KR20000026865A - 박막형 광로조절장치의 웨이퍼 뒷면 패턴방법 - Google Patents
박막형 광로조절장치의 웨이퍼 뒷면 패턴방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 박막형 광로조절장치의 제조방법에 관한 것으로, 박막형 광로조절장치의 제조방법에 있어서, 상기 구동기판(5) 뒷면에 형성된 저온산화막(80;low temperature oxide), 폴리 실리콘막(85;poly-Si), 질화실리콘막(90;SiXNY)을 패터닝공정을 통해 부분적으로 식각하는 단계와, 상기 부분적으로 패터닝된 구동기판(5) 뒷면에 금속층(95)을 형성하는 단계를 포함한다.
따라서, 본 발명에 따르면 구동기판 뒷면에 바이어스 전압을 인가할 수 있으면서도 구동기판의 스트레스가 변화되는 것을 최대한 억제하는 효과를 얻을 수 있다. 결과적으로, 박막형 광로조절장치의 화상구현시 라인-디펙트(Line-Defect)의 발생을 미연에 방지하여 제품의 신뢰도를 향상시키는 효과를 가져온다.
Description
본 발명은 박막형 광로조절장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 박막형 광로조절장치의 구동기판 뒷면에 증착된 막들을 제거하기 위한 박막형 광로조절장치의 웨이퍼 뒷면 패턴방법에 관한 것이다.
일반적으로, 광속을 조절하여 화상을 형성할 수 있는 광로조절장치는 크게 광원으로부터 입사되는 광속을 스크린에 투영하는 방법에 따라서 CRT(Cathod Ray Tube) 등의 직시형 화상 표시 장치와 투사형 화상 표시 장치로서 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display:이하 'LCD'라 칭함), DMD(Deformable Mirror Device), 또는 AMA(Actuated Mirror Array)등이 있다.
CRT 장치는 화상의 질은 우수하지만 화면의 대형화에 따라 장치의 중량과 용적이 증가하며 그 제조비용이 상승하는 문제가 있으며, 이에 비하여 액정 표시 장치(LCD)는 평판으로 형성할 수 있으나 입사되는 광속의 편광으로 인하여 1∼2％의 낮은 광효율을 가지며, 그 내부의 액정 물질의 응답 속도가 느린 문제점이 있었다.
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, 상기 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 구성 재료로서 PZT(Pb(Zr, Ti)O3), 또는 PLZT((Pb, La)(Zr, Ti)O3)등의 압전 세라믹이 이용된다. 또한, 이 액츄에이터의 구성 재료로 PMN(Pb(Mg, Nb)O3)등의 전왜 세라믹을 이용할 수 있다.
상술한 AMA는 벌크(bulk)형과 박막(thin film)형으로 구분된다. 현재 AMA는 박막형 광로조절장치가 주종을 이루는 추세이다. 특히 2층 구조 박막형 광로조절장치는 본 출원인이 1997년 12월 29일 대한민국 특허청에 특허 출원한 특허출원번호 제97-76482호에 개시되어 있다.
도 1은 선행 출원에 의해 기재된 2층 구조 박막형 광로조절장치의 일예를 도시한 단면도이며, 도 2는 도 1의 A-A'선 단면도이다.
도시된 바와 같이, 선출원된 2층 구조 박막형 광로조절장치는 구동기판(5)과 그 상부에 형성된 액츄에이터(65) 및 액츄에이터(65)의 구동 선단부에 별도로 형성되는 거울면(60)을 포함하는 2층 구조를 갖는다. 구동기판(5) 전면에는 나중에 수행되는 공정 등에 의해 구동기판(5) 및 구동기판(5) 내부에 형성된 트랜지스터의 손상을 방지하기 위한 보호층(15)이 형성된다.
