KR20030047019A - 마이크로미러 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 MEMS(MicroElectroMechanical Systems) 공정으로 제조되는 마이크로미러 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 마이크로미러의 구조적인 측면에서는 "비틀림 빔"을 가지는 콤-드라이브 구조를 가지며, 특히 마이크로미러의 비틀림 빔의 두께가 콤-핑거의 두께보다 얇아서 작은 인가 전압을 가지고도 마이크로미러를 효과적으로 구동할 수 있는 것에 특징이 있다. 또한, 수직-콤 드라이브 구조에 의하여 구동되는 마이크로미러를 실리콘-온-인슐레이터(Silicon-on-Insulator: SOI) 웨이퍼상에 복수개 배열되도록 제작함에 있어서, 개별 마이크로미러간의 전기적인 간섭을 최소화한 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명에 의한 구조를 가지는 마이크로미러를 제조함에 있어서, 표면/몸체 가공기법(Surface/Bulk Micromachining)을 사용하여 단일의 SOI 웨이퍼상에 콤 드라이브 구조를 가지는 마이크로미러의 어레이를 제조할 수 있는 장점이 있다.

Description

마이크로미러 및 그 제조 방법{Micromirror and the Fabrication Method Therefor}

본 발명은 MEMS(Micro-ElectroMechanical Systems) 공정으로 제조되는 마이크로미러 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

실리콘 공정으로 마이크로구조를 제조하는 MEMS 공정은 감지, 구동 및 광학적 분야에서 응용되고 있다. MEMS 공정에서 자주 사용되는 구동 구조는 콤-드라이브(comb-drive) 형식으로서, 각각의 빗살(이하에서 콤-핑거)를 가진 두 개의 콤(comb)으로 구성되는데, 구동시에 보통 한 쪽 콤(고정 콤)은 고정되고, 나머지 콤(이동 콤)이 움직이게 된다. 구동 전압을 인가하면 이동 콤이 구동되어 두 개의 콤의 각 콤-핑거가 서로 깍지끼듯이 콤-핑거들 사이의 공간으로 삽입된다. 이때 콤-핑거가 서로 겹쳐지는 면적이 클수록 겹쳐지는 콤-핑거간의 정전기적인 힘이 커지게 되어, 작은 구동 전압에 의하여도 상대적으로 큰 힘을 적용하게 할 수 있다.

콤-드라이브 구조는 구동시 콤-핑거의 움직임 방식에 따라서, 병진 운동을하는 선형 또는 측면 콤-드라이브 형식이 있으나(미국특허 제5,025,346호 및 제5,998,906호), 이러한 선형 또는 측면 콤-드라이브 구조는 같은 평면상에서 수평운동을 구현하는 방식으로서 마이크로미러를 구동하는데 적합하지 않다. 마이크로미러는 회전축을 중심으로 회전 운동을 하기 때문이다.

회전축을 중심으로 회전하는 마이크로미러는 응용 광학분야, 광통신분야 및 디스플레이장치들에서 개별 또는 대부분 어레이 형식으로 사용된다. 이러한 마이크로미러를 구동하기 위하여는 수직 콤-드라이브 구동 구조가 적합하다. 수직 콤-드라이브 구조는 미국특허 제5,969,848호에도 제시되어 있다.

초기의 수직 콤-드라이브 구조는 구동시 고정 콤과 이동 콤의 콤-핑거들 간의 겹치는 면적이 크지 않아서 효율적으로 구동되지 못할 뿐만 아니라, 무엇보다도 제조시 고정 콤과 이동 콤을 각각의 웨이퍼에서 별도의 공정으로 각각 제조한 후, 정렬하는 과정을 거쳤다. 이러한 정렬 과정에서 오차가 매우 커지고 수율도 떨어지는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 다중층 서브스트레이트를 사용하는 방식을 도입하여 이러한 정렬 과정이 필요하지 않은 수직 콤-드라이브 구조의 제조 공정이 소개되었다(WO 01/73934). 그러나, 여기서 제시된 제조 공정은 몸체/가공 기법을 사용하지 않으므로 두 개의 절연층이 포함된 다중층 서브스트레이트(예를 들어서 이중 SOI)를 사용하여야 하는 단점이 있다. 뿐만 아니라, 마이크로미러의 미러판의 두께 및 비틀림 빔의 두께와 콤-핑거의 두께를 상이하게 할 수 없으므로 마이크로미러의 효과적인 구동에 한계가 있다. 이 선행기술(WO 01/73934)에서는 복수개의 마이크로미러들의 어레이에 관한 구조는 전혀 제시되어 있지 않다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 제1 목적은, "비틀림 빔"을 가지는 수직-콤 드라이브 구조를 가지는 마이크로미러 구조를 제시하되, 특히 마이크로미러의 미러판의 두께와 콤-핑거의 두께를 상이하게 하여, 더욱 상세하게는, 마이크로미러의 미러판 및 비틀림 빔의 두께를 콤-핑거의 두께보다 얇게하여, 작은 인가 전압을 가지고도 마이크로미러를 효과적으로 구동할 수 있는 마이크로미러의 구조를 제시하고자 한다.

