KR19990061418A - 박막형 광로조절장치의 구동기판 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고밀도의 액츄에이티드 미러 어레이(Actudated Mirror Arrays: 이하 'AMA' 라 칭함), 스텝 커버리지(step coverage)에 의한 라인 결함(line defect)의 방지와 드레인 패드의 영역을 충분히 확보할 수 있는 박막형 광로조절장치의 구동기판 제조방법에 관한 것이다.

종래 박막형 광로조절장치의 구동기판은 소오스 라인과 게이트 라인이 동일 평면상에서 형성되기 때문에 고밀도의 AMA를 형성할 수 없으며, 게이트 라인이 콘택을 통하여 연결되기 때문에 스텝 커버리지(step coverage)에 의한 라인 결함 및 각 라인의 폭을 줄이지 못하여 드레인 패드의 영역을 충분히 확보할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 소오스 라인과 게이트 라인을 수직적 이중 배열로 형성하기 때문에 고밀도의 AMA를 형성할 수 있으며, 각 라인의 폭을 줄일 수 있기 때문에 드레인 패드의 영역을 충분히 확보할 수 있으며, 게이트 라인이 별도의 콘택을 형성하지 않고 연결되므로 스텝 커버리지에 의한 라인 결함을 방지할 수 있다.

Description

박막형 광로조절장치의 구동기판 제조방법

본 발명은 박막형 광로조절장치의 구동기판 제조방법에 관한 것으로서, 특히 고밀도의 액츄에이티드 미러 어레이(Actudated Mirror Arrays: 이하 'AMA' 라 칭함), 스텝 커버리지(step coverage)에 의한 라인 결함(line defect)의 방지와 드레인 패드의 영역을 충분히 확보하고, 리던던시 디자인이 가능한 박막형 광로조절장치의 구동기판 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 광학 에너지(optical energy)를 스크린상에 투영하기 위한 장치인 공간적인 광 모듈레이터(spatial light modulator)는 광통신, 화상 처리 및 정보 디스플레이 장치등에 다양하게 응용될 수 있다. 이러한 장치들은 광원으로부터 입사되는 광속을 스크린에 투영하는 방법에 따라서 직시형 화상표시장치와 투사형 화상표시장치로 구분된다. 직시형 화상표시장치로는 CRT(Cathod Ray Tube)등이 있으며, 투사형 화상표시장치로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display:이하 'LCD'라 칭함), DMD(Deformable Mirror Device), 또는 AMA등이 있다.

상술한 CRT장치는 평균 100ft-L(백색 표시) 이상인 휘도, 30 : 1 이상인 콘트라스트비, 1만시간 이상의 수명등이 보증된 우수한 표시장치이다. 그러나, CRT는 중량 및 용적이 크고 높은 기계적인 강도를 유지하기 때문에 화면을 완전한 평면으로 하기가 곤란하여 주변부가 왜곡되는 문제점이 있었다. 또한, CRT는 전자빔으로 형광체를 여기해서 발광시키므로 화상을 만들기 위해 고전압을 필요로 하는 문제점이 있었다.

따라서, 상술한 CRT의 문제점을 해결하기 위해 LCD가 개발되었다. 이러한 LCD의 장점을 CRT와 비교하여 설명하면 다음과 같다. LCD는 저전압에서 동작하며, 소비 전력이 작고, 변형없는 화상을 제공한다.

그러나, 상술한 장점들에도 불구하고 LCD는 광속의 편광으로 인하여 1∼2％의 낮은 광효율을 가지며, 그 내부의 액정물질의 응답속도가 느린 문제점이 있었다.

이에 따라, 상술바와 같은 LCD의 문제점들을 해결하기 위하여 DMD, 또는 AMA등의 장치가 개발되었다. 현재, DMD가 약 5% 정도의 광효율을 가지는 것에 비하여 AMA는 10% 이상의 광효율을 얻을 수 있다. 또한, AMA는 입사되는 광속의 극성에 의해 영향을 받지 않을 뿐만아니라 광속의 극성에 영향을 끼치지 않는다.

통상적으로, AMA 내부에 형성된 각각의 액츄에이터들은 인가되는 화상 신호 및 바이어스 전압에 의하여 발생되는 전계에 따라 변형을 일으킨다. 이 액츄에이터가 변형을 일으킬 때, 액츄에이터의 상부에 장착된 각각의 거울들은 전계의 크기에 비례하여 경사지게 된다.

따라서, 이 경사진 거울들은 광원으로부터 입사된 빛을 소정의 각도로 반사시킬 수 있게 된다. 이 각각의 거울들을 구동하는 액츄에이터의 구성재료로서 PZT(Pb(Zr, Ti)O₃), 또는 PLZT((Pb, La)(Zr, Ti)O₃)등의 압전 세라믹이 이용된다. 또한, 이 액츄에이터의 구성 재료로 PMN(Pb(Mg, Nb)O₃)등의 전왜 세라믹을 이용할 수 있다.

