KR19990035329A - Manufacturing method of thin film type optical path control device - Google Patents

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Abstract

변형층의 강유전적 특성을 향상시킬 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법이 개시된다. M×N(M, N은 정수)개의 MOS 트랜지스터가 내장되고 일측 상부에 형성된 드레인 패드를 포함하는 액티브 매트릭스의 상부에 제1층, 하부 전극층, 제2층 및 상부 전극층을 순차적으로 형성한다. 상부 전극층 및 제2층을 패터닝하여 상부 전극 및 변형층을 형성한 후, 120∼140℃의 온도에서 10V의 전위차를 10분 동안 유지하여 변형층을 분극시킨다. 하부 전극층 및 제1층을 패터닝하여 하부 전극 및 지지층을 형성한 후, 지지층의 상부에 거울을 형성한다. 변형층을 분극시킴으로써 변형층의 강유전적 특성을 향상시키고, 구동시 야기되는 잔류 분극량의 변화를 감소시켜 액츄에이터의 초기 기울어짐을 억제할 수 있다.Disclosed is a method of manufacturing a thin film type optical path control device capable of improving the ferroelectric properties of a strained layer. A first layer, a lower electrode layer, a second layer, and an upper electrode layer are sequentially formed on an active matrix including M × N (M and N are integers) MOS transistors and including a drain pad formed on one side. After the upper electrode layer and the second layer are patterned to form the upper electrode and the strain layer, the strain layer is polarized by maintaining a potential difference of 10 V for 10 minutes at a temperature of 120 to 140 ° C. The lower electrode layer and the first layer are patterned to form the lower electrode and the support layer, and then a mirror is formed on the support layer. By polarizing the strained layer, the ferroelectric characteristics of the strained layer can be improved, and the change in residual polarization caused during driving can be reduced to suppress the initial tilt of the actuator.

Description

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

본 발명은 박막형 광로 조절 장치인 AMA(Actuated Mirror Array)의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저온에서 변형층을 구성하는 압전 물질에 전압을 인가하여 압전 물질을 분극시킴으로써 변형층의 강유전적 특성을 향상시킬 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an Actuated Mirror Array (AMA), which is a thin film type optical path control device. It relates to a manufacturing method of a thin film type optical path control device that can improve the.

광학 에너지(optical energy)를 스크린 상에 투영하기 위한 광로 조절 장치 또는 공간적 광 변조기(spatial light modulator)는 광통신, 화상 처리, 그리고 정보 디스플레이 장치와 같은 다양한 분야에 응용될 수 있다. 이러한 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.Optical path control devices or spatial light modulators for projecting optical energy onto a screen may be applied to various fields such as optical communication, image processing, and information display devices. An image processing apparatus using such an optical modulator is generally divided into a direct-view image display device and a projection-type image display device according to a method of displaying optical energy on a screen. do.

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, 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% 이상의 광효율)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. The AMA reflects the light incident from the light source at each angle installed in the mirrors, and the reflected light is projected on the screen through an aperture such as a slit or pinhole to be imaged. The device can adjust the luminous flux to bear. Therefore, its structure and operation principle are simple, and high light efficiency (more than 10% light efficiency) 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. 액츄에이터가 변형을 일으킬 때 그 상부에 장착된 각각의 거울들이 경사지게 된다. 따라서, 경사진 거울들은 광원으로부터 입사된 빛을 소정의 각도로 반사시켜 스크린 상에 화상을 맺을 수 있도록 한다. 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 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 on top thereof is inclined. Therefore, the inclined mirrors reflect the light incident from the light source at a predetermined angle to form an image on the screen. As an actuator for driving the respective mirrors, piezoelectric materials such as PZT (Pb (Zr, Ti) O 3 ) or PLZT ((Pb, La) (Zr, Ti) O 3 ) are used. It is also possible to configure the actuator as electrostrictive material such as PMN (Pb (Mg, Nb) O 3).

이러한 AMA 장치는 크게 벌크형(bulk type)과 박막형(thin film type)으로 구분된다. 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, 변형부의 응답이 느리다는 단점이 있다.These AMA devices are largely divided into bulk type and thin film type. Bulk light path control devices are 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 manufacture, and has a disadvantage in that the response of the deformable part 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 24일에 대한민국 특허청에 특허 출원된 특허출원 제96-42197호(발명의 명칭:멤브레인의 스트레스를 조절할 수 있는 박막형 광로 조절 장치 및 그 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 a patent application No. 96-42197 filed by the applicant of the Korean Patent Office on September 24, 1996 (name of the invention: thin film type optical path control device that can control the stress of the membrane and its manufacturing method) Is disclosed.

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 MOS 트랜지스터의 드레인 영역으로부터 연장되는 드레인 패드(5)가 형성된 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. An active matrix 1 having an MxN (M, N is an integer) MOS transistor therein and having a drain pad 5 extending from a drain region of the MOS transistor includes an active matrix 1 and a drain pad ( 5) a protective layer 10 stacked on top of the protective layer 10 and an etch stop layer 15 stacked on top of the protective layer 10.

액츄에이터(60)는 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 드레인 패드(5)까지 수직하게 형성된 비어 홀(50)의 내부에 하부 전극(35)과 드레인 패드(5)가 서로 연결되도록 형성된 비어 컨택(55)을 포함한다.The actuator 60 contacts one side of a portion of the etch stop layer 15 in which the drain pad 5 is formed, and the other side of the actuator 60 is horizontally laminated through the air gap 25. Of the lower electrode 35 stacked on top of the lower electrode 35, the strained layer 40 stacked on top of the lower electrode 35, the upper electrode 45 stacked on top of the strained layer 40, and the strained layer 40. The lower electrode 35 and the drain in the via hole 50 formed vertically from one side to the drain pad 5 through the lower electrode 35, the membrane 30, the etch stop layer 15, and the protective layer 10. The pad 5 includes a via contact 55 formed to be connected to each other.

상부 전극(45)의 일부에는 스트라이프(46)가 형성된다. 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 난반사되는 것을 방지한다.A stripe 46 is formed on a part of the upper electrode 45. The stripe 46 operates the upper electrode 45 uniformly so that the 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 due to the deformation of the deforming layer 40. prevent.