상기 액츄에이터(65)는 아래에 드레인 패드(10)가 형성된 부분에 일측이 지지되는 캔틸레버 형상을 이루며, 멤브레인(30), 하부전극(35), 변형층(40), 상부전극(45)을 포함하며, 드레인 패드(10)와 하부전극(35)이 전기적으로 연결되도록 드레인 패드(10)까지 수직하게 형성된 비아컨택(55)을 포함한다.
그리고 멤브레인(30)의 끝단부 중앙에 포스트(75)가 형성되어 거울면(60)을 지지한다.
이와같은 종래의 박막형 광로조절장치는 신호전극인 하부전극(35)에 화상 신호 전압이 인가되며, 공통전극인 상부전극(45)에 바이어스 전압이 인가되면 상부전극(45)과 하부전극(35) 사이에 전계가 발생하게 된다. 이 전계에 의하여 상부전극(45)과 하부전극(35) 사이의 변형층(40)이 변형을 일으키게 되며, 상기 변형층(40)은 전계와 수직한 방향으로 수축하게 된다. 이에 따라 변형층(40)을 포함하는 액츄에이터(65)가 소정의 각도로 휘어지고, 액츄에이터(65)의 구동 선단부에 장착된 거울(60)은 휘어진 멤브레인(30)에 의해 경사지게 되어 광원으로부터 입사되는 광속을 반사한다. 상기 거울(60)에 의하여 반사된 광속은 슬릿을 통하여 스크린에 투영됨으로서 화상을 맺게 한다.
한편, 구동기판(5) 뒷면에는 구동기판(5)에 바이어스 전압을 인가하기 위해 구동기판(5)과 직접 접촉되도록 금속층(95)을 형성한다.
그런데 도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 박막형 광로조절장치의 제조시 화학기상증착공정(CVD)으로 증착되는 모든 막들은 소오스물질이 타켓의 전체에 증착되므로 구동기판(5)의 전면과 뒷면에 모두 형성된다.
즉, 구동기판(5) 뒷면에는 보호층(15) 재질인 저온산화막(80 ; low temperat- ure oxide), 제 1 희생층(25) 재질인 폴리 실리콘막(85 ; poly-Si), 멤브레인(30) 재질인 질화실리콘막(90 ; SiXNY)이 증착된다.
이와 같이 구동기판(5) 뒷면에 증착되는 막들은 구동기판(5) 뒷면에 바이어스 전압을 인가할 수 있도록 금속막(95)을 형성하는데 불필요하므로 제 2 희생층(도면상 미도시됨.)을 형성하기 전에 블랭크 식각(blank etch)공정을 이용해 이들 구동기판(5) 뒷면에 형성된 저온산화막(80), 폴리 실리콘막(85), 질화실리콘막(90)을 모두 제거한 다음에 금속층(95)을 증착한다.
그런데 구동기판(5)의 뒷면에 형성된 막들을 브랭크 식각공정으로 모두 제거하면 구동기판(5) 내부의 스트레스(stress)가 변화되어 구동기판(5)의 휨이 발생된다. 이처럼 구동기판(5)이 휘어지면 박막형 광로조절장치의 화상구현시 라인-디펙트(Line-Defect)의 원인이 된다.
