KR19990061421A - 박막형 광로조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 AMA 패널의 둘레에 형성된 패드에 전기 도전성 불순물이 형성되어 구동기판 또는 필드 산화층등을 통하여 각 패드들이 전기적으로 연결되는 것을 방지하여 화질이 저하되지 않도록 하는 것이다.

이와 같이, 전기 도전성 불순물이 각 패드들을 전기적으로 연결하는 것을 방지하기 위하여, 층간 절연층과 패드의 측벽에 절연성 물질로 절연층을 형성한다.

따라서, 절연층은 패드들이 전기 도전성 불순물에 의해 전기적으로 연결되는 것이 방지되어 화질이 저하되지 않는다.

Description

박막형 광로조절장치

본 발명은 박막형 광로조절장치에 관한 것으로서, 특히 구동기판의 외각부에 절연층을 형성하여 전기 도전성 불순물에 의해 패드들이 연결되어 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있는 박막형 광로조절장치에 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 AMA(Actuated Mirror Arrays)등이 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 종래의 박막형 광로조절장치의 평면도를 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 장치를 A-A'선으로 자른 단면도를 도시한 것이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 박막형 광로조절장치는 구동기판(10)과 그 상부에 형성된 액츄에이터(140)를 포함한다.

구동기판(10)은 M×N(M, N은 정수)개의 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장된다. 구동기판(10)은 그 일측 표면에 형성된 드레인 패드(drain pad : 20), 구동기판(10) 및 드레인 패드(20)의 상부에 형성된 보호층(passivation layer : 30)과 보호층(30)의 상부에 형성된 식각 방지층(etch stop layer : 40)을 포함한다.

액츄에이터(140)는 식각 방지층(40)중 하부에 드레인 패드(20)가 형성된 부분에 그 일측이 접촉되며 타측이 에어갭(air gap : 60)을 개재하여 식각 방지층(40)과 평행하도록 적층된 멤브레인(membrane : 70), 멤브레인(70)의 상부에 적층된 하부전극(bottom electrode : 80), 하부전극(80)의 상부에 적층뙨 변형층(active layer : 90), 변형층(90)의 일측 상부에 형성된 상부전극(top electrode : 100), 변형층(90)의 타측으로부터 변형층(90), 하부전극(80), 멤브레인(70), 식각 방지층(60) 및 보호층(40)을 통하여 드레인 패드(20)까지 수직하게 형성된 배전홀(120), 그리고 배전홀(120)의 내부에 하부전극(80)과 드레인 패드(20)가 서로 전기적으로 연결되도록 형성된 배전체(130)를 포함한다. 상부전극(100)의 일측에는 스트라이프(stripe : 110)가 형성된다.

또한, 도 1를 참조하면, 멤브레인(70)의 일측은 그 중앙부에 사각형 형상의 오목한 부분을 가지며, 이러한 사각형 형상의 오목한 부분이 양쪽 가장자리로 갈수록 계단형으로 넓어지는 형상을 가진다. 멤브레인(70)의 타측은 인접한 액츄에이터의 멤브레인이 계단형으로 넓어지는 오목한 부분에 대응하도록 계단형으로 좁아지는 돌출부를 갖는다. 따라서, 멤브레인(70)의 돌출부는 인접한 멤브레인의 오목한 부분에 끼워지고, 멤브레인(70)의 오목한 부분에는 인접한 멤브레인의 돌출부가 끼워져서 형성된다.

도 3은 도 2에 도시한 장치를 M×N(M, N은 정수)으로 배열한 평면도이고, 도 4는 도 3의 장치를 B-B'선으로 자른 단면도이다.

도 3을 참조하면, M×N개의 박막형 광로조절장치를 완성한 후, 크롬(Cr), 구리(Cu), 또는 금(Au) 등의 금속을 증착(evaporation) 또는 스퍼터링 방법을 이용하여 구동기판(10)의 하단에 증착시켜 저항 컨택(ohmic contact : 도시되지 않음)을 형성한다. 그리고, 공통전극인 상부전극(100)에 바이어스 전압을 인가하고 신호전극인 하부전극(80)에 화상신호를 인가하기 위한 TCP(Tape Carrier Package : 도시되지 않음) 본딩(bonding)을 대비하여 구동기판(10)의 외각부를 다이싱(dicing)한다. 이때, 구동기판(10)의 외각부는 후속하는 공정을 대비하여 소정의 두께까지만 다이싱한 후, 수동적인 조작에 의해 구동기판(10)의 외각부를 절단한다.

이어서, AMA 패널(150)의 소오스 라인(도시되지 않음)과 게이트 라인(게이트 라인)를 이와 대응하는 구동기판(10)의 상부에 형성된 패드(160)에 각각 연결한다.