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, n형으로 도핑된 실리콘 웨이퍼로 이루어지며 M×N(M, N은 정수) 개의 P-MOS 트랜지스터가 내장되고 트랜지스터의 드레인 영역으로부터 연장되는 드레인 패드(5)가 형성된 액티브 매트릭스(1) 상에 인 실리케이트 유리(PSG)를 사용하여 보호층(10)을 형성한다. 보호층(10)은 화학 기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 1.0㎛ 정도의 두께를 갖도록 형성한다. 보호층(10)은 후속 공정 동안 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(1)를 보호한다.Referring to FIG. 1A, an active matrix made of an n-type doped silicon wafer, in which M × N (M, N is an integer) P-MOS transistors are formed and a drain pad 5 extending from the drain region of the transistor is formed. The protective layer 10 is formed on (1) using phosphorus silicate glass PSG. 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.

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. 식각 방지층(15)은 후속하는 식각 공정 동안 보호층(10) 및 액티브 매트릭스(1)가 식각되어 손상을 입는 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 and damaged during the subsequent etching process.

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 MOS 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, 희생층(20) 중 그 아래에 드레인 패드(5)가 형성되어 있는 부분을 식각하여 식각 방지층(15)의 일부를 노출시킴으로써 액츄에이터(60)의 지지부를 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 using the 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 MOS transistors are 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 forming a support of the actuator 60.

노출된 식각 방지층(15)의 상부 및 희생층(20)의 상부에는 멤브레인(30)이 적층된다. 멤브레인(30)은 질화물을 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께로 증착하여 형성한다.The membrane 30 is stacked on the exposed etch stop layer 15 and on the sacrificial layer 20. The membrane 30 is formed by depositing nitride to a thickness of about 0.01 to 1.0 mu m using a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method.

하부 전극(35)은 멤브레인(30)의 상부에 적층된다. 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, 사진 식각 공정을 통해 하부 전극(35)을 각각의 화소별로 분리시킴으로써 각 화소들에 독자적인 제1 신호(화상 신호)가 인가되도록 한다(Iso­Cut 공정). 하부 전극(35)에는 외부로부터 액티브 매트릭스(1)에 내장된 트랜지스터를 통하여 제1 신호(화상 신호)가 인가된다.The lower electrode 35 is stacked on top of the membrane 30. The lower electrode 35 is formed to have a thickness of about 0.01 to 1.0 μm by sputtering a metal such as platinum (Pt), tantalum (Ta), or platinum-tantalum (Pt-Ta). Subsequently, the lower electrode 35 is separated for each pixel through a photolithography process so that a unique first signal (image signal) is applied to each pixel (Iso­Cut process). A first signal (image signal) is applied to the lower electrode 35 through a transistor built in the active matrix 1 from the outside.

하부 전극(35)의 상부에는 PZT 또는 PLZT 등의 압전 물질로 구성된 변형층(40)이 적층된다. 변형층(40)은 졸-겔(sol-gel)법, 스퍼터링 방법, 또는 화학 기상 증착 방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛ 두께를 가지도록 형성한다. 바람직하게는, 변형층(40)은 PZT를 졸-겔법을 사용하여 0.4㎛ 정도의 두께를 갖도록 형성한다. 그리고, 변형층(40)을 구성하는 압전 물질을 급속 열처리(RTA) 방법으로 열처리하여 상변이시킨다. 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) 사이의 전위차에 따라 발생하는 전기장에 의하여 변형을 일으킨다.A deformation layer 40 made of a piezoelectric material such as PZT or PLZT is stacked on the lower electrode 35. The strained layer 40 is formed to have a thickness of 0.1 to 1.0 탆 using a sol-gel method, a sputtering method, or a chemical vapor deposition method. Preferably, the strained layer 40 is formed so that PZT has a thickness of about 0.4 µm using the sol-gel method. In addition, the piezoelectric material constituting the strained layer 40 is subjected to heat treatment by a rapid heat treatment (RTA) method to cause phase shift. In the strained layer 40, a second signal (bias signal) is applied to the upper electrode 45, and a first signal is applied to the lower electrode 35, according to a potential difference between the upper electrode 45 and the lower electrode 35. It is deformed by the generated electric field.

상부 전극(45)은 변형층(40)의 상부에 적층된다. 상부 전극(45)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 또는 백금(Pt) 등의 금속을 스퍼터링하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상부 전극(45)에는 외부로부터 공통 전극선(도시되지 않음)을 통하여 제2 신호가 인가된다. 상부 전극(45)은 전기 전도성 및 반사성을 동시에 가지므로 전기장을 발생시키는 바이어스 전극의 기능뿐만 아니라 입사되는 빛을 반사하는 거울의 기능도 함께 수행한다.The upper electrode 45 is stacked on top of the strained layer 40. The upper electrode 45 is formed so as to have a thickness of about 0.01 to 1.0 탆 by sputtering a metal such as aluminum (Al), silver (Ag), or platinum (Pt). The second signal is applied to the upper electrode 45 through a common electrode line (not shown) from the outside. Since the upper electrode 45 has both electrical conductivity and reflectivity at the same time, the upper electrode 45 functions not only as a bias electrode for generating an electric field but also as a mirror for reflecting incident light.

도 1b를 참조하면, 상부 전극(45)의 상부로부터 순차적으로 상부 전극(45), 변형층(40), 그리고 하부 전극(35)을 소정의 화소 형상으로 패터닝한다. 이 때, 상부 전극(45)의 일부에는 상부 전극(45)의 작동을 균일하게 하여 광원으로부터 입사되는 빛의 난반사를 방지하는 스트라이프(46)가 형성된다.Referring to FIG. 1B, the upper electrode 45, the deformation layer 40, and the lower electrode 35 are sequentially patterned from a top of the upper electrode 45 into a predetermined pixel shape. At this time, a portion of the upper electrode 45 is formed with a stripe 46 to uniformly operate the upper electrode 45 to prevent diffuse reflection of light incident from the light source.

이어서, 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, 비어 홀(50)은 변형층(40)의 일측으로부터 드레인 패드(5)까지 형성된다. 계속하여, 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 또는 티타늄(Ti) 등의 전기 전도성을 갖는 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 증착시켜 비어 컨택(55)을 형성한다. 비어 컨택(55)은 드레인 패드(5)와 하부 전극(35)을 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. 그리고, 멤브레인(30)을 소정의 화소 형상으로 패터닝한다.Subsequently, the via hole 50 is formed by sequentially etching the strained layer 40, the lower electrode 35, the membrane 30, the etch stop layer 15, and the protective layer 10 from one side of the strained layer 40. do. Therefore, the via hole 50 is formed from one side of the strained layer 40 to the drain pad 5. Subsequently, a metal having electrical conductivity such as tungsten (W), aluminum (Al), or titanium (Ti) is deposited using a sputtering method to form the via contact 55. The via contact 55 connects the drain pad 5 and the lower electrode 35. 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. Then, the membrane 30 is patterned into a predetermined pixel shape.