본 발명의 제2 목적은, 본 발명에 의한 마이크로미러의 구조들을 SOI 웨이퍼상에 복수개 배열되도록 제작함에 있어서, 개별 마이크로미러간의 전기적인 간섭을 최소화하기 위한 마이크로미러 어레이 구조를 제시하는 것이다.

본 발명의 제3 목적은, "비틀림 빔"을 가지는 본 발명에 의한 마이크로미러 구조를 제조하는 방법을 제시하는 것으로서, 특히 표면/몸체 가공 기법을 사용하여 단일의 SOI 웨이퍼상에서의 공정으로 제조가 가능하도록 하는 것이다.

도1은 본 발명의 제1실시예에 의한 마이크로미러의 구조,

도2는 도1에 도시된 본 발명의 제1실시예에 의한 마이크로미러의 구동시 움직임을 도시한 것,

도3은 본 발명의 제2실시예에 의한 마이크로미러의 구조,

도4는 도3에 도시된 본 발명의 제2실시예에 의한 마이크로미러의 구동시 움직임을 도시한 것,

도5는 본 발명에 의한 마이크로미러의 구조에서 콤-핑거들의 움직임을 설명하기 위한 도면,

도6은 본 발명에 의한 마이크로미러 어레이를 설명하기 위한 것으로서, SOI 웨이퍼의 디바이스실리콘층을 도시한 것,

도7은 본 발명에 의한 마이크로미러 어레이를 설명하기 위한 것으로서, SOI 웨이퍼의 핸들 실리콘층의 전극 배치를 도시한 것,

도8은 도7과 대비하기 위하여, SOI 웨이퍼의 핸들 실리콘층의 다른 배치를 도시한 것,

도9는 도10 및 도11에 도시된 공정도의 부분을 설명하기 위한 도면,

도10은 본 발명에 의한 마이크로미러 제조 방법의 제1실시예를 도시한 공정도,

도11은 본 발명에 의한 마이크로미러 제조 방법의 제2실시예를 도시한 공정도,

도12 내지 도16는 본 발명에 의한 제조 방법에 의하여 제조된 마이크로미러의 SEM 사진들이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 마이크로미러는, 미러판이 설치된 이동 콤의 수직 방향의 운동으로 이동 콤의 콤-핑거들이 고정 콤의 콤-핑거들 사이로 깍지끼듯이 삽입되는 수직 콤-드라이브 구동 구조의 마이크로미러에 있어서, 상기 미러판에 연결되어 미러판을 지지하고, 상기 이동콤이 수직 방향의 운동할 때 미러판의 회전축이 되는 하나 또는 그 이상의 비틀림 축을 상기이동콤에 구비하고, 상기 이동콤에 설치된 미러판 및 미러판에 연결되어 상기 비틀림 축을 구성하는 비틀림 빔의 두께와 상기 이동콤의 콤-핑거들의 두께가 상이한 것임을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 마이크로미러의 제조 방법은, 미러판이 설치된 이동 콤의 수직 방향의 운동으로 이동 콤의 콤-핑거들이 고정 콤의 콤-핑거들 사이로 깍지끼듯이 삽입되는 수직 콤-드라이브 구동 구조의 마이크로미러의 제조 방법에 있어서, 상기 미러판이 설치된 이동 콤은, 절연막을 포함하는 다중실리콘기판의 제1도전층에 형성하고, 상기 고정 콤은 상기 절연막을 포함하는 다중실리콘기판의 제2도전층에 형성되는 것임을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 마이크로미러의 제조 방법에서, 상기 절연막을 포함하는 다중실리콘기판은 SOI 웨이퍼가 바람직하다.