도 4를 참조하면, 구동기판(10)의 상부에는 필드 산화층(13)이 형성된다. 필드 산화층(13)의 상부에는 층간 절연층(15)이 형성된다. 층간 절연층(15)의 사이에는 패드(160)가 형성된다. 층간 절연층(15)의 상부에는 보호층(30), 식각 방지층(40), 희생층(50) 및 멤브레인(70)이 순차적으로 형성되어 있다. 이때, 패드(160)의 상부에는 보호층(30), 식각 방지층(40), 희생층(50) 및 멤브레인(70)이 형성되지 않도록 한다. 따라서, 패드(160)가 외부로 노출되어 후속하는 공정에서 패드(160)와 TCP의 패드들을 각각 ACF(Anisotropic Conductive Film : 도시되지 않음)을 사용하여 연결한다.

이때, 패드(160)에는 전기 도전성 불순물(170)이 형성되어 필드 산화층(13) 또는 구동기판(10)등을 통하여 패드(160)들을 전기적으로 연결한다.

상술한 바와 같이, 종래의 박막형 광로조절장치는 패드에 전기 도전성 불순물이 형성될 경우 필드 산화층 또는 구동기판등에 의해 각 패드들이 연결되어 화질이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 구동기판의 외각부에 절연층을 형성하여 전기 도전성 불순물에 의해 패드들이 전기적으로 연결되어 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있는 박막형 광로조절장치를 제공함에 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, M×N(M, N은 정수)개의 트랜지스터가 내장되고 가장자리에 다수 개의 패드가 형성된 구동기판과; 구동기판의 상부에 형성된 필드 산화층과; 필드 산화층 상부의 패드 사이에 형성된 층간 절연층과; 층간 절연층의 상부에 형성된 보호층과; 보호층의 상부에 형성된 식각 방지층과; 식각 방지층의 상부에 형성된 희생층과; 희생층의 상부에 형성된 멤브레인과; 패드와 층간 절연층의 측벽에 형성된 절연층을 구비한다.

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 종래의 박막형 광로조절장치의 평면도,

도 2는 도 1에 도시한 장치를 A-A'선으로 자른 단면도,

도 3은 도 2에 도시한 장치를 M×N(M, N은 정수)으로 배열한 평면도,

도 4는 도 3의 장치를 B-B'선으로 자른 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 박막형 광로조절장치를 M×N으로 배열한 평면도,

도 6은 도 5에 도시한 장치를 C-C'선으로 자른 단면도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

510 : 구동기판 520 : 필드 산화층 530 : 층간 절연층

540 : 패드 550 : 보호층 560 : 식각 방지층

570 : 희생층 580 : 멤브레인 590 : 절연층

600 : AMA 패널

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 박막형 광로조절장치를 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 박막형 광로조절장치를 M×N(M, N은 정수)으로 배열한 평면도이고, 도 6은 도 5에 도시한 장치를 C-C'선으로 자른 단면도이다.

도 5를 참조하면, 도 2에 도시된 바와 같은 M×N개의 박막형 광로조절장치를 완성한 후, 크롬(Cr), 구리(Cu), 또는 금(Au) 등의 금속을 증착(evaporation) 또는 스퍼터링 방법을 이용하여 구동기판(510)의 하단에 증착시켜 저항 컨택(ohmic contact : 도시되지 않음)을 형성한다. 그리고, 공통전극인 상부전극에 바이어스 전압을 인가하고 신호전극인 하부전극에 화상신호를 인가하기 위한 TCP(Tape Carrier Package : 도시되지 않음) 본딩(bonding)을 대비하여 구동기판(510)의 외각부를 다이싱(dicing)한다. 이때, 구동기판(510)의 외각부는 후속하는 공정을 대비하여 소정의 두께까지만 다이싱한 후, 수동적인 조작에 의해 구동기판(510)의 외각부를 절단한다.

다음, 구동기판(510)의 외각부에 절연성 물질로 절연층(590)을 형성한다. 절연층(590)은 후속하는 공정동안 패드(540)에 도 4에 도시된 전기 도전성 불순물(170)이 발생하여 패드(540)들을 전기적으로 연결하는 것을 방지한다.

이어서, AMA 패널(600)의 소오스 라인(도시되지 않음)과 게이트 라인(게이트 라인)를 이와 대응하는 구동기판(510)의 상부에 형성된 패드(540)에 각각 연결한다.

도 6을 참조하면, 구동기판(510)의 상부에 필드 산화층(520)이 형성된다. 필드 산화층(520)의 상부에는 층간 절연층(530)이 형성되고, 층간 절연층(530)의 사이에는 패드(540)가 형성된다.