따라서 본 발명은 이와같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 구동기판의 뒷면에 불필요하게 형성된 막들을 모두 제거하는 대신에 부분적으로 구동기판의 뒷면이 노출되도록 식각하여 구동기판의 스트레스가 변화되는 것을 최대한 억제할 수 있도록 한 박막형 광로조절장치의 웨이퍼 뒷면 패턴방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 구동기판에 보호층을 형성하는 단계와; 상기 구동기판 위에 제 1 희생층, 멤브레인, 하부전극, 변형층 및 상부전극을 순차적으로 형성하고 픽셀단위로 패터닝하여 상기 하부전극과 구동기판의 드레인 패드를 비아컨택공정으로 전기적으로 연결하여 액츄에이터를 형성하는 단계와; 상기 액츄에이터 전면에 제 2 희생층 및 거울면을 형성하여 픽셀단위로 패터닝하는 단계와; 상기 제 2 희생층 및 제 1 희생층을 제거하는 단계를 포함하는 박막형 광로조절장치 제조방법에 있어서, 상기 구동기판 뒷면에 형성된 저온산화막(low temperature oxide), 폴리 실리콘(poly-Si)막, 질화실리콘(SiXNY)막을 패터닝공정을 통해 상기 구동기판의 뒷면이 부분적으로 노출되도록 식각하여 구동기판의 스트레스 변화를 억제하는 단계와; 상기 부분적으로 패터닝된 구동기판 뒷면에 금속층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 설명되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
도 1은 종래의 박막형 광로조절장치의 평면도,
도 2는 도 1의 A-A'선 단면도,
도 3은 종래의 박막형 광로조절장치를 제조하는 과정에서 블랭크 식각 전단계를 도시한 공정 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 박막형 광로조절장치를 도시한 단면도,
도 5a 내지 5f는 본 발명에 따른 박막형 광로조절장치의 제조방법을 도시한 공정단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
5 ; 구동기판 10 ; 드레인 패드
15 ; 보호층 25 ; 제 1 희생층
30 ; 멤브레인 35 ; 하부전극
40 ; 변형층 45 ; 상부전극
55 ; 비아컨택 60 ; 거울면
65 ; 액츄에이터 70 ; 제 2 희생층
80 ; 저온 산화막 85 ; 폴리 실리콘막
90 ; 실리콘 질화막 95 ; 금속층
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막형 광로조절장치 제조방법을 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 박막형 광로조절장치를 도시한 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 박막형 광로조절장치는 보호층(15)이 형성된 구동기판(5)과 그 상부에 형성된 액츄에이터(65) 및 액츄에이터(65)의 구동 선단부에 별도로 형성되는 거울면(60)을 포함하는 2층 구조를 갖는다.
상기 액츄에이터(65)는 멤브레인(30), 하부전극(35), 변형층(40), 상부전극(45)을 포함하며, 드레인 패드(10)와 하부전극(35)이 전기적으로 연결되도록 드레인 패드(10)까지 수직하게 형성된 비아컨택(55)을 포함한다.
그리고 멤브레인(30)의 끝단부 중앙에 포스트(70)가 형성되어 거울면(60)이 지지된다.
또한, 구동기판(5) 뒷면에 증착된 저온산화막(80 ; low temperature oxide), 폴리 실리콘막(85 ; poly-Si), 질화실리콘막(90 ; SiXNY)이 부분적으로 식각되어 구동기판(5)의 뒷면이 일부 노출되고, 노출된 구동기판(5)의 뒷면 및 저온산화막(80), 폴리 실리콘막(85), 질화실리콘막(90)을 포함하는 뒷면에 금속층(95)이 형성된다.
도 5a 내지 5f는 본 발명에 따른 박막형 광로조절장치 제조방법을 도시한 공정 단면도이다.
도 5a를 참조하면, M×N개의 트랜지스터가 내장되고 그 일측 상부에 드레인 패드(10)가 형성되어 있는 구동기판(5)을 준비한다. 구동기판(5) 전면에는 나중에 수행되는 공정 등에 의해 구동기판(5) 및 구동기판(5) 내부에 형성된 트랜지스터의 손상을 방지하기 위한 보호층(15)이 형성된다. 이 보호층(15)은 통상적으로 인 실리케이트 유리(PSG) 재질로 이루어지며, 화학기상증착공정(CVD)으로 저온산화막(low temperature oxide)을 형성한다. 이때, 화학기상증착공정은 소오스물질이 타켓의 전체에 증착되므로 구동기판(5)의 전면 뿐만아니라 뒷면에도 보호층(15) 형성재질인 저온산화막(80)이 증착된다.