이어서, 희생층(20)을 플루오르화 수소(HF) 증기를 사용하여 식각하여 희생층(20)의 위치에 에어 갭(25)을 형성한 후, 세정 및 건조(rinse and dry) 처리를 수행하여 AMA 소자를 완성한다.Subsequently, the sacrificial layer 20 is etched using hydrogen fluoride (HF) vapor to form an air gap 25 at the position of the sacrificial layer 20, followed by a rinse and dry treatment. Complete the AMA device.

상술한 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 제1 신호는 액티브 매트릭스(1)에 내장된 MOS 트랜지스터, 드레인 패드(5)와 비어 컨택(55)을 통하여 하부 전극(35)에 인가된다. 동시에, 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 발생한 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 to the lower electrode 35 through the MOS transistor, the drain pad 5, and the via contact 55 embedded in the active matrix 1. At the same time, a second signal is applied to the upper electrode 45 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 generated 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, 상기 선행 출원에 기재된 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 변형층의 구성 재료로 사용되는 PZT(Pb(Zr, Ti)O3), 또는 PLZT((Pb, La)(Zr, Ti)O3) 등의 압전 물질은 구동하는 회수가 증가할수록 피로(fatigue)가 가속화되어 분극(polarization)되는 양이 점차 줄어들게 된다. 이러한 피로는 압전 물질 내부의 쌍극자(dipole)들이 완전하게 분극되지 않은 상태에서 계속적으로 전압을 인가하는 경우, 변형층의 제조 공정 중에 근본적으로 존재하는 수축 현상으로 인한 인장 스트레스(tensile stress)를 상부 전극과 하부 전극 사이에 발생하는 전기장과 나란한 방향으로 스위칭시키면서 보상하고자 하여 결과적으로 변형층의 잔류 분극량이 변화하기 때문에 생성된다. 그 결과, 전압을 인가하지 않은 상태에서도 액츄에이터가 초기 기울어짐(initial deflection)을 가지게 되어 화상의 콘트라스트를 저하시키는 문제점이 있다.However, in the thin film type optical path adjusting device described in the preceding application, PZT (Pb (Zr, Ti) O 3 ), or PLZT ((Pb, La) (Zr, Ti) O 3 ) used as a constituent material of the strained layer. Piezoelectric materials such as the more the number of driving is increased the fatigue (fatigue) is accelerated (polarization) is gradually reduced. This fatigue causes the upper electrode to undergo tensile stress due to shrinkage that is inherently present during the fabrication of the strained layer when the dipoles inside the piezoelectric material are continuously applied with no voltage. This is generated because the amount of polarization remaining in the strained layer changes as a result of compensation while switching in a direction parallel to the electric field generated between the lower and lower electrodes. As a result, the actuator may have an initial deflection even when no voltage is applied, thereby lowering the contrast of the image.

따라서, 본 발명의 목적은, 저온에서 변형층을 구성하는 압전 물질에 전압을 인가하여 압전 물질을 분극시킴으로써 변형층의 강유전적 특성을 향상시키고, 구동시 야기되는 잔류 분극량의 변화를 감소시켜 액츄에이터의 초기 기울어짐을 억제하여 화상의 콘트라스트 저하를 방지할 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to improve the ferroelectric properties of the strained layer by applying a voltage to the piezoelectric material constituting the strained layer at low temperature, thereby improving the ferroelectric characteristics of the strained layer, and reducing the change in the amount of residual polarization caused during driving. The present invention provides a method for manufacturing a thin film type optical path control apparatus capable of suppressing an initial tilt of the film and preventing a decrease in contrast of an image.

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 평면도이다.2 is a plan view of a thin film type optical path control apparatus according to the present invention.

도 3은 도 2에 도시한 장치를 A­A′선으로 자른 단면도이다.3 is a cross-sectional view of the device shown in FIG. 2 taken along line A′A ′.

도 4a 도 4d는 도 3에 도시한 장치의 제조 공정도이다4A and 4D are manufacturing process diagrams of the apparatus shown in FIG. 3.

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

100 : 액티브 매트릭스 105 : 제1 금속층100: active matrix 105: first metal layer

110 : 제1 보호층 115 : 제2 금속층110: first protective layer 115: second metal layer

120 : 제2 보호층 125 : 식각 방지층120: second protective layer 125: etch stop layer

135 : 희생층 140 : 지지층135: sacrificial layer 140: support layer

145 : 하부 전극 150 : 변형층145: lower electrode 150: strained layer

155 : 상부 전극 160 : 비어 홀155: upper electrode 160: via hole

165 : 비어 컨택 180 : 거울165: beer contact 180: mirror

185 : 에어 갭 200 : 액츄에이터185: air gap 200: actuator

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, M×N(M, N은 정수)개의 MOS 트랜지스터가 내장되고 트랜지스터의 드레인으로부터 연장되는 드레인 패드를 갖는 제1 금속층을 포함하는 액티브 매트릭스를 제공하는 단계; i) 액티브 매트릭스의 상부에 제1층, 하부 전극층, 제2층 및 상부 전극층을 순차적으로 형성하는 단계, ⅱ) 상부 전극층을 패터닝하여 상부 전극을 형성하는 단계, ⅲ) 제2층을 패터닝하여 변형층을 형성하는 단계, ⅳ) 120∼140℃의 온도에서 10V의 전압을 10분 동안 가하여 변형층을 분극시키는 단계, 및 ⅴ) 하부 전극층을 패터닝하여 하부 전극을 형성하는 단계 및 제1층을 패터닝하여 지지층을 형성하는 단계를 포함하는 액츄에이터를 형성하는 단계; 그리고 지지층의 상부에 거울을 형성하는 단계를 포함하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method comprising the steps of providing an active matrix comprising a first metal layer having M x N (M, N is an integer) MOS transistor embedded therein and having a drain pad extending from the drain of the transistor; i) sequentially forming a first layer, a lower electrode layer, a second layer and an upper electrode layer on top of the active matrix, ii) patterning the upper electrode layer to form an upper electrode, and iii) patterning the second layer to deform it. Forming a layer, iii) applying a voltage of 10V at a temperature of 120 to 140 ° C. for 10 minutes to polarize the strained layer, and iii) patterning the lower electrode layer to form a lower electrode and patterning the first layer. Forming an actuator including forming a support layer; And it provides a method of manufacturing a thin film type optical path control device comprising the step of forming a mirror on top of the support layer.