본 발명에 의한 마이크로미러의 제조 방법에서는, 표면/몸체 가공 기법을 사용하여 상기 이동 콤에 설치된 미러판 및 미러판에 연결되어 비틀림 축을 구성하는 비틀림 빔과 상기 이동 콤의 콤-핑거의 두께를 상이하게 설정하고, 특히, 반응성 이온 식각 공정에 의하여 미러판 및 비틀림 축의 두께가 조절되도록 하는 특징이 있다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 의한 마이크로미러의 구조 및 그 제조 방법을 상세하게 설명한다.

도1은 본 발명의 제1실시예에 의한 마이크로미러의 구조를 도시한 것으로서, 도1a는 평면도이고 도1b는 측면도이다. 도1에 도시된 것은 수직 콤-드라이브 구동구조를 구성하는 두 개의 콤들 중 하나인 이동 콤의 구조이다. 도1a에서 보이는 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 의한 마이크로미러는 "비틀림 빔"(13)이 미러판(11)의 좌우 양쪽에 구비되어 있는데, 이 "비틀림 빔"(13)은 지지대(12)와 연결되어 미러판(11)을 지지하고 구동시 미러판의 회전축이 된다. 미러판(11)의 상하 양쪽에는 이동 콤의 콤-핑커들(14,15)을 구비하고 있다.

본 발명의 제1실시예에 의한 마이크로미러의 구조에서 특징적인 것은, 도1b에서 보이는 바와 같이, 미러판(11) 및 비틀림 빔(13, 도1b에서는 가려짐)의 두께가 콤-핑거(14,15)의 두께보다 얇다는 점이다. 이러한 구조는 아래에서 설명될 표면/몸체 가공 기법을 사용한 제조 공정 중에 미러판 및 비틀림 빔의 두께를 조절할 수 있는 것과 관련된 것이다. 수직 콤-드라이브 구조에서 인가되는 전압에 의하여 구동되는 것은 콤-핑거들이고, 콤-핑거들이 이동될 때에 콤-핑거에 연결된 미러판이 움직이는 것이다. 앞에서 설명한 바와 같이, 구동시 콤-핑거들이 겹쳐지는 면적이 클수록 효율적인 구동이 될 수 있는데, 종래와 같이 콤-핑거와 동일한 두께의 비틀림 빔을 사용하는 경우, 콤-핑거에 의하여 구동되는 미러판의 움직임의 크기에 한계가 있게 된다. 도1b에서 보이는 바와 같이, 본 발명에서 제시한 구조에 의하면, 콤-핑거들(14,15)의 두께는 두껍게 하면서도 비틀림 빔(13)의 두께는 얇게할 수 있다. 비틀림 빔(13)의 두께가 얇을수록 비틀림 빔(13)의 탄성계수가 작으므로 구동 전압이 상대적으로 작아진다. 한편, 콤-핑거들(14,15)의 두께는 이보다 두꺼우므로 이동할 수 있는 변위(즉, 비틀림 각)을 크게 할 수 있는 장점이 있다. 즉, 작은 구동 전압에서도 미러판(11)의 움직임을 크게할 수 있으므로 효과적인 구동이가능하다.

도2는 도1에 도시된 본 발명의 제1실시예에 의한 마이크로미러의 구동시의 움직임을 도시한 것이다. 도2는 이동 콤의 콤-핑거들이 수직으로 구동되어 이에 따라서 미러판이 "비틀림 빔"을 축으로 하여 회전 운동을 하는 것을 보여준다. 도1a를 참조하여 더욱 상세하게 설명하자면, 도1a에서 보면, 위쪽의 콤-핑거(14)가 지면으로부터 튀어나오는 방향으로 구동되면, 아래쪽의 콤-핑거(15)가 지면으로 들어가는 방향으로 구동되고, 이에 따라서, 미러판(11)은 비틀림 빔(13)을 중심으로, 지면을 중심으로 회전운동을 하게 된다. 반대로, 위쪽의 콤-핑거(14)가 지면으로 들어가는 방향으로 구동되면, 아래쪽의 콤-핑거(15)가 지면으로부터 튀어나오는 방향으로 구동되고, 이에 따라서, 미러판(11)은 비틀림 빔(13)을 중심으로, 즉 지면을 중심으로 반대 방향으로 회전운동을 하게 된다.

