KR100251106B1 - Method for fabricating thin film type light-path controlling device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 박막형 광로조절 장치인 TMA(Thin film Micromirror Array-actuated)의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 거울의 평탄도를 개선함으로써, 광원으로부터 입사되는 광의 광효율을 향상시킬 수 있는 박막형 광로조절 장치의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a thin film micromirror array-actuated (TMA), which is a thin film type optical path control device, and more particularly, to improve the flatness of a mirror, thereby improving the optical efficiency of light incident from a light source. A method of manufacturing a device.
일반적으로 광속을 조절하여 화상을 형성할 수 있는 광로조절 장치는 크게 두 종류로 구분된다. 그 한 종류는 직시형 화상표시 장치로서 CRT(Cathode Ray Tube) 등이 있으며, 다른 한 종류는 투사형 화상표시 장치로서 액정표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD) 또는 DMD(Deformable Mirror Device), AMA(Actuated Mirror Array) 등이 이에 해당한다.In general, an optical path control device capable of forming an image by adjusting a light beam is classified into two types. One type is a direct view type image display device, such as a CRT (Cathode Ray Tube), and the other type is a projection type image display device, a liquid crystal display (LCD) or a deformable mirror device (DMD), and an AMA (Actuated). Mirror Array) and the like.
상기 CRT 장치는 화상의 질은 우수하지만 화면의 대형화에 따라 장치의 중량과 용적이 증가하며 그 제조 비용이 상승하게 되는 문제점이 있다. 이에 비하여 액정표시 장치(LCD)는 광학적 구조가 간단하여 얇게 형성할 수 있어 그 중량 및 용적을 줄일 수 있는 장점이 있다. 그러나 상기 액정표시 장치(LCD)는 입사되는 광의 편광으로 인하여 1∼2%의 광효율을 가질 정도로 효율이 저하되며, 액정물질의 응답 속도가 느리고 내부가 과열되기 쉬운 문제점이 있다.Although the CRT device has excellent image quality, the weight and volume of the device increases as the screen is enlarged, and the manufacturing cost thereof increases. In contrast, a liquid crystal display (LCD) has an advantage in that its optical structure is simple and can be formed thin, thereby reducing its weight and volume. However, the liquid crystal display (LCD) has a problem that the efficiency is lowered to have a light efficiency of 1 to 2% due to the polarization of the incident light, and the response speed of the liquid crystal material is slow and the inside is easily overheated.
따라서 상기 문제점들을 해결하기 위하여 DMD 또는 AMA 등의 화상표시 장치가 개발되었다. 현재, DMD 장치가 5% 정도의 광효율을 가지는 것에 비하여 AMA 장치는 1O% 이상의 광효율을 얻을 수 있다. 또한 AMA 장치는 콘트라스트(contrast)를 향상시켜 보다 밝고 선명한 화상을 맺을 수 있으며, 입사되는 광속의 극성에 영향을 받지 않을 뿐만 아니라 광속의 극성에 영향을 끼치지도 않는다.Therefore, in order to solve the above problems, an image display device such as a DMD or an AMA has been developed. Currently, AMA devices can achieve 10% or more light efficiency, compared to DMD devices that have a light efficiency of about 5%. In addition, the AMA device improves contrast, resulting in brighter and clearer images, and is not affected by the polarity of the incident luminous flux and does not affect the polarity of the luminous flux.
이러한 미합중국 특허 제5,126,836호(issued to Gregory Um)에 개시된 AMA의 엔진 시스템의 개략도를 도1에 도시하였다.A schematic diagram of the engine system of AMA disclosed in this US Patent No. 5,126,836 (issued to Gregory Um) is shown in FIG.