본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법에 의하면, PZT, PLZT 등으로 구성된 변형층을 형성한 후, 상부 전극 및 하부 전극층에 약 10V의 전압을 인가하면서 120∼140℃의 온도에서 약 10분 동안 유지시킨다. 계속하여 상기 결과물을 실온으로 식혀줌으로써 변형층을 구성하는 압전 물질을 분극시킨다. 따라서, 압전 물질의 각 그레인(grain)의 분극 방향을 가능한 한 방향으로 가지런히 만들 수 있으므로 인가하는 전압에 대하여 선형적으로 분극시키며 잔류 분극량의 변화를 최소화할 수 있다. 결과적으로 변형층의 강유전적 특성이 향상되며 액츄에이터의 초기 기울어짐이 최소화될 수 있다. 또한, 변형층의 분극 공정은 120∼140℃의 저온에서 수행하였으므로 후속 공정에 영향을 미치지 않게 된다.According to the manufacturing method of the thin film type optical path control device according to the present invention, after forming a strained layer composed of PZT, PLZT, etc., about 10 minutes at a temperature of 120 ~ 140 ℃ while applying a voltage of about 10V to the upper electrode and lower electrode layer Keep it on. The resultant is then cooled to room temperature to polarize the piezoelectric material constituting the strained layer. Therefore, since the polarization direction of each grain of the piezoelectric material can be made in one direction as possible, it is possible to polarize linearly with respect to the applied voltage and to minimize the change in the residual polarization amount. As a result, the ferroelectric properties of the strained layer can be improved and the initial tilt of the actuator can be minimized. In addition, the polarization process of the strained layer is carried out at a low temperature of 120 ~ 140 ℃ does not affect the subsequent process.

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 평면도를 도시한 것이고, 도 3은 도 2에 도시한 장치를 A­A′선으로 자른 단면도를 도시한 것이다.FIG. 2 is a plan view of a thin film type optical path adjusting device according to the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line A′A ′ of the device shown in FIG. 2.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치는 액티브 매트릭스(100), 액츄에이터(200), 그리고 거울(180)을 포함한다.2 and 3, the thin film type optical path adjusting apparatus according to the present invention includes an active matrix 100, an actuator 200, and a mirror 180.

M×N(M, N은 정수) 개의 MOS 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(100)는, MOS 트랜지스터의 소오스 및 드레인으로부터 연장되는 제1 금속층(105), 제1 금속층(105)의 상부에 형성된 제1 보호층(110), 제1 보호층(110)의 상부에 형성된 제2 금속층(115), 제2 금속층(115)의 상부에 형성된 제2 보호층(120), 그리고 제2 보호층(120)의 상부에 형성된 식각 방지층(125)을 포함한다. 제1 금속층(105)은 MOS 트랜지스터의 드레인으로부터 연장되는 드레인 패드를 포함하며, 제2 금속층(115)은 티타늄(Ti)층 및 질화티타늄(TiN)층으로 이루어진다.The active matrix 100 having M x N (M, N is an integer) embedded therein includes a first metal layer 105 and an upper portion of the first metal layer 105 extending from a source and a drain of the MOS transistor. The first protective layer 110, the second metal layer 115 formed on the first protective layer 110, the second protective layer 120 formed on the second metal layer 115, and the second protective layer 120. It includes an etch stop layer 125 formed on the top. The first metal layer 105 includes a drain pad extending from the drain of the MOS transistor, and the second metal layer 115 is formed of a titanium (Ti) layer and a titanium nitride (TiN) layer.

도 3을 참조하면, 액츄에이터(200)는, 식각 방지층(125) 중 아래에 제1 금속층(105)의 드레인 패드가 형성된 부분에 일측이 접촉되며 타측이 에어 갭(185)을 개재하여 수평하게 형성된 지지층(140), 지지층(140)의 상부에 형성된 하부 전극(145), 하부 전극(145)의 상부에 형성된 변형층(150), 변형층(150)의 상부에 형성된 상부 전극(155), 그리고 변형층(150)의 일측으로부터 변형층(150), 하부 전극(145), 지지층(140), 식각 방지층(125), 제2 보호층(120) 및 제1 보호층(110)을 통하여 제1 금속층(105)의 드레인 패드까지 수직하게 형성된 비어 홀(160)의 내부에 하부 전극(145)과 드레인 패드가 연결되도록 형성된 비어 컨택(165)을 포함한다. 지지층(140)은 선행 출원에 기재된 박막형 광로 조절 장치 중 액츄에이터를 지지하는 멤브레인의 기능을 수행한다.Referring to FIG. 3, the actuator 200 has one side in contact with a portion of the etch stop layer 125 at which a drain pad of the first metal layer 105 is formed and the other side is horizontally formed through the air gap 185. The support layer 140, the lower electrode 145 formed on the support layer 140, the strained layer 150 formed on the lower electrode 145, the upper electrode 155 formed on the strained layer 150, and From one side of the strained layer 150 through the strained layer 150, the lower electrode 145, the support layer 140, the etch stop layer 125, the second protective layer 120 and the first protective layer 110. The via contact 160 includes a via contact 165 formed to connect the lower electrode 145 and the drain pad to the via hole 160 vertically up to the drain pad of the metal layer 105. The support layer 140 performs the function of a membrane supporting the actuator of the thin film optical path control device described in the previous application.

지지층(140)은 양측 지지부로부터 평행하게 형성된 2개의 사각형 형상의 암(arm)들의 사이에 사각형 형상의 평판이 동일 평면상에서 상기 암들과 일체로 형성되어 있는 형상을 갖는다. 지지층(140)의 사각형 형상의 평판의 상부에는 거울(180)이 형성된다. 따라서, 거울(180)은 사각형의 평판의 형상을 갖는다.The support layer 140 has a shape in which a rectangular flat plate is integrally formed with the arms on the same plane between two rectangular arms formed in parallel from both support portions. The mirror 180 is formed on the rectangular flat plate of the support layer 140. Thus, the mirror 180 has the shape of a rectangular flat plate.

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 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조 공정도를 도시한 것이다.4A to 4D show a manufacturing process chart of the thin film type optical path control apparatus according to the present invention.