도3는 본 발명의 제2실시예에 의한 마이크로미러의 구조를 도시한 것으로서, 도3a는 평면도이고 도3b는 측면도이다. 도3에 도시된 것 역시, 수직-콤 드라이브 구동 구조를 구성하는 두 개의 콤들 중 하나인 이동 콤의 구조이다. 도3에 도시된 구조와 도1에 도시된 구조와의 차이는, "비틀림 빔"(23)의 모양에 있다. 도3에 도시된 "비틀림 빔"(23)은 구부러진 모양의 것으로서, 이와 같은 모양의 "비틀림 빔"(23)에 의하여, 도3에 도시된 마이크로미러의 경우가 도1에 도시된 마이크로미러의 경우에 비교하여 같은 표면적 안에서 더 낮은 탄성계수를 가지는 빔을 구현한 것으로, 더욱 낮은 전압에서 미러판(11)을 구동할 수 있게 하는 장점을 가진다.

도4은 도3에 도시된 본 발명의 제2실시예에 의한 마이크로미러의 구동시의움직임을 도시한 것이다. 본 발명의 제2실시예에 의한 마이크로미러 역시, 이동 콤의 콤-핑거들이 수직으로 구동되어 이에 따라서 미러판이 "비틀림 빔"을 축으로 하여 회전 운동을 한다.

이상에서 설명한 본 발명에 의한 마이크로미러의 구조를 구성하는 이동 콤은 도1 또는 도3과 같은 구조를 가지고, 수직으로 구동되어 이동 콤의 콤-핑거들이 아래쪽에 형성되는 고정 콤의 콤-핑거들 사이로 깍지끼듯이 겹쳐들어가게 된다. 즉, 이동 콤의 아래쪽에 형성되는 고정 콤은 이동 콤이 구동될 때에, 이동 콤의 콤-핑거들이 끼어들어갈 수 있는 콤-핑거들을 구비하고 고정 콤이므로 "비틀림 빔"이 필요하지 않다. 따라서 이동 콤의 아래쪽에 형성되는 고정 콤의 구조는 단순한 콤-핑거의 구조로 구성된다.

도5는 도1 내지 도4에서 설명된 본 발명에 의한 마이크로미러의 구조에서 이동 콤 콤-핑거 하나와 이 이동 콤의 콤-핑거가 끼어들어가게 되는 고정 콤의 콤-핑거들을 설명한 도면이다. 도5에서 보이는 바와 같이, 이동 콤의 콤-핑거(51)가 상하로 운동하여(도5에서 X축을 중심으로 θ만큼 회전 운동하여) 고정 콤의 콤-핑거들(52, 53) 사이로 깍지끼듯이 콤-핑거들 사이의 공간으로 삽입되고, 이 때에 콤-핑거들간의 정전용량이 증가한다.

도5에서 정전용량(C)은 다음의 수학식 1과 같이 계산된다.

상기 수학식 1에서 ε은 8.85×10^-12F/m(공기중의 유전율)이고, N은 콤-핑거 세트의 수이다.

본 발명에 의한 마이크로미러의 구조를 SOI 웨이퍼에서 구현하는 경우, 이동 콤은 SOI 웨이퍼의 위쪽에서 공정 처리하여 디바이스실리콘층에 형성하고, 고정 콤은 SOI 웨이퍼의 아래쪽에서 공정 처리하여 핸들 실리콘층에 형성하도록 함으로써, 결과적으로 단일의 SOI 웨이퍼에서 수직 콤-드라이브 구동 방식의 마이크로미러 구조를 구현하는 것이 가능하다.

이하에서는, 본 발명에 의한 수직 콤-드라이브 구동 방식의 마이크로미러 구조를 SOI 웨이퍼에 구현하는 경우, 복수개의 마이크로미러를 배치하는 마이크로미러 어레이를 먼저 설명하고, 표면/몸체 가공기법을 사용하여 본 발명에 의한 수직 콤-드라이브 구동 방식의 마이크로미러 구조를 단일 SOI 웨이퍼에서 제조하는 공정을 설명하기로 한다.

이하의 도면에서 SOI 웨이퍼의 디바이스실리콘층은 회색으로, 핸들실리콘층은 청색으로, 그 사이의 산화막층은 황색으로 구분하여 표시하기로 한다.