그리고, 층간 절연층(530)과 패드(540)의 측벽에는 절연성 물질로 절연층(590)이 형성되어 도 4에 도시된 전기 도전성 불순물(170)에 의해 패드(540)들이 전기적으로 연결되는 것을 방지한다.

또한, 층간 절연층(530)의 상부에는 보호층(550), 식각 방지층(560), 희생층(570) 및 멤브레인(580)이 순차적으로 형성된다. 이때, 패드(540)의 상부에는 보호층(550), 식각 방지층(560), 희생층(570) 및 멤브레인(580)이 형성되지 않는다. 따라서, 패드(540)는 외부로 노출되어 후속하는 공정에서 TCP의 패드들과 각각 ACF(Anisotropic Conductive Film : 도시되지 않음)을 사용하여 연결한다.

이하, 도 6에 도시된 장치의 제조방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 구동기판(510)을 산화하여 필드 산화층(520)을 형성하고, 필드 산화층(520)의 상부에 절연성 물질로 층간 절연층(530)을 형성한다.

다음, 층간 절연층(530)중 도 5에 도시된 AMA 패널(600)의 소오스 라인(도시되지 않음)과 게이트 라인(도시되지 않음)에 대응하는 부분을 제거한 후, 전기 도전성 물질로 패드(540)를 형성한다. 이때, 패드(540)는 전기적으로 서로 연결되지 않도록 형성한다.

그 다음, 층간 절연층(530)과 패드(540)의 상부에 화학기상증착(CVD) 방법으로 보호층(550)을 형성한다. 보호층(550)은 0.1 ∼ 1.0㎛ 정도의 두께를 갖도록 형성된다. 보호층(550)은 인실리케이트유리(PSG)로 이루어진다.

이어서, 보호층(550)의 상부에 질화실리콘(Si₃N₄)으로 이루어진 식각 방지층(560)을 1000 ∼ 2000Å 정도의 두께로 증착시킨다. 식각 방지층(560)은 저압화학기상증착(LPCVD) 방법으로 형성한다. 즉, 저압의 반응 용기내에서 열에너지에 의한 화학반응을 이용하여 보호층(550)의 상부에 질화물을 증착시킴으로써 식각 방지층(560)을 형성한다. 식각 방지층(560)은 후속하는 식각 공정동안 보호층(550)과 그 하부가 손상되는 것을 방지하는 역할을 한다.

계속하여, 식각 방지층(560)의 상부에 희생층(570)을 증착시킨다. 희생층(570)은 인(P)의 농도가 높은 인실리케이트유리(PSG)를 대기압화학기상증착(APCVD) 방법으로 0.5 ∼2.0㎛ 정도의 두께로 형성된다. 즉, 대기압하의 반응 용기내에서 열에너지에 의한 화학반응을 이용하여 희생층(570)을 형성한다.

다음, 희생층(570)의 상부에 질화물로 이루어진 멤브레인(580)을 형성한다. 멤브레인(580)은 질화물로 이루어진 식각 방지층(560)의 형성 방법과 유사하게 저압화학기상증착(LPCVD) 방법을 이용하여 형성한다.

그 다음, 멤브레인(580)의 상부에 포토레지스트(도시되지 않음)을 도포한다. 그리고, 멤브레인(580)중 그 하부에 패드(540)가 형성된 부분의 포토레지스트를 제거하여 멤브레인(580)을 노출시킨다.

이어서, 노출된 멤브레인(580), 희생층(570), 식각 방지층(560) 및 보호층(550)을 순차적으로 식각하여 패드(540)를 노출시킨다.

계속하여, 멤브레인(580)의 상부에 형성된 포토레지스트를 제거한다. 그리고, 층간 절연층(530)과 패드(540)의 측벽에 절연성 물질로 절연층(590)을 형성한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 박막형 광로조절장치는 구동기판의 외각부에 절연층을 형성하여 전기 도전성 불순물에 의해 패드들이 전기적으로 연결되어 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

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

Claims (1)

1. M×N(M, N은 정수)개의 트랜지스터가 내장되고 가장자리에 다수 개의 패드(540)가 형성된 구동기판(510)과;

   상기 구동기판(510)의 상부에 형성된 필드 산화층(520)과;

   상기 필드 산화층(520) 상부에 상기 패드(540) 사이에 형성된 층간 절연층(530)과;

   상기 층간 절연층(530)의 상부에 형성된 보호층(550)과;

   상기 보호층(550)의 상부에 형성된 식각 방지층(560)과;

   상기 식각 방지층(560)의 상부에 형성된 희생층(570)과;

   상기 희생층(570)의 상부에 형성된 멤브레인(580)과;

   상기 패드(540)와 상기 층간 절연층(530)의 측벽에 형성된 절연층(590)을 구비하는 박막형 광로조절장치.