도 4a를 참조하면, n형으로 도핑된 실리콘(Si) 웨이퍼인 액티브 매트릭스(100)를 준비한 후, 통상의 소자 분리 공정, 예를 들면, 실리콘 부분 산화법(LOCOS)을 이용하여 액티브 매트릭스(100)에 액티브 영역 및 필드 영역을 구분하기 위한 소자 분리막을 형성한다. 이어서, 액티브 영역의 상부에 불순물이 도핑된 폴리 실리콘과 같은 도전 물질로 이루어진 게이트를 형성한 후, 이온 주입 공정으로 p+소오스 및 드레인을 형성함으로써, M×N(M, N은 정수) 개의 MOS 트랜지스터를 형성한다.Referring to FIG. 4A, after preparing an active matrix 100, which is an n-type doped silicon (Si) wafer, the active matrix 100 is prepared using a conventional device isolation process, for example, silicon partial oxidation (LOCOS). An isolation layer for forming an active region and a field region is formed on the substrate. Subsequently, after forming a gate made of a conductive material such as polysilicon doped with impurities on top of the active region, p + sources and drains are formed by an ion implantation process, thereby forming M x N (M and N are integers) MOS. Form a transistor.

MOS 트랜지스터가 형성된 결과물의 상부에 산화물로 이루어진 절연막을 형성한 후, 사진 식각 공정으로 상기 소오스 및 드레인의 일측 상부를 각각 노출시키는 개구부들을 형성한다. 이어서, 개구부들이 형성된 결과물의 상부에 티타늄, 질화티타늄, 텅스텐(W)과 같은 금속으로 이루어진 제1 금속층(105)을 증착한 후 제1 금속층(105)을 사진 식각 공정으로 패터닝한다. 상기와 같이 패터닝된 제1 금속층(105)은 MOS 트랜지스터의 드레인으로부터 액츄에이터(200)의 지지부의 일측까지 연장되는 드레인 패드를 포함한다.After forming an insulating film made of an oxide on top of the resultant MOS transistor is formed, openings for exposing the top of one side of the source and the drain, respectively, by a photolithography process. Subsequently, a first metal layer 105 made of a metal such as titanium, titanium nitride, or tungsten (W) is deposited on the resultant, on which the openings are formed, and then the first metal layer 105 is patterned by a photolithography process. The patterned first metal layer 105 includes a drain pad extending from the drain of the MOS transistor to one side of the support of the actuator 200.

제1 금속층(105)의 상부에는 제1 보호층(110)이 형성된다. 제1 보호층(110)은 인 실리케이트 유리(PSG)를 화학 기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 8000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 제1 보호층(110)은 후속하는 공정 동안 MOS 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(100)가 손상을 입게 되는 것을 방지한다.The first passivation layer 110 is formed on the first metal layer 105. The first passivation layer 110 is formed to have a thickness of about 8000 GPa by using the silicate glass (PSG) chemical vapor deposition (CVD) method. The first protective layer 110 prevents damage to the active matrix 100 in which the MOS transistor is embedded during the subsequent process.

제1 보호층(110)의 상부에는 제2 금속층(115)이 형성된다. 제2 금속층(115)을 형성하기 위하여, 먼저 티타늄(Ti)을 스퍼터링하여 300Å 정도의 두께로 티타늄층을 형성한다. 이어서, 티타늄층의 상부에 질화티타늄을 물리 기상 증착(PVD) 방법을 사용하여 적층하여 질화티타늄층을 형성한다. 제2 금속층(115)은 광원으로부터 입사되는 광이 거울(180)뿐만 아니라, 거울(180)이 형성된 부분을 제외한 부분에도 입사됨으로 인하여, 액티브 매트릭스(100)에 광 누설 전류가 흐르게 되는 것을 방지한다. 이어서, 제2 금속층(115) 중 후속 공정에서 비어 컨택(165)이 형성될 부분을 사진 식각 공정을 통해 식각하여 제2 금속층(115)에 개구부를 형성한다.The second metal layer 115 is formed on the first protective layer 110. In order to form the second metal layer 115, first, a titanium layer is formed by sputtering titanium (Ti) to a thickness of about 300 μm. Subsequently, titanium nitride is deposited on top of the titanium layer using a physical vapor deposition (PVD) method to form a titanium nitride layer. The second metal layer 115 prevents light leakage current from flowing through the active matrix 100 because light incident from the light source is incident not only on the mirror 180 but also on a portion other than the portion where the mirror 180 is formed. . Subsequently, a portion of the second metal layer 115 in which the via contact 165 is to be formed in a subsequent process is etched through a photolithography process to form an opening in the second metal layer 115.

제2 금속층(115)의 상부에는 제2 보호층(120)이 형성된다. 제2 보호층(120)은 인 실리케이트 유리(PSG)를 사용하여 2000Å 정도의 두께를 갖도록 형성한다. 제2 보호층(120) 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 120 is formed on the second metal layer 115. The second protective layer 120 is formed to have a thickness of about 2000 GPa using in-silicate glass (PSG). The second protective layer 120 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.

제2 보호층(120)의 상부에는 식각 방지층(125)이 형성된다. 식각 방지층(125)은 액티브 매트릭스(100) 및 제2 보호층(120)이 후속되는 식각 공정으로 인하여 식각되는 것을 방지한다. 식각 방지층(125)은 질화물(Si3N4)을 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법으로 증착하여 1000∼2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다.An etch stop layer 125 is formed on the second passivation layer 120. The etch stop layer 125 prevents the active matrix 100 and the second passivation layer 120 from being etched due to the subsequent etching process. The etch stop layer 125 is formed to have a thickness of about 1000 to 2000 kPa by depositing nitride (Si 3 N 4 ) by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD).

식각 방지층(125)의 상부에는 희생층(135)이 형성된다. 희생층(135)은 인 실리케이트 유리(PSG)를 대기압 화학 기상 증착(APCVD) 방법을 이용하여 2.0∼3.0㎛ 정도의 두께로 증착하여 형성한다. 이 경우, 희생층(135)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 희생층(135)이 1.1㎛ 정도의 두께가 되도록 희생층(135)의 표면을 연마함으로써 평탄화시킨다.The sacrificial layer 135 is formed on the etch stop layer 125. The sacrificial layer 135 is formed by depositing phosphorus silicate glass (PSG) to a thickness of about 2.0 to about 3.0 μm using the atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD) method. In this case, since the sacrificial layer 135 covers the upper portion of the active matrix 100 in which the MOS transistor is embedded, the surface flatness is very poor. Therefore, the surface of the sacrificial layer 135 is planarized by polishing the surface of the sacrificial layer 135 using a spin on glass (SOG) method or a chemical mechanical polishing (CMP) method so that the thickness of the sacrificial layer 135 is about 1 .mu.m. .