도6은 본 발명에 의한 마이크로미러 어레이를 설명하기 위한 것으로서, SOI웨이퍼의 디바이스실리콘층에 배열된 이동 콤들을 보여준다. 도6은 4개의 마이크로미러의 배열을 예시한 것이다. 구체적으로는 도6a는 도1에 도시된 이동 콤 구조를 가지는 마이크로미러 어레이이고, 도6b는 도3에 도시된 이동 콤 구조를 가지는 마이크로미러 어레이이다.

도6에서 보이는 바와 같이, 이동 콤이 배열되는 SOI 웨이퍼의 디바이스실리콘층은 전체가 접지되고, 4개의 이동 콤들의 각각에 대하여 아래쪽의 핸들실리콘층에 형성될 고정 콤의 전극에 전압을 인가할 전극 구멍들(61 또는 62)이 형성되어 있다. 또한, 아래쪽의 핸들실리콘층에 형성된 고정 콤의 접지면을 위쪽의 디바이스실리콘층과 연결하기 위한 각각의 접지연결구멍(A)들이 형성되어 있다.

도7은 도6에 도시된 이동 콤에 대응되어 SOI 웨이퍼의 핸들실리콘층에 형성된 고정 콤들의 배열을 보여준다. 도7에서 보이는 바와 같이, 각 고정 콤은 콤-핑거들(71)과, 콤-핑거들(71)과 연결된 각 전극(72)을 구비한다. 각 전극(72)에는 도6에 도시된 전극 구멍들(61)을 통하여 구동전압이 인가된다. 콤-핑거들(71) 및 콤-핑거들과 연결된 전극(72)을 제외한 부분은 접지면으로서 상기 도6에 도시된 접지연결구멍(A)을 통하여 SOI 웨이퍼의 디바이스실리콘층과 연결되어 공통으로 접지된다.

특별히 도7에서 각 고정 콤과 고정 콤 사이에 접지면이 삽입되어 있으므로 개별 마이크로미러 사이의 정전기적인 간섭을 최소화할 수 있다. 이러한 점은 도8에 도시된 고점 콤 배열과 도7을 대비하여 보면 더욱 잘 알 수 있다.

구동 전압이 두 번째 마이크로미러 구조의 전극(E2, E2')에 인가되는 경우개별 마이크로미러 사이의 정전기적인 간섭을 예를 들어서 설명한다. 구동 전압이 두 번째 마이크로미러 구조의 전극(E2, E2')에 인가되는 경우, 도8에서는 핸들실리콘층과 디바이스실리콘층간의 기생 정전용량이 생기게 되고 이는 전극 E1와 구동하지 않은 첫 번째 마이크로미러 구조의 미러판 사이에 정전기장을 발생시킨다. 마찬가지로 이는 전극 E3와 구동하지 않은 세 번째 마이크로미러 구조의 미러판 사이에 정전기장을 발생시켜서, 결과적으로 첫 번째 마이크로미러 구조의 미러판과 세 번째 마이크로미러 구조의 미러판도 구불러지며 구동된다. 이는 마이크로미러간의 원하지 않는 정전기적인 간섭에 의한 것이므로 제거되어야 한다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여, 도7의 경우 구동 전압이 인가되는 고정 콤의 각 전극 사이에 접지면이 삽입되므로 위와 같은 개별 마이크로미러간의 원하지 않는 정전기적인 간섭이 발생하지 않는다.

이하에서는 표면/몸체 가공기법을 사용하여 본 발명에 의한 수직 콤-드라이브 구동 방식의 마이크로미러 구조를 단일 SOI 웨이퍼에서 제조하는 공정을 설명한다.

도9는 도10 및 도11에 도시된 공정단면도의 부분을 표시하기 위한 도면이다. 도9에서 보이는 바와 같이 도10 및 도11에 도시된 공정도는, 도1에 도시된 마이크로미러 구조에 관한 것이다. 그러나, 도3에 도시된 마이크로미러 구조의 경우에도 제조 공정은 동일하다. 도10 및 도11에서 좌측의 그림은 도9에서의 A-A'에 관한 공정 단면도이고, 우측의 그림은 도9에서의 B-B'에 관한 공정 단면도이다.

도10은 본 발명에 의한 마이크로미러의 제조 방법의 제1실시예의 공정도이다.