도1에 도시한 바와 같이, 광원(1)으로부터 입사된 광속은 제1슬릿(3) 및 제1렌즈(5)를 지나면서 R·G·B(Red·Green·Blue) 표색계에 따라 분광된다. 상기 R·G·B별로 분광된 광속은 각기 제1거울(7), 제2거울(9) 및 제3거울(11)에 의하여 반사되어 각각의 거울에 대응하여 설치된 AMA 소자들(13)(15)(17)로 입사된다. 상기 R·G·B별로 형성된 AMA 소자들(13)(15)(17)은 각기 내부에 구비된 거울들을 소정의 각도로 경사지게 하여 입사된 광속을 반사시킨다. 이 때, 상기 거울은 거울의 하부에 형성된 변형부의 변형에 따라 기울게 된다. 상기 AMA 소자들(13)(15)(17)로부터 반사된 빛은 제2렌즈(19) 및 제2슬릿(21)을 통과한 후, 투영렌즈(23)에 의하여 스크린(도시되지 않음)에 투영되어 화상을 맺게 된다.As shown in FIG. 1, the light beam incident from the light source 1 is spectroscopically observed through the R, G, B (Red, Green, Blue) colorimeter while passing through the first slit 3 and the first lens 5. . The luminous flux spectra for each of R, G, and B are reflected by the first mirror 7, the second mirror 9, and the third mirror 11, respectively, and are arranged in correspondence with the respective mirrors. 15) (17). The AMA elements 13, 15, and 17 formed for each of R, G, and B reflect the incident light beams by inclining the mirrors provided therein at a predetermined angle. At this time, the mirror is inclined according to the deformation of the deformation portion formed in the lower portion of the mirror. Light reflected from the AMA elements 13, 15, and 17 passes through the second lens 19 and the second slit 21, and then is projected to a screen (not shown) by the projection lens 23. Projected to form an image.
상기 변형부의 구성 물질로서는 대부분의 경우 산화아연(ZnO)이 사용된다. 그러나, PZT(lead zirconate titanate, Pb(Zr, Ti)O3)가 산화아연 보다 더 우수한 압전 특성을 가진다는 사실이 근래에 알려져 왔다. 상기 PZT는 PbZrO3와 PbTiO3의 완전 고용체(solid solution)로서 고온에서는 결정 구조가 입방정(cubic)인 상유전상(paraelectric phase)으로 존재하며, 상온에서는 Zr과 Ti의 조성비에 따라 결정 구조가 사방정(orthorhombic)인 반강유전상(antiferroelectric phase), 능면체정(rhombohedral)인 강유전상(ferroelectric phas는), 그리고 정방정(tetragonal)인 강유전상으로 존재한다.In most cases, zinc oxide (ZnO) is used as a constituent material of the deformable portion. However, it has recently been known that PZT (lead zirconate titanate, Pb (Zr, Ti) O 3 ) has better piezoelectric properties than zinc oxide. The PZT is a complete solid solution (solid solution) of PbZrO 3 and PbTiO 3 high temperature in the crystal structure of the cubic crystal (cubic) of paraelectric phase inversion (paraelectric phase) in the presence, and is the normal temperature determined by the composition ratio of Zr and Ti structure orthorhombic It exists as an orthorhombic antiferroelectric phase, a rhombohedral ferroelectric phas, and a tetragonal ferroelectric phase.
이러한 PZT의 이원 상태도(binary phase diagram)를 도2에 도시하였다. 도2를 참조하면, Zr과 Ti의 조성비가 약 1:1인 조성에서 정방정상(tetragonal phase)과 능면체정상(rhombohedral phase)의 상경계(morphotropic phase boundary : MPB)가 있으며, PZT는 상기 상경계(MPB)의 조성에서 최대의 유전 특성(dielectric property) 및 압전 특성을 나타낸다. 상기 상경계는 특정 조성에 위치하지 않고 비교적 넓은 조성 범위에 걸쳐 정방정상과 능면체정상이 공존하는 영역으로 되어 있으며, 상공존 영역(phase coexistent region)은 연구자에 따라 2∼3mol%에서 15mol%에 이르기까지 각기 다르게 보고되어 있다. 이러한 상공존의 원인으로서는 열역학적 안정성(thermodynamic stability), 조성의 불균일성(compositional fluctuation), 내부 응력(internal stress) 등의 여러 가지 이론들이 제시되고 있다. 현재, PZT 박막은 스핀 코팅(spin coating) 방법, 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 방법, 스퍼터링(sputtering) 방법 등과 같은 다양한 공정을 이용하여 제조할 수 있다.A binary phase diagram of this PZT is shown in FIG. Referring to FIG. 2, there is a tetragonal phase and a rhombohedral phase in a composition having a ratio of Zr and Ti of about 1: 1, and PZT is a phase boundary (MPB). It exhibits maximum dielectric and piezoelectric properties in the composition of MPB). The phase boundary is not located in a specific composition but is a region in which a tetragonal phase and a rhombohedral phase coexist over a relatively wide composition range, and the phase coexistent region ranges from 2 to 3 mol% to 15 mol% depending on the researcher. Are reported differently. Many theories such as thermodynamic stability, compositional fluctuation, and internal stress have been suggested as the causes of such coexistence. Currently, PZT thin films can be manufactured using various processes such as spin coating, chemical vapor deposition (CVD), sputtering, and the like.