이어서, 희생층(135) 중 아래에 제2 금속층(115)의 개구부가 형성된 부분 및 이와 인접한 부분을 식각하여 식각 방지층(125)의 일부를 노출시킴으로써, 액츄에이터(200)의 지지부인 앵커(anchor)가 형성될 위치를 만든다.Subsequently, the portion of the sacrificial layer 135 having the opening of the second metal layer 115 formed thereon and an adjacent portion thereof are etched to expose a portion of the etch stop layer 125, thereby anchoring an anchor which is a support of the actuator 200. Make a position to form.

도 4b를 참조하면, 노출된 식각 방지층(125)의 상부 및 희생층(135)의 상부에 제1층(139)을 형성한다. 제1층(139)은 질화물을 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 제1층(139)은 후에 지지층(140)으로 패터닝된다.Referring to FIG. 4B, a first layer 139 is formed on the exposed etch stop layer 125 and on the sacrificial layer 135. The first layer 139 is formed to have a thickness of about 0.1 to 1.0 탆 using low pressure chemical vapor deposition (LPCVD). The first layer 139 is later patterned into the support layer 140.

제1층(139)의 상부에는 전기 전도성이 우수한 금속인 백금, 탄탈륨, 또는 백금-탄탈륨(Pt-Ta) 등의 금속을 사용하여 하부 전극층(144)을 형성한다. 하부 전극층(144)은 스퍼터링 방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이어서, 하부 전극층(144)을 각각의 화소별로 분리시킴으로써 각 화소들에 독립적인 제1 신호가 인가되도록 한다(Iso­Cut 공정). 하부 전극층(144)은 후에 하부 전극(145)으로 패터닝된다. 하부 전극(145)에는 액티브 매트릭스(100)에 내장된 트랜지스터로부터 전달된 제1 신호가 인가된다.The lower electrode layer 144 is formed on the first layer 139 by using a metal such as platinum, tantalum, or platinum-tantalum (Pt-Ta), which is a metal having excellent electrical conductivity. The lower electrode layer 144 is formed to have a thickness of about 0.01 to 1.0 탆 using a sputtering method. Subsequently, the lower electrode layer 144 is separated for each pixel so that an independent first signal is applied to each pixel (Iso­Cut process). The lower electrode layer 144 is later patterned into the lower electrode 145. The first signal transferred from the transistor embedded in the active matrix 100 is applied to the lower electrode 145.

하부 전극층(144)의 상부에는 제2층이 적층된다. 제2층은 PZT, 또는 PLZT 등의 압전 물질을 사용하여 0.1∼1.0㎛, 바람직하게는 0.4㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 제2층은 졸-겔(Sol-Gel)법, 스퍼터링 방법, 또는 화학 기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 형성한 후, 급속 열처리(RTA) 방법으로 열처리하여 상변이시킨다. 제2층은 후에 변형층(150)으로 패터닝된다. 변형층(150)은 상부 전극(155)에 제2 신호가 인가되고 하부 전극(145)에 제1 신호가 인가되어 상부 전극(155)과 하부 전극(145) 사이의 전위차에 따라 발생하는 전기장에 의하여 변형을 일으킨다.The second layer is stacked on the lower electrode layer 144. The second layer is formed using a piezoelectric material such as PZT or PLZT so as to have a thickness of 0.1 to 1.0 mu m, preferably about 0.4 mu m. The second layer is formed using a sol-gel method, a sputtering method, or a chemical vapor deposition (CVD) method, and then subjected to a phase change by heat treatment using a rapid heat treatment (RTA) method. The second layer is later patterned into strained layer 150. The deforming layer 150 is applied to an electric field generated by a second signal applied to the upper electrode 155 and a first signal applied to the lower electrode 145 according to a potential difference between the upper electrode 155 and the lower electrode 145. Cause deformation.

제2층의 상부에는 상부 전극층이 적층된다. 상부 전극층은 백금, 알루미늄, 또는 은 등의 전기 전도성 및 반사성을 갖는 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다.An upper electrode layer is stacked on top of the second layer. The upper electrode layer is formed of a metal having electrical conductivity and reflectivity, such as platinum, aluminum, or silver, to have a thickness of about 0.01 to 1.0 탆 using a sputtering method.

상부 전극층의 상부에 제1 포토레지스트(도시되지 않음)를 스핀 코팅(spin coating) 방법으로 도포한 후, 상부 전극층이 도 2에 도시한 바와 같이 거울상의‘ㄷ’자의 형상을 가지도록 패터닝하여 상부 전극(155)을 형성한다. 상부 전극(155)에는 외부로부터 공통 전극선(도시되지 않음)을 통하여 제2 신호가 인가된다. 이어서, 제1 포토레지스트를 제거한 후, 패터닝된 상부 전극(155) 및 제2층의 상부에 제2 포토레지스트(도시되지 않음)를 스핀 코팅 방법으로 도포한 후, 제2층이 상부 전극(155) 보다 약간 넓은 거울상의‘ㄷ’자의 형상을 갖도록 패터닝하여 변형층(150)을 형성한다(도 2 참조). 계속하여, 제2 포토레지스트를 제거하고 변형층(150)을 분극시킨다. 바람직하게는, 상부 전극(155) 및 하부 전극층(144)에 약 10V의 전압을 인가하면서 120∼140℃의 온도, 보다 바람직하게는 130℃의 온도에서 약 10분 동안 유지시킨 후 상기 결과물을 실온으로 식힌다. 따라서, 압전 물질의 각 그레인(grain)의 분극 방향을 가능한 한 방향으로 가지런히 만들 수 있으므로 인가하는 전압에 대하여 선형적으로 분극시키며 잔류 분극량의 변화를 최소화할 수 있다. 통상적인 분극 공정은 약 200℃의 온도에서 수행하였으나 본 발명에서는 변형층의 분극 공정을 120∼140℃의 저온에서 수행하였으므로 후속 공정에 영향을 미치지 않게 된다.After the first photoresist (not shown) is coated on the upper electrode layer by spin coating, the upper electrode layer is patterned to have a mirror-shaped 'C' shape as shown in FIG. An electrode 155 is formed. The second signal is applied to the upper electrode 155 through a common electrode line (not shown) from the outside. Subsequently, after the first photoresist is removed, a second photoresist (not shown) is applied on the patterned upper electrode 155 and the second layer by spin coating, and then the second layer is the upper electrode 155. The strained layer 150 is formed to have a shape of a 'c' of a slightly larger mirror image (see FIG. 2). Subsequently, the second photoresist is removed and the strained layer 150 is polarized. Preferably, the resultant is maintained at a temperature of 120 to 140 ° C., more preferably at a temperature of 130 ° C., for about 10 minutes while applying a voltage of about 10 V to the upper electrode 155 and the lower electrode layer 144. Cool down. Therefore, since the polarization direction of each grain of the piezoelectric material can be made in one direction as possible, it is possible to polarize linearly with respect to the applied voltage and to minimize the change in the residual polarization amount. Conventional polarization process is carried out at a temperature of about 200 ℃ but in the present invention, since the polarization process of the strained layer was carried out at a low temperature of 120 ~ 140 ℃ does not affect the subsequent process.