도 5b를 참조하면, 보호층(15)이 형성된 구동기판(5) 상부에 폴리 실리콘 재질의 제 1 희생층(25)을 화학기상증착공정으로 형성한다. 따라서, 앞서 언급한 바와 같이, 구동기판(5) 뒷면에 제 1 희생층(25)의 형성재질인 폴리 실리콘막(85; poly-Si)이 형성된다.
제 1 희생층(25) 위에는 액츄에이터(65)가 형성되므로 평탄한 상태를 유지해야 하는데 트랜지스터가 내장된 구동기판(5) 상부에 형성되는 제 1 희생층(25)의 표면은 평탄도가 매우 불량하다. 따라서, 제 1 희생층(25)의 표면을 CMP(Chemical Mechanical Polishing)공정을 통해 평탄화한다.
이어서, 제 1 희생층(25)을 패터닝하여 드레인 패드(10)의 상방에 위치한 보호층(15)의 일단을 노출시켜 액츄에이터(65)의 지지영역을 형성한다.
도 5c를 참조하면,이 지지영역을 포함하는 제 1 희생층(25)의 상부에 질화물로 이루어진 멤브레인(30), 전기 전도성이 우수한 백금, 백금-탄탈륨 등의 금속으로 이루어진 하부전극(35), PZT 또는 PZLT 등의 압전물질로 이루어진 변형층(40) 및 알루미늄, 백금 또는 은 등으로 이루어진 상부전극(45)을 순차적으로 형성한다.
멤브레인(30)은 화학기상증착공정으로 형성되며, 하부전극(35) 및 상부전극(45)은 스퍼터링공정으로 형성되며, 변형층(40)은 졸-겔공정으로 형성된다. 따라서, 멤브레인(30)의 형성재질인 질화 실리콘막(SiXNY)이 구동기판(5)의 뒷면에도 형성된다.
이어서, 액츄에이터(65)를 픽셀단위로 분리시키기 위해 상부전극(45), 변형층(40), 하부전극(35) 및 멤브레인(30)을 패터닝한다.
한편, 도 5d에 도시된 바와 같이 액츄에이터(65)의 지지영역에 위치하는 상부전극(45), 변형층(40), 하부전극(35) 및 멤브레인(30)을 도 2에 도시된 형상으로 차례로 식각하여 멤브레인(30)의 일단을 노출시키고, 이 노출된 지지영역의 일단에 멤브레인(30), 식각 방지층(20), 그리고 보호층(15)을 차례로 식각하여 드레인 패드(10)의 일단이 노출되도록 비아홀(50)을 형성하고, 리프트 오프(lift-off)공정으로 드레인 패드(10)와 하부전극(35)이 전기적으로 연결되도록 비아컨택(55)을 형성한다.
한편, 지금까지의 선행공정에 의해 구동기판(5)의 뒷면에는 저온산화막(80), 폴리 실리콘막(85), 질화실리콘막(90)이 증착되어 있으며, 구동기판(5)에 바이어스 전압을 인가하기 위해서는 구동기판(5)과 전기적으로 접촉되는 금속층(95)을 형성해야 한다. 따라서, 구동기판(5) 뒷면과 금속층(95)의 전기적 접촉을 위해 본 발명에서는 구동기판(5) 뒷면에 불필요하게 형성된 저온산화막(80), 폴리 실리콘막(85), 질화실리콘막(90) 등을 모두 제거하지 않고 부분적으로 제거하여 구동기판(5)의 뒷면을 부분적으로 노출시킨다. 이와같은 구동기판(5) 뒷면의 패턴 형상 전면에 금속층(95)을 증착한다.
이는 구동기판(5) 뒷면에 형성된 증착막들이 대부분 그대로 남아 있으면서도 금속층(95)과 전기적 접촉을 이룰 수 있다. 즉, 구동기판(5)의 스트레스가 급격하게 변하는 것을 억제할 수 있다.
결과적으로, 구동기판(5)이 스트레스로 인해 휨이 발생되는 것을 억제하여 박막형 광로조절장치의 화상구현시 라인-디펙트(Line-Defect)의 발생을 미연에 방지할 수 있다.
