forming a second sacrificial layer on top of the actuator, 상기 제2 희생층의 상부에 빛을 반사하는 거울을 형성하는 단계, 그리고Forming a mirror reflecting light on the second sacrificial layer, and 상기 제1 희생층 및 상기 제2 희생층을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.And removing the first sacrificial layer and the second sacrificial layer. 제1항에 있어서, 상기 식각 보호층을 형성하는 단계는, 비정질 실리콘을 플라즈마-증대 화학 기상 증착(PECVD) 방법을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the forming of the etch protective layer is performed by using plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD). 제1항에 있어서, 상기 식각 보호층을 형성하는 단계는, 상기 상부 전극으로부터 상기 하부 전극까지의 단차면에 분리층을 형성하는 단계 후에 수행되는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the forming of the etch protective layer is performed after forming a separation layer on a step surface from the upper electrode to the lower electrode. 제3항에 있어서, 상기 분리층을 형성하는 단계는 산화물을 화학 기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.The method of claim 3, wherein the forming of the separation layer is performed by using a chemical vapor deposition (CVD) method.
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