먼저, SOI 웨이퍼의 윗층의 디바이스실리콘층쪽(이하에서 위쪽)과 아래층의 핸들실리콘층쪽(이하에서 아래쪽)에 저응력질화막과 마스크산화막을 각각 형성한다(도10a). 포토리지스트로 미러 모양을 패터닝한 후, 위쪽의 산화막을 식각한다(도10b). 여기서 산화막의 식각은, 질화막이 드러나지 않는 정도이어야 한다. 그런 다음, 아래쪽에서 포토리지스트 및 산화막/질화막 식각을 수행한다(도10c).

다음으로 위쪽에서 포토리지스트, 산화막/질화막 식각으로 이동 콤의 콤-핑거들을 패터닝한다(도10d). 포토리지스트를 제거한 후(도10e), 디바이스실리콘층에 약간의 디바이스실리콘층을 남길 정도까지 식각 깊이로 첫 번째 반응성 이온 식각(RIE) 공정을 수행한다(도10f). 그럼 다음 미러판 패턴 부분에 남아있는 산화막/질화막을 제거하고(도10g), 두 번째 반응성 이온 식각(RIE) 공정을 수행한다(도10h). 이러한 두 번째 반응성 이온 식각(RIE) 공정의 식각 깊이에 의하여 본 발명에 의한 마이크로미러 구조에서의 미러판 및 "비틀림 빔"의 두께가 결정된다.

아래쪽의 고정 콤 및 전극을 형성하기 위하여 웨이퍼의 아래쪽에서 세 번째 반응성 이온 식각 공정이 수행된다(도10i).

구조물 전체를 보호막으로 처리한 후(도10j), 위쪽의 산화막/질화막을 식각하여 제거한다(도10k).

그런 다음, 위쪽에서 SOI 웨이퍼의 중간 산화막이 드러날 정도로 네 번째 반응성 이온 식각 공정을 수행한다(도10l). SOI 웨이퍼를 절단후(도10m ), 염기성 용액에서 습식식각을 수행하고(도10n), 마지막으로 보호막을 제거한다(도10o).

도11은 본 발명에 의한 마이크로미러의 제조 방법의 제2실시예의 공정도이다.

먼저, SOI 웨이퍼의 위쪽과 아래쪽에 저응력질화막과 마스크산화막을 각각 형성한다(도11a). 포토리지스트로 미러 모양을 패터닝한 후, 위쪽의 산화막/질화막을 식각한다(도11b). 그런 다음, 아래쪽에서 포토리지스트 및 산화막/질화막 식각을 수행한다(도11c).

다음으로 위쪽에서 포토리지스트, 산화막/질화막 식각으로 콤-핑거들을 패터닝한 후(도11d), 위쪽에서의 첫 번째 반응성 이온 식각 공정으로 수행하되, 디바이스실리콘층에 약간의 디바이스실리콘층을 남길 정도까지 식각 깊이로 첫 번째 반응성 이온 식각(RIE) 공정을 수행한다(도11e). 포토리지스트를 제거하고(도11f), 위쪽에서 두 번째 반응성 이온 식각(RIE) 공정을 수행한다(도11g). 이러한 두 번째 반응성 이온 식각(RIE) 공정의 식각 깊이에 의하여 본 발명에 의한 마이크로미러 구조의 미러판 및 "비틀림 빔"의 두께가 결정된다.

아래쪽의 고정 콤 및 전극을 형성하기 위하여 웨이퍼의 아래쪽에서 세 번째 반응성 이온 식각 공정이 수행된다(도11h).

구조물 전체를 보호막으로 처리한 후(도11i), 위쪽의 산화막/질화막을 식각하여제거한다(도11j).

그런 다음, 위쪽에서 SOI 웨이퍼의 중간 산화막이 드러날 정도로 네 번째 반응성 이온 식각 공정을 수행한다(도11k). SOI 웨이퍼를 절단후(도11l), 염기성 용액에서 습식식각을 수행하고(도11m), 마지막으로 보호막을 제거한다(도11n).

도12 내지 도15는 이상에서 설명한 본 발명에 의한 제조 방법에 의하여 제조된 마이크로미러의 SEM 사진들이다.

도12는 도1에 도시된 구조를 가진 마이크로미러의 이동 콤의 사진이고, 도13은 도3에 도시된 구조를 가진 마이크로미러의 이동 콤의 사진이다.