이어서, 도 5e를 참조하면, 픽셀단위로 패터닝된 액츄에이터(65) 전면에 제 2 희생층(70)을 형성하고, 거울면(60)을 지지하기 위한 포스트(75)가 형성될 위치를 패터닝한다. 상기 제 2 희생층(70)은 포토 레지스트, 폴리 실리콘, SOP, SOG 등과 같은 재질을 사용한다.
이어서, 도 5f를 참조하면, 포스트(75)가 형성될 위치가 패터닝된 제 2 희생층(70) 상부에 반사도가 좋은 알루미늄(Al)을 증착하여 포스트(75) 및 거울면(60)을 형성하고, 거울면(60)을 각각의 액츄에이터(65) 단위로 식각하여 분리한다.
한편, 제 2 희생층(70)의 제거로 거울면(60)과 액츄에이터 사이에 제 2 에어갭(70')이 형성되고, 제 1 희생층(25)의 제거로 구동기판(5)과 액츄에이터(65) 사이에 에어갭(25')이 형성되어 액츄에이터(65)의 구동에 따라 거울면(60)이 구동될 수 있는 2층 구조의 박막형 광로조절장치의 제조공정을 완료한다.
이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 박막형 광로조절장치의 웨이퍼 뒷면 패턴방법에 따르면, 구동기판의 뒷면에 형성된 증착막들을 대부분 그대로 남겨둔 채 부분적으로 식각하여 금속층을 증착함으로써 구동기판 뒷면에 바이어스 전압을 인가할 수 있으면서도 구동기판의 스트레스가 변화되는 것을 최대한 억제하는 효과를 얻을 수 있다. 결과적으로, 박막형 광로조절장치의 화상구현시 라인-디펙트(Line-Defect)의 발생을 미연에 방지하여 제품의 신뢰도를 향상시키는 효과를 가져온다.
Claims (2)
- 저온 산화막이 형성된 구동기판을 형성하는 단계와; 상기 구동기판 위에 제 1 희생층, 멤브레인, 하부전극, 변형층 및 상부전극을 순차적으로 형성하고 픽셀단위로 패터닝하여 상기 하부전극과 구동기판의 드레인 패드를 비아컨택공정으로 전기적으로 연결하여 액츄에이터를 형성하는 단계와; 상기 액츄에이터 전면에 제 2 희생층, 거울면을 형성하여 상기 거울면을 픽셀단위로 패터닝하는 단계와; 상기 제 2 희생층 및 제 1 희생층을 제거하는 단계를 포함하는 박막형 광로조절장치 제조방법에 있어서,상기 구동기판 뒷면에 형성된 저온산화막(low temperature oxide), 폴리 실리콘(poly-Si)막, 질화실리콘(SiXNY)막을 패터닝공정을 통해 상기 구동기판의 뒷면이 부분적으로 노출되도록 식각하는 단계와,상기 패터닝된 구동기판 뒷면에 금속층을 형성하는 단계를 포함하는 박막형 광로조절장치의 웨이퍼 뒷면 패턴방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 구동기판 뒷면에 형성된 저온산화막, 폴리 실리콘막, 질화실리콘막을 부분적으로 식각하는 단계는 제 2 희생층을 형성하는 이전단계에 실시하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로조절장치의 웨이퍼 뒷면 패턴방법.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1019980044590A KR20000026865A (ko) | 1998-10-23 | 1998-10-23 | 박막형 광로조절장치의 웨이퍼 뒷면 패턴방법 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR20000026865A true KR20000026865A (ko) | 2000-05-15 |
Family
ID=19555177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019980044590A KR20000026865A (ko) | 1998-10-23 | 1998-10-23 | 박막형 광로조절장치의 웨이퍼 뒷면 패턴방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20000026865A (ko) |
-
1998
- 1998-10-23 KR KR1019980044590A patent/KR20000026865A/ko not_active Application Discontinuation
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