도 4c를 참조하면, 상부 전극(155), 변형층(150) 및 하부 전극층(144)의 상부에 제3 포토레지스트(도시되지 않음)를 스핀 코팅 방법으로 도포한 후, 하부 전극층(144)을 변형층(150) 보다 약간 넓은 거울상의‘ㄷ’자의 형상을 갖도록 패터닝하여 하부 전극(145)을 형성한다. 이어서, 변형층(150) 중 아래에 제2 금속층(115)의 개구부가 형성되어 있는 부분으로부터 변형층(150), 하부 전극(145), 제1층(139), 식각 방지층(125), 제2 보호층(120), 그리고 제1 보호층(110)을 차례로 식각하여 변형층(150)의 일측으로부터 제1 금속층(105)의 드레인 패드까지 비어 홀(160)을 형성한 후, 비어 홀(160)의 내부에 텅스텐(W), 백금, 알루미늄, 또는 티타늄 등의 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 제1 금속층(105)의 드레인 패드와 하부 전극(145)이 연결되도록 비어 컨택(165)을 형성한다. 그러므로, 비어 컨택(165)은 비어 홀(160) 내에서 하부 전극(145)으로부터 드레인 패드의 상부까지 형성된다. 외부로부터 전달된 제1 신호는 액티브 매트릭스(100)에 내장된 트랜지스터, 제1 금속층(105)의 드레인 패드 및 비어 컨택(165)을 통하여 하부 전극(145)에 인가된다.Referring to FIG. 4C, after the third photoresist (not shown) is coated on the upper electrode 155, the deformation layer 150, and the lower electrode layer 144 by a spin coating method, the lower electrode layer 144 is applied. The lower electrode 145 is formed by patterning the optical layer to have a shape of 'c' slightly wider than the strained layer 150. Next, the strained layer 150, the lower electrode 145, the first layer 139, the etch stop layer 125, and the first layer are formed from a portion of the strained layer 150 in which an opening of the second metal layer 115 is formed below. The protective layer 120 and the first protective layer 110 are sequentially etched to form the via hole 160 from one side of the strained layer 150 to the drain pad of the first metal layer 105. The via contact 165 is formed in the inside of the 160 to connect the drain pad of the first metal layer 105 and the lower electrode 145 by sputtering a metal such as tungsten (W), platinum, aluminum, or titanium. do. Therefore, the via contact 165 is formed from the lower electrode 145 to the top of the drain pad in the via hole 160. The first signal transmitted from the outside is applied to the lower electrode 145 through the transistor embedded in the active matrix 100, the drain pad of the first metal layer 105, and the via contact 165.

계속하여, 패터닝된 하부 전극(145) 및 비어 홀(160)의 상부에 제4 포토레지스트(도시되지 않음)를 스핀 코팅 방법으로 도포한 후, 제1층(139)의 양측 지지부로부터 연장된 부분은 하부 전극(145) 보다 약간 넓은 사각형의 형상을 가지며, 이와 일체로 형성된 제1층(139)의 중앙부는 사각형의 평판의 형상을 갖도록 패터닝하여 지지층(140)을 형성한다. 즉, 도 2에 도시한 바와 같이 지지층(140)은 양측 지지부로부터 사각형 형상의 암들이 연장되고, 이러한 암들 사이에 보다 넓은 면적을 갖는 사각형 형상의 평판이 동일 평면상에서 상기 암들과 일체로 형성된 형상을 가진다. 그리고, 제4 포토레지스트를 제거한다. 상기와 같이 지지층(140)이 패터닝된 결과, 희생층(135)의 일부가 노출된다.Subsequently, after the fourth photoresist (not shown) is applied to the patterned lower electrode 145 and the via hole 160 by the spin coating method, a portion extending from both supporting portions of the first layer 139. Silver has a slightly wider rectangular shape than the lower electrode 145, and the center portion of the first layer 139 formed integrally with the lower electrode 145 is patterned to have a rectangular flat plate shape to form the support layer 140. That is, as shown in FIG. 2, the support layer 140 has a shape in which rectangular arms extend from both support portions, and a rectangular flat plate having a larger area between these arms is formed integrally with the arms on the same plane. Have Then, the fourth photoresist is removed. As a result of the patterning of the support layer 140 as described above, a portion of the sacrificial layer 135 is exposed.

노출된 희생층(135)의 상부 및 지지층(140)의 상부에 제5 포토레지스트(도시되지 않음)를 스핀 코팅 방법으로 도포한 후, 지지층(140)의 중앙부인 사각형 형상의 평판이 노출되도록 패터닝한다. 그리고, 사각형 형상의 노출된 지지층(140)의 중앙부의 상부에 은, 백금, 또는 알루미늄 등의 반사성을 갖는 금속을 0.3∼2.0㎛ 정도의 두께로 스퍼터링 방법 또는 화학 기상 증착 방법을 이용하여 증착시킨다. 계속하여, 증착된 금속이 사각형 형상의 노출된 지지층(140)의 중앙부와 동일한 형상을 갖도록 증착된 금속을 패터닝하여 거울(180)을 형성한 후, 제5 포토레지스트를 제거한다.After applying a fifth photoresist (not shown) on the exposed sacrificial layer 135 and the support layer 140 by spin coating, patterning is performed so that a rectangular flat plate, which is the center of the support layer 140, is exposed. do. In addition, a sputtering method or a chemical vapor deposition method is used to form a metal having reflective properties such as silver, platinum, or aluminum on the upper portion of the central portion of the rectangular exposed support layer 140 in a thickness of about 0.3 to 2.0 µm. By deposition. Subsequently, the deposited metal is patterned so that the deposited metal has the same shape as the center portion of the rectangular exposed support layer 140 to form the mirror 180, and then the fifth photoresist is removed.