이러한 광로조절 장치인 AMA는 크게 벌크(bulk)형과 박막(TMA)형으로 구분된다. 상기 벌크형 광로조절 장치는 미합중국 특허 제5,085,497호(issued to Gregory Un et al.)에 개시되어 있다. 벌크형 광로조절 장치는 다층 세라믹을 얇게 절단하여 내부에 금속 전극이 형성된 세라믹 웨이퍼(wafer)를 트랜지스터가 내장된 액티브매트릭스(active matrix) 상에 장착한 후, 쏘잉(sawing) 방법으로 가공하고 그 상부에 거울을 설치하여 이루어진다. 그러나 벌크형 광로조절 장치는 설계 및 제조에 있어서 높은 정밀도가 요구되고 변형부의 응답 속도가 느리다는 문제점이 있다.AMA, such an optical path control device, is largely classified into a bulk type and a thin film type (TMA) type. The bulk optical path control device is disclosed in US Pat. No. 5,085,497 (issued to Gregory Un et al.). The bulk optical path control device cuts a thin layer of multilayer ceramic, mounts a ceramic wafer having a metal electrode therein on an active matrix in which a transistor is built, and then processes it by sawing. This is done by installing a mirror. However, the bulk optical path control device has a problem in that high precision is required in design and manufacture, and the response speed of the deformation part is slow.
이에 따라 반도체 공정을 이용하여 제조할 수 있는 박막형 광로조절 장치가 개발되었다. 상기 박막형 광로조절 장치는 본 출원인이 특허 출원한 특허출원 제96-42197호(발명의 명칭 : 멤브레인의 스트레스를 조절할 수 있는 박막형 광로조절장치 및 그 제조방법)에 개시되어 있다.Accordingly, a thin film type optical path control device that can be manufactured using a semiconductor process has been developed. The thin film type optical path control device is disclosed in Patent Application No. 96-42197 (the name of the invention: thin film type optical path control device that can control the stress of the membrane and a method of manufacturing the same) of the applicant.
도3은 상기 선행 출원에 기재된 박막형 광로조절 장치의 평면도를 도시한 것이며, 도4는 도3에 도시한 장치를 A- A'선으로 자른 단면도를 도시한 것이다. 도3 및 도4를 참조하면, 상기 박막형 광로조절 장치는 일측 상부에 드레인(drain)(49)이 형성된 액티브매트릭스(41)와 액티브매트릭스(41)의 상부에 형성된 액츄에이터(43)를 포함한다.FIG. 3 shows a plan view of the thin film type optical path adjusting device described in the above prior application, and FIG. 4 shows a sectional view taken along the line AA ′ of the device shown in FIG. 3. 3 and 4, the thin film type optical path control apparatus includes an active matrix 41 having a drain 49 formed on one side thereof, and an actuator 43 formed on the active matrix 41.
상기 액티브매트릭스(41)는 액티브매트릭스(41) 및 드레인(49)의 상부에 적층된 보호층(51)과 보호층(51)의 상부에 적층된 식각방지층(etch Stop layer)(53)을 포함한다. 상기 액티브매트릭(41)의 내부에는 M × N개의 MOS 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장되어 있다.The active matrix 41 includes a protective layer 51 stacked on the active matrix 41 and the drain 49 and an etch stop layer 53 stacked on the protective layer 51. do. M x N MOS transistors (not shown) are built in the active matrix 41.