상술한 AMA는 벌크(bulk)형과 박막(thin film)형으로 구분된다. 현재 AMA는 박막형 광로조절장치가 주종을 이루는 추세이다.

도 1은 종래 박막형 광로조절장치의 구동기판에 대한 평면도이다.

도 1을 참조하면, 절연기판(60)의 상부에는 M×N(M, N은 정수)개의 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터(10)들이 형성되며, MOS 트랜지스터(10)는 게이트 전극(10a), 소오스 영역(10b)과 드레인 영역(10c)을 구비한다.

게이트 전극(10a)은 게이트 폴리(40)의 일부가 신장되어 형성된다.게이트 폴리(40)는 게이트 라인(30)을 도면상에서 행방향으로 연결한다. 게이트 라인(30)은 'ㄷ'자가 시계방향으로 90°회전한 모양을 가지며 게이트 폴리(40)에 의해 도면상의 행방향으로 연결된다. 따라서, 외부의 게이트 구동신호는 게이트 라인(30)과 게이트 폴리(40)를 통하여 게이트 전극(10a)에 전달된다.

소오스 영역(10b)은 소오스 라인(20)과 연결되어 있으며, 소오스 라인(20)은 도면상에서 열방향으로 형성된다. 따라서, 외부의 화상 신호는 소오스 라인(20)을 통하여 소오스 영역(10b)에 전달된다.

드레인 영역(10c)은 드레인 패드(50)와 연결되어 있으며, 드레인 패드(50)는 박막형 광로조절장치의 하부전극(도시되지 않음)에 연결된다.

이와 같이, 외부의 화상신호는 소오스 라인(20)을 통하여 소오스 영역(10b)에 전달되고, 게이트 구동신호는 게이트 라인(30)과 게이트 폴리(40)를 통하여 게이트 전극(10a)에 전달된다.

그리고, 소오스 영역(10b)에 도달한 화상신호는 게이트 전극(10a)에 도달한 게이트 구동신호에 의해 증폭되어 드레인 영역(10c)에 전달된다. 따라서, 드레인 영역(10c)에 도달한 증폭된 화상신호는 드레인 패드(50)를 통하여 하부전극에 전달된다.

도 2는 도 1에 도시한 장치를 A-A' 선으로 자른 단면도이다.

도 2를 참조하면, 절연기판(60)의 상부에는 필드 산화층(70)이 형성된다. 필드 산화층(70)의 상부에는 게이트 산화층(80)이 형성된다.

그리고, 게이트 산화층(80)의 상부에는 게이트 폴리(40)가 형성되어, 게이트 라인(30)을 콘택을 통하여 도면상의 행방향으로 연결한다.

게이트 폴리(40)의 상부에는 층간 절연층(90)이 형성된다. 이때, 층간 절연층(90)은 게이트 라인(30)을 형성하기 위하여 게이트 폴리(40)의 일부를 노출시키면서 형성된다.

그리고, 층간 절연층(90)의 상부에는 소오스 라인(20)이 형성된다. 이때, 소오스 라인(20)은 게이트 라인(30)과 전기적으로 연결되지 않도록 형성된다.

상술한 바와 같이, 종래 박막형 광로조절장치의 구동기판은 소오스 라인과 게이트 라인이 동일 평면상에서 형성되어 픽셀내에서 비교적 큰 면적을 차지하기 때문에 고밀도의 AMA를 형성할 수 없으며, 게이트 라인이 콘택을 통하여 연결되기 때문에 스텝 커버리지(step coverage)에 의한 라인 결함 및 드레인 패드의 영역을 충분히 확보할 수 없고, 리던던시를 고려한 액티브 매트릭스의 새로운 설계가 힘들다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 소오스 라인과 게이트 라인을 수직적 이중 배열로 형성하여 고밀도의 AMA를 형성할 수 있으며, 별도의 콘택을 형성하지 않고 게이트 라인을 형성하므로 스텝 커버리지에 의한 라인 결함을 줄일 수 있으며, 게이트 라인과 소오스 라인의 교차 부분의 면적을 줄일 수 있어 드레인 패드의 영역을 충분히 확보할 수 있고, 리던던시 디자인이 가능한 박막형 광로조절장치의 구동기판 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 절연기판의 상부에 필드 산화층을 형성하는 단계와; 필드 산화층의 상부에 게이트 전극을 가지는 게이트 라인을 형성하는 단계와; 필드 산화층과 게이트 라인의 상부에 층간 절연층을 형성하는 단계와; 층간 절연층을 패터닝하여 소오스 영역과 드레인 영역을 형성하는 단계와; 소오스 영역과 드레인 영역의 상부에 소오스 라인과 드레인 패드를 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로 부터 더욱 명확하게 될 것이다.