도 4d를 참조하면, 희생층(135)을 플루오르화 수소(HF) 증기를 사용하여 식각하여 희생층(135)의 위치에 에어 갭(185)을 형성한 후, 세정 및 건조(rinse and dry) 처리를 수행하여 AMA 소자를 완성한다.Referring to FIG. 4D, the sacrificial layer 135 is etched using hydrogen fluoride (HF) vapor to form an air gap 185 at the position of the sacrificial layer 135, followed by rinse and dry. The process is performed to complete the AMA device.

상술한 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 상부 전극(155)에는 외부로부터 공통 전극선을 통하여 제2 신호가 인가된다. 동시에 하부 전극(145)에는 외부로부터 액티브 매트릭스(100)에 내장된 트랜지스터, 제1 금속층(115)의 드레인 패드 및 비어 컨택(165)을 통하여 제1 신호가 인가되어, 상부 전극(155)과 하부 전극(145) 사이에 전위차에 따른 전기장이 발생한다. 이러한 전기장에 의하여 상부 전극(155)과 하부 전극(145) 사이에 형성된 변형층(150)이 변형을 일으킨다. 이 때, 변형층(150)은 분극 공정을 거쳤으므로 강유전적 특성이 향상되어 인가하는 전위차에 따른 전기장에 대하여 선형적으로 변형을 일으킨다. 변형층(150)은 발생한 전기장에 대하여 직교하는 방향으로 수축하며, 따라서, 변형층(150) 및 지지층(140)을 포함하는 액츄에이터(200)는 소정의 각도를 가지고 휘어진다. 광원으로부터 입사되는 광을 반사하는 거울(180)은 지지층(140)의 중앙부의 상부에 형성되어 있으므로 액츄에이터(200)와 같은 각도로 휘어진다. 이에 따라, 거울(180)은 입사되는 광을 소정의 각도로 반사하며, 반사된 광은 슬릿을 통과하여 스크린에 투영되어 화상을 맺게 된다.In the above-described thin film type optical path control device according to the present invention, a second signal is applied to the upper electrode 155 through a common electrode line from the outside. At the same time, a first signal is applied to the lower electrode 145 from the outside through the transistor embedded in the active matrix 100, the drain pad of the first metal layer 115, and the via contact 165. An electric field is generated between the electrodes 145 according to the potential difference. Due to this electric field, the deformation layer 150 formed between the upper electrode 155 and the lower electrode 145 causes deformation. At this time, since the strained layer 150 has undergone a polarization process, the ferroelectric characteristics are improved to linearly deform the electric field according to the applied potential difference. The strained layer 150 contracts in a direction orthogonal to the generated electric field, and thus the actuator 200 including the strained layer 150 and the support layer 140 is bent at a predetermined angle. Since the mirror 180 reflecting the light incident from the light source is formed above the central portion of the support layer 140, the mirror 180 is bent at the same angle as the actuator 200. Accordingly, the mirror 180 reflects the incident light at a predetermined angle, and the reflected light passes through the slit and is projected onto the screen to form an image.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법에 의하면, 변형층을 구성하는 압전 물질에 전압을 인가하여 압전 물질을 분극시킨다. 그 결과 압전 물질의 각 그레인(grain)의 분극 방향을 가능한 한 방향으로 가지런히 만들 수 있으므로 인가하는 전압에 대하여 선형적으로 분극시키며 잔류 분극량의 변화를 최소화할 수 있다. 결과적으로 변형층의 강유전적 특성이 향상되며 액츄에이터의 초기 기울어짐을 억제하여 화상의 콘트라스트 저하를 방지할 수 있다. 또한, 변형층의 분극 공정은 120∼140℃의 저온에서 수행하였으므로 후속 공정에 영향을 미치지 않게 된다.As described above, according to the manufacturing method of the thin film type optical path control device according to the present invention, the piezoelectric material is polarized by applying a voltage to the piezoelectric material constituting the strained layer. As a result, the direction of polarization of each grain of the piezoelectric material can be made as straight as possible, thereby linearly polarizing the applied voltage and minimizing the change in the amount of residual polarization. As a result, the ferroelectric characteristics of the strained layer are improved, and the initial tilting of the actuator can be suppressed to prevent the contrast decrease of the image. In addition, the polarization process of the strained layer is carried out at a low temperature of 120 ~ 140 ℃ does not affect the subsequent process.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당업자에 의해 개량이나 변형이 가능하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited thereto and may be improved or modified by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention.

Claims (1)

M×N(M, N은 정수)개의 MOS 트랜지스터가 내장되고 상기 트랜지스터의 드레인으로부터 연장되는 드레인 패드를 갖는 제1 금속층을 포함하는 액티브 매트릭스를 제공하는 단계;Providing an active matrix comprising a first metal layer with M × N (M, N is an integer) embedded therein and having drain pads extending from the drain of the transistor; i) 상기 액티브 매트릭스의 상부에 제1층, 하부 전극층, 제2층 및 상부 전극층을 순차적으로 형성하는 단계, ⅱ) 상기 상부 전극층을 패터닝하여 상부 전극을 형성하는 단계, ⅲ) 상기 제2층을 패터닝하여 변형층을 형성하는 단계, ⅳ) 120∼140℃의 온도에서 10V의 전압을 10분 동안 가하여 상기 변형층을 분극시키는 단계, 및 ⅴ) 상기 하부 전극층을 패터닝하여 하부 전극을 형성하는 단계 및 상기 제1층을 패터닝하여 지지층을 형성하는 단계를 포함하는 액츄에이터를 형성하는 단계; 그리고i) sequentially forming a first layer, a lower electrode layer, a second layer and an upper electrode layer on top of the active matrix, ii) patterning the upper electrode layer to form an upper electrode, i) forming the second layer Patterning to form a strained layer, iii) polarizing the strained layer by applying a voltage of 10V at a temperature of 120 to 140 ° C. for 10 minutes, and iii) patterning the lower electrode layer to form a lower electrode; and Forming an actuator comprising patterning the first layer to form a support layer; And 상기 지지층의 상부에 거울을 형성하는 단계를 포함하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.Method of manufacturing a thin film type optical path control device comprising the step of forming a mirror on top of the support layer.
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