상기 액츄에이터(43)는 상기 식각방지층(53) 중 아래에 드레인(49)이 형성된 부분에 일측이 접촉되며 타측이 에어갭(air gap)(55)을 개재하여 식각방지층(53)과 평행하도록 적층된 멤브레인(57), 멤브레인(57)의 상부에 적층된 하부전극(61), 하부전극(61)의 상부에 적층된 변형부(63), 변형부(63)의 일측 상부에 적층된 상부전극(65), 변형부(63)의 타측으로부터 하부전극(61), 멤브레인(57), 식각방지층(53)및 보호층(51)을 통하여 상기 드레인(49)까지 형성된 비어 홀(via hole)(68), 그리고 비어 홀(68) 내에 상기 하부전극(61)과 드레인(49)이 서로 전기적으로 연결되도록 형성된 비어컨택(via contact)(69)을 포함한다.The actuator 43 is stacked such that one side of the actuator 43 is in contact with a portion of the etch stop layer 53 having a drain 49 formed thereon, and the other side thereof is parallel to the etch stop layer 53 via an air gap 55. Membrane 57, lower electrode 61 stacked on top of membrane 57, deformable portion 63 stacked on top of lower electrode 61, upper electrode stacked on one side of deformable portion 63 65, via holes formed from the other side of the deformable portion 63 to the drain 49 through the lower electrode 61, the membrane 57, the etch stop layer 53, and the protective layer 51 ( 68 and a via contact 69 formed in the via hole 68 such that the lower electrode 61 and the drain 49 are electrically connected to each other.
도3을 참조하면, 멤브레인(57)의 일측은 그 중앙부에 사각형 형상의 오목한부분을 가지며, 이러한 오목한 부분이 양쪽 가장자리로 갈수록 계단형으로 넓어지는 형상으로 형성된다. 또한, 상기 멤브레인(57)의 타측은 상기 오목한 부분에 대응하여 중앙부로 갈수록 계단형으로 좁아지는 사각형 형상의 돌출부를 가진다. 그러므로, 상기 멤브레인(57)의 오목한 부분에 인접한 액츄에이터의 멤브레인의 오목한 부분이 끼워지고, 상기 사각형 형상의 돌출부가 인접한 멤브레인의 오목한 부분에 끼워지게 된다.Referring to FIG. 3, one side of the membrane 57 has a rectangular concave portion at the center thereof, and the concave portion is formed in a stepped shape toward both edges. In addition, the other side of the membrane 57 has a rectangular protrusion that narrows stepwise toward the center corresponding to the concave portion. Therefore, the recessed portion of the membrane of the actuator adjacent to the recessed portion of the membrane 57 is fitted, and the rectangular projection is fitted to the recessed portion of the adjacent membrane.
이하 상술한 박막형 광로조절 장치의 제조방법을 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the above-described thin film type optical path control apparatus will be described with reference to the drawings.
도5a 내지 도5d는 도4에 도시한 장치의 제조 공정도이다. 도5a내지 도5d에 있어서, 도4와 동일한 부재들에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용한다.5A to 5D are manufacturing process diagrams of the apparatus shown in FIG. 5A to 5D, the same reference numerals are used for the same members as in FIG.
도5a를 참조하면, M × N개의 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장되고 일측 상부에 드레인(49)이 형성된 액티브매트릭스(41)의 상부에 인실리케이트유리(Phosphor-Silicate Glass; PSG)로 구성된 보호층(51)을 적층한다. 보호층(51)은 화학 기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 1.0∼2.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 보호층(51)은 후속하는 공정으로부터 액티브매트릭스(41)를 보호한다.Referring to FIG. 5A, a protection composed of Phosphor-Silicate Glass (PSG) on top of an active matrix 41 having M x N transistors (not shown) and a drain 49 formed on one side thereof. Layer 51 is laminated. The protective layer 51 is formed to have a thickness of about 1.0 to 2.0 µm using a chemical vapor deposition (CVD) method. The protective layer 51 protects the active matrix 41 from subsequent processes.