도 1은 종래 박막형 광로조절장치의 구동기판에 대한 평면도,

도 2는 도 1에 도시한 장치를 A-A' 선으로 자른 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 박막형 광로조절장치의 구동기판에 대한 평면도,

도 4는 도 3에 도시한 장치를 B-B' 선으로 자른 단면도,

도 5a 내지 도 5c는 도 4에 도시한 장치의 제조 공정도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100 : MOS 트랜지스터 200 : 소오스 라인

300 : 게이트 라인 400 : 드레인 패드

500 : 절연기판 600 : 필드 산화층

800 : 층간 절연층

도 3은 본 발명에 따른 박막형 광로조절장치의 구동기판에 대한 평면도이다.

도 3을 참조하면, 절연기판(500)의 상부에는 M×N(M, N은 정수)개의 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터(100)들이 형성되며, MOS 트랜지스터(100)는 게이트 전극(100a), 소오스 영역(100b)과 드레인 영역(100c)을 구비한다.

게이트 전극(100a)은 게이트 라인(300)의 일부가 신장되어 형성된다. 게이트 라인(300)은 도면상에서 행방향으로 형성된다. 따라서, 외부의 게이트 구동신호는 게이트 라인(300)을 통하여 게이트 전극(100a)에 전달된다.

소오스 영역(100b)은 소오스 라인(200)과 연결되어 있으며, 소오스 라인(200)은 도면상에서 열방향으로 형성된다. 따라서, 외부의 화상신호는 소오스 라인(200)을 통하여 소오스 영역(100b)에 전달된다.

드레인 영역(100c)은 드레인 패드(400)와 연결되어 있으며, 드레인 패드(400)는 박막형 광로조절장치의 하부전극(도시되지 않음)에 연결된다.

이와 같이, 외부의 화상신호는 소오스 라인(200)을 통하여 소오스 영역(100b)에 전달되고, 게이트 구동신호는 게이트 라인(300)을 통하여 게이트 전극(100a)에 전달된다.

그리고, 소오스 영역(100b)에 도달한 화상신호는 게이트 전극(100a)에 도달한 게이트 구동신호에 의해 증폭되어 드레인 영역(100c)에 전달된다. 따라서, 드레인 영역(100c)에 도달한 증폭된 화상신호는 드레인 패드(400)를 통하여 하부전극에 전달된다.

그런데, 종래의 박막형 광로조절장치의 구동기판은 소오스 라인(200)과 게이트 라인(300)이 동일 평면상에서 형성되기 때문에 고밀도의 AMA를 형성할 수 없었으나, 본 발명에 따른 박막형 광로조절장치의 구동기판은 소오스 라인(200)과 게이트 라인(300)을 수직적 이중 배열로 형성하기 때문에 고밀도 AMA를 형성할 수 있다.

또한, 본 발명은 소오스 라인(200)과 게이트 라인(300)의 교차 부분의 면적을 줄일 수 있기 때문에 드레인 패드(400)의 충분한 영역을 확보할 수 있고, 리던던시를 고려한 디자인이 가능하며, 게이트 라인이 별도의 콘택이 없이 연결되므로 스텝 커버리지에 의한 라인 결함이 발생하는 것을 줄일 수 있다.

도 4는 도 3의 장치를 B-B' 선으로 자른 단면도이다.

도 4를 참조하면, 절연기판(500)의 상부에는 필드 산화층(600)이 형성된다. 필드 산화층(600)의 소정 부분에는 게이트 라인(300)이 형성된다. 게이트 라인(300)은 게이트 산화층(300a)과 폴리 실리콘층(300b)과 금속 실리사이드(metal silicide)층(300c)을 포함한다.

필드 산화층(600)과 게이트 라인(300)의 상부에는 층간 절연층(800)의 형성된다. 층간 절연층(800)은 후속하는 공정에서 형성되는 소오스 라인(200)과 게이트 라인(300)이 서로 전기적으로 연결되는 것을 방지한다. 그리고, 층간 절연층(800)의 상부에는 소오스 라인(200)이 형성된다.

이하, 본 발명에 따른 박막형 광로조절장치의 구동기판 제조방법을 상세하게 설명한다.

도 5a 내지 도 5c는 도 4에 도시된 장치의 제조 공정도이다. 도 5a 내지 도 5c에 있어서, 도 4와 동일한 구성 부재에 대해서는 동일 참조번호를 부여한다.