도14 및 도15는 도12의 마이크로미러의 아래쪽의 사진으로서, 고정 콤의 콤-핑거들과 이동 콤의 콤 핑거들이 보인다. 도15에서 보이는 바와 같이, 고정 콤의 각 전극들 사이에 도7에서 설명한 접지면이 삽입되어 있는 것도 관찰할 수 있다. 도16는 도15의 사진을 일부 확대한 것으로서, 도16를 보면 고정 콤의 콤-핑거들이 이동 콤의 콤-핑거들 사이에 깍지끼듯이 삽입되는 것을 관찰할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은, 마이크로미러의 구조적인 측면에서는 "비틀림 빔"을 가지는 콤-드라이브 구조를 가지며, 특히 마이크로미러의 미러판 및 비틀림 빔의 두께가 콤-핑거의 두께보다 얇아서 작은 인가 접압을 가지고도 마이크로미러를 효과적으로 구동할 수 있는 것에 특징이 있다. 또한, 수직-콤 드라이브 구조에 의하여 구동되는 마이크로미러를 SOI 웨이퍼상에 복수개 배열되도록 제작함에 있어서, 개별 마이크로미러간의 전기적인 간섭을 최소화한 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명에 의한 구조를 가지는 마이크로미러를 제조함에 있어서, 표면/몸체 가공기법(Surface/Bulk Micromachining)을 사용하여 단일의 실리콘-온-인슐레이터(Silicon-on-Insulator) 웨이퍼상에 콤 드라이브 구조를 가지는 마이크로미러의 어레이를 제조할 수 있는 장점이 있다.

Claims (16)

1. 미러판이 설치된 이동 콤의 수직 방향의 운동으로 이동 콤의 콤-핑거들이 고정 콤의 콤-핑거들 사이로 깍지끼듯이 삽입되는 수직 콤-드라이브 구동 구조의 마이크로미러에 있어서,

   상기 미러판에 연결되어 미러판을 지지하고, 상기 이동콤이 수직 방향의 운동할 때 미러판의 회전축이 되는 하나 또는 그 이상의 비틀림 축을 상기 이동콤에 구비하고,

   상기 이동콤에 설치된 미러판 및 미러판과 연결되어 상기 비틀림 축을 구성하는 비틀림 빔의 두께와 상기 이동콤의 콤-핑거들의 두께가 상이한 것임을 특징으로 하는 마이크로미러.
2. 제1항에 있어서,

   상기 미러판의 두께 및 상기 비틀림 빔의 두께는 상기 이동콤의 콤-핑거들의 두께보다 얇은 것임을 특징으로 하는 마이크로미러.
3. 제1항에 있어서,

   상기 마이크로미러는 절연층을 포함하는 다중충 웨이퍼에 형성되는 것임을 특징으로 하는 마이크로미러.
4. 제3항에 있어서, 상기 다중충 웨이퍼는, SOI 웨이퍼임을 특징으로 하는 마이크로미러.
5. 제4항에 있어서,

   상기 이동 콤은 SOI 웨이퍼의 디바이스실리콘층에 형성되고, 상기 고정 콤은 SOI 웨이퍼의 핸들실리콘층에 형성되는 것임을 특징으로 하는 마이크로미러.
6. 제5항에 있어서,

   상기 마이크로미러의 구동 전압은 상기 고정 콤에 인가되는 것임을 특징으로 하는 마이크로미러.
7. 제6항에 있어서,

   상기 이동 콤이 형성된 SOI 웨이퍼의 디바이스실리콘층은 접지되는 것임을 특징으로 하는 마이크로미러.
8. 제7항에 있어서,

   상기 고정 콤은 구동 전압이 인가되는 전극 사이로 접지면이 삽입되는 것임을 특징으로 하는 마이크로미러.
9. 제8항에 있어서,

   상기 고정 콤의 접지면은 상기 이동 콤이 형성되고 접지되는 디바이스실리콘층과 연결되는 것임을 특징으로 하는 마이크로미러.
10. 제9항에 있어서,

    상기 이동 콤이 형성된 디바이스실리콘층은 상기 고정 콤에 구동 전압을 인가하기 위한 전극 구멍이 형성되어 있는 것임을 특징으로 하는 마이크로미러.
11. 미러판이 설치된 이동 콤의 수직 방향의 운동으로 이동 콤의 콤-핑거들이 고정 콤의 콤-핑거들 사이로 깍지끼듯이 삽입되는 수직 콤-드라이브 구동 구조의 마이크로미러의 제조 방법에 있어서,