상기 보호층(51)의 상부에는 질화물로 구성된 식각방지층(53)이 적층된다. 식각방지층(53)은 저압화학기상증착(Low Pressure CVD); LPCVD) 방법을 이용하여 1000∼2000Å정도의 두께를 가지도록 형성한다. 식각방지층(53)은 후속하는 식각공정 동안 보호층(51) 및 액티브매트릭스(41) 등이 식각되는 것을 방지한다. 식각방지층(53)의 상부에는 희생층(56)이 적층된다. 희생층(56)은 인(P)의 농도가 높은 인실리케이트유리(PSG)를 대기압화학기상증착(Atmospheric Pressure CVD; APCVD) 방법을 이용하여 1.0∼2.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이 경우, 희생층(56)은 트랜지스터가 내장된 액티브매트릭스(41)의 상부를 덮고 있으므로 그 표면의 평탄도가 매우 불량하다. 따라서, 희생층(56)의 표면을 스핀 온 글래스(Spin On Glass; SOG)를 사용하는 방법 또는 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 방법을 이용하여 평탄화시킨다. 이어서, 희생층(56)중 아래에 드레인(49)이 형성되어 있는 부분을 식각하여 식각방지층(53)의 일부를 노출시킨다.An etch stop layer 53 made of nitride is stacked on the passivation layer 51. The etch stop layer 53 is a low pressure chemical vapor deposition (Low Pressure CVD); It is formed to have a thickness of about 1000 ~ 2000Å by using the LPCVD method. The etch stop layer 53 prevents the protective layer 51, the active matrix 41, and the like from being etched during the subsequent etching process. The sacrificial layer 56 is stacked on the etch stop layer 53. The sacrificial layer 56 is formed of a silicate glass (PSG) having a high concentration of phosphorus (PG) to have a thickness of about 1.0 to 2.0 μm using an Atmospheric Pressure CVD (APCVD) method. In this case, since the sacrificial layer 56 covers the upper portion of the active matrix 41 in which the transistor is embedded, the flatness of the surface thereof is very poor. Accordingly, the surface of the sacrificial layer 56 is planarized by using a spin on glass (SOG) method or a chemical mechanical polishing (CMP) method. Subsequently, a portion of the sacrificial layer 56 in which the drain 49 is formed below is etched to expose a portion of the etch stop layer 53.
도5b를 참조하면, 멤브레인(57)은 상기 노출된 식각방지층(53)의 상부 및 희생층(56)의 상부에 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께로 적층된다. 상기 멤브레인(57)은 실리콘 카바이드를 PECVD(Plasma Enhanced CVD) 방법을 이용하여 200∼300℃의 온도에서 형성된다. 이 때, 상기 실리콘 카바이드는 액상(liquid) C6H18Si2로부터 발생한 실리콘(Si)과 탄소(C)를 증착시켜 제조한다. 또는, 상기 실리콘 카바이드는 SiH4와 CH4의 혼합체로부터 발생한 Si와 C를 증착시켜 제조할 수 있다. 계속하여, 멤브레인(57) 내의 스트레스를 조절하기 위하여 600℃이하의 온도에서 실리콘 카바이드로 구성된 멤브레인(57)을 열처리한다.Referring to FIG. 5B, the membrane 57 is stacked on the exposed etch stop layer 53 and the sacrificial layer 56 to a thickness of about 0.1 to 1.0 μm. The membrane 57 is formed of silicon carbide at a temperature of 200-300 ° C. using a Plasma Enhanced CVD (PECVD) method. At this time, the silicon carbide is prepared by depositing silicon (Si) and carbon (C) generated from the liquid (liquid) C 6 H 18 Si 2 . Alternatively, the silicon carbide may be prepared by depositing Si and C generated from a mixture of SiH 4 and CH 4 . Subsequently, the membrane 57 made of silicon carbide is heat-treated at a temperature of 600 ° C. or lower to adjust the stress in the membrane 57.
상기 멤브레인(57)의 상부에는 백금, 또는 탄탈륨 등의 금속으로 구성된 하부전극(61)이 적층된다. 하부전극(61)은 스퍼터링 방법을 이용하여 500∼2000Å 정도의 두께를 가지도록 형셩한다. 신호 전극인 하부전극(61)에는 액티브매트릭스(41)에 내장된 트랜지스터로부터 화상신호가 상기 드레인(49) 및 비어컨택(69)을 통하여 인가된다. 그리고, 하부전극(61)을 각 픽셀(pixel)별로 분리하기 위하여 패터닝한다.A lower electrode 61 made of a metal such as platinum or tantalum is stacked on the membrane 57. The lower electrode 61 is shaped to have a thickness of about 500 to 2000 micrometers by using a sputtering method. An image signal is applied to the lower electrode 61, which is a signal electrode, from the transistor embedded in the active matrix 41 through the drain 49 and the via contact 69. Then, the lower electrode 61 is patterned to separate each pixel.
도5c를 참조하면, 상기 하부전극(61)의 상부에 PZT 또는 PLZT로 구성된 변형부(63)를 형성한다. 변형부(63)는 졸-겔법을 이용하여 0.1∼1.0㎛, 바람직하게는 0.4㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한 후, 급속열처리(RTA) 방법으로 열처리하여 상변이시킨다. 변형부(63)는 상부전극(65)과 하부전극(61) 사이에 발생하는 전계에 의하여 변형을 일으킨다. 상부전극(65)은 변형부(63)의 일측 상부에 적층된다. 상부전극(65)은 알루미늄, 또는 백금 등의 전기 전도성 및 반사성이 우수한 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 500∼2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 공통 전극인 상부전극(65)에는 바이어스 전압이 신호되어 하부전극(61)과 상부전극(65) 사이에 전계가 발생하게 된다. 또한, 상부전극(65)은 광원으로부터 입사되는 광을 반사하는 거울의 기능도 함께 수행한다. 이어서, 상부전극(65)을 패터닝하여 중앙부에 스트라이프(67)를 형성한다. 스트라이프(67)는 상부전극(65)을 균일하게 작동시켜 입사되는 광의 난반사를 방지한다.Referring to FIG. 5C, a deformation part 63 including PZT or PLZT is formed on the lower electrode 61. The deformable portion 63 is formed to have a thickness of about 0.1 μm to about 1.0 μm, preferably about 0.4 μm using the sol-gel method, and then subjected to heat transfer by a rapid thermal treatment (RTA) method for phase shifting. The deformation unit 63 causes deformation by an electric field generated between the upper electrode 65 and the lower electrode 61. The upper electrode 65 is stacked on one side of the deformable portion 63. The upper electrode 65 is formed of a metal having excellent electrical conductivity and reflectivity, such as aluminum or platinum, to have a thickness of about 500 to 2000 kPa using a sputtering method. A bias voltage is signaled to the upper electrode 65, which is a common electrode, to generate an electric field between the lower electrode 61 and the upper electrode 65. In addition, the upper electrode 65 also functions as a mirror that reflects light incident from the light source. Subsequently, the upper electrode 65 is patterned to form a stripe 67 in the center portion. The stripe 67 operates the upper electrode 65 uniformly to prevent diffuse reflection of incident light.
도5d를 참조하면, 상부전극(65)을 소정의 형상으로 패터닝한 후, 변형부(63)의 타측 상부로부터 드레인(49)의 상부까지 변형부(63), 하부전극(61), 멤브레인(57), 식각방지층(53) 및 보호층(51)을 순차적으로 식각하여 상기 변형부(63)로부터 드레인(49)까지 비어홀(68)을 형성한다.이어서, 텅스텐, 백금, 또는 티타늄등의 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 상기 드레인(49)과 하부전극(61)이 전기적으로 연결되도록 비어컨택(69)을 형성한다. 따라서, 비어컨택(69)은 상기 비어홀(68) 내