도 5a를 참조하면, 절연기판(500)의 상부에 필드 산화층(600)을 형성한다. 필드 산화층(600)은 절연기판(500)의 활성영역을 한정한다. 이러한 활성영역에는 필드 산화층(600)이 형성되지 않으며, 도 3에 도시된 MOS 트랜지스터(100)가 형성된다.

이어서, 필드 산화층(600)의 상부에 게이트 산화 물질층(300a')을 형성한다. 게이트 산화 물질층(300a')의 상부에는 폴리 실리콘 물질층(300b')이 형성된다.

다음, 폴리 실리콘 물질층(300b')의 상부에 전기 도전성 금속을 적층한 후 열처리하여 금속 실리사이드 물질층(300c')을 형성한다. 금속 실리사이드 물질층(300c')은 폴리 실리콘 물질층(300b')의 저항을 감소시키기 위하여 형성된다.

도 5b를 참조하면, 금속 실리사이드 물질층(300c'), 폴리 실리콘 물질층(300b')과 게이트 산화 물질층(300a')이 소정의 형상을 갖도록 패터닝하여 금속 실리사이드층(300c), 폴리 실리콘층(300b)와 게이트 산화층(300a)을 형성한다. 이때, 필드 산화층(600)의 일부는 노출된다. 이와 같이, 금속 실리사이드층(300c)과 폴리 실리콘층(300b)과 게이트 산화층(300a)은 게이트 라인(300)을 형성한다. 따라서, 게이트 라인(300)은 별도의 콘택을 형성하지 않고 단일 평면상에서 형성되므로 스텝 커버리지에 의한 라인 결함을 줄일 수 있다.

도 5c를 참조하면, 금속 실리사이드층(300c)과 폴리 실리콘층(300b)과 게이트 산화층(300a)을 포함하는 게이트 라인(300)과 노출된 필드 산화층(600)의 상부에 층간 절연층(800)을 형성한다. 층간 절연층(800)은 후속하는 공정에서 소오스 라인(200)이 게이트 라인(300)이 전기적으로 연결되는 것을 방지한다.

이어서, 층간 절연층(800)의 상부에 전기 도전성 금속, 예를 들어 텅스텐(W)으로 소오스 라인(200)을 형성한다. 따라서, 소오스 라인(200)과 게이트 라인(300)은 수직적 이중 배열로 형성되므로 고밀도의 AMA를 형성할 수 있으며, 게이트 라인과 소오스 라인의 교차 부분의 면적을 줄일 수가 있어 드레인 패드(100c)의 영역을 충분히 확보할 수 있고, 리던던시를 고려한 액티브 매트릭스의 설계가 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 박막형 광로조절장치의 구동기판 제조방법은 소오스 라인과 게이트 라인을 수직적 이중 배열로 형성하기 때문에 고밀도의 AMA를 형성할 수 있으며, 게이트 라인과 소오스 라인의 교차 부분의 면적을 각 라인의 폭을 줄일 수 있기 때문에 드레인 패드의 영역을 충분히 확보할 수 있으며, 게이트 라인이 별도의 콘택을 형성하지 않고 연결되므로 스텝 커버리지에 의한 라인 결함을 줄일 수 있는 효과가 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명을 도면을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (3)

1. 절연기판(500)의 상부에 필드 산화층(600)을 형성하는 단계와;

   상기 필드 산화층(600)의 상부에 게이트 전극(100a)을 가지는 게이트 라인(300)을 형성하는 단계와;

   상기 필드 산화층(600)과 상기 게이트 라인(300)의 상부에 층간 절연층(800)을 형성하는 단계와;

   상기 층간 절연층(800)을 패터닝하여 소오스 영역(100b)과 드레인 영역(100c)을 형성하는 단계와;

   상기 소오스 영역(100b)과 상기 드레인 영역(100c)의 상부에 소오스 라인(200)과 드레인 패드(400)를 형성하는 단계를 포함하는 박막형 광로조절장치의 구동기판 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 게이트 라인(300)을 형성하는 단계는, i) 상기 게이트 산화 물질층(300a')의 상부에 폴리 실리콘 물질층(300b')을 형성하는 단계와; ii) 상기 폴리 실리콘 물질층(300b')의 상부에 금속 실리사이드 물질층(300c')을 형성하는 단계와; iii) 상기 금속 실리사이드 물질층(300c'), 상기 폴리 실리콘 물질층(300b')과 상기 게이트 산화 물질층(300a')을 소정 형상을 갖도록 패터닝하여 금속 실리사이드층(300c), 폴리 실리콘층(300b)과 게이트 산화층(300a)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로조절장치의 구동기판 제조방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 금속 실리사이드 물질층(300c')은 상기 폴리 실리콘 물질층(300b')의 상부에 금속을 적층한 후 열처리하여 형성되는 것을 특징으로 하는 박막형 광로조절장치의 구동기판 제조방법.