    상기 미러판이 설치된 이동 콤은, 절연막을 포함하는 다중실리콘기판의 제1도전층에 형성하고, 상기 고전 콤은 상기 절연막을 포함하는 다중실리콘기판의 제2도전층에 형성되는 것임을 특징으로 하는 마이크로미러의 제조 방법.
12. 제11항에 있어서,

    상기 절연막을 포함하는 다중실리콘기판은 SOI웨이퍼인 것을 특징으로 하는 마이크로미러의 제조 방법.
13. 제12항에 있어서,

    표면/몸체 가공 기법을 사용하여 상기 이동 콤에 설치된 미러판 및 미러판과연결되어 비틀림 축을 구성하는 비틀림 빔과 상기 이동 콤의 콤-핑거의 두께를 상이하게 설정하는 것임을 특징으로 하는 마이크로미러의 제조 방법.
14. 제13항에 있어서,

    상기 미러판 두께 및 상기 비틀림 빔의 두께는 반응성 이온 식각 공정에 의하여 조절되는 것임을 특징으로 하는 마이크로미러의 제조 방법.
15. 제14항에 있어서,

    SOI 웨이퍼의 디바이스실리콘층 및 핸들실리콘층에 질화막/마스크산화막을 형성하는 단계; 상기 디바이스실리콘층에 이동 콤의 미러 모양을 패터닝한 후 상기 질화막이 드러나지 않도록 산화막을 식각하는 단계;

    상기 핸들실리콘층에 고정 콤을 패터닝하고 산화막/질화막을 식각하는 단계;

    상기 디바이스실리콘층에 이동 콤의 콤-핑거를 패터닝하고 포토리지스트를 제거하는 단계;

    상기 디바이스실리콘층을 식각하되, 식각 후 디바이스실리콘층이 남아있도록 첫 번째 반응성 이온 식각을 수행하는 단계;

    상기 디바이스실리콘층의 미러판 패턴 부분에 산화막/질화막을 제거한 후, 두 번째 반응성 이온 식각으로 미러판 및 비틀림 빔의 두께를 결정하는 단계;

    상기 핸들실리콘층에 고정 콤 및 전극을 형성하도록 세 번째 반응성 이온 식각을 수행하는 단계;

    상기 구조물 전체를 보호막 처리한 후, 산화막/질화막을 식각하는 단계;

    상기 디바이스실리콘층에서 SOI 웨이퍼의 중간 산화막이 드러날 정도로 반응성 이온 식각을 수행하는 단계; 및

    SOI 웨이퍼를 절단한 후, 염기성 용액에서의 습식 식각을 수행하고, 보호막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로미러의 제조 방법.
16. 제14항에 있어서,

    SOI 웨이퍼의 디바이스실리콘층 및 핸들실리콘층에 질화막/마스크산화막을 형성하는 단계;

    상기 디바이스실리콘층에 이동 콤의 미러 모양을 패터닝한 후 상기 산화막/질화막을 식각하는 단계;

    상기 핸들실리콘층에 고정 콤을 패터닝하고 산화막/질화막을 식각하는 단계;

    상기 디바이스실리콘층에 이동 콤의 콤-핑거를 패터닝하고 상기 디바이스실리콘층을 식각하되, 식각 후 디바이스실리콘층이 남아있도록 첫 번째 반응성 이온 식각을 수행하는 단계;

    상기 디바이스실리콘층의 포토리지스트를 제거하고 두 번째 반응성 이온 식각으로 미러판 및 비틀림 빔의 두께를 결정하는 단계;

    상기 핸들실리콘층에 고정 콤 및 전극을 형성하도록 세 번째 반응성 이온 식각을 수행하는 단계;

    상기 구조물 전체를 보호막 처리한 후, 산화막/질화막을 식각하는 단계;

    상기 디바이스실리콘층에서 SOI 웨이퍼의 중간 산화막이 드러날 정도로 반응성 이온 식각을 수행하는 단계; 및

    SOI 웨이퍼를 절단한 후, 염기성 용액에서의 습식 식각을 수행하고, 보호막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로미러의 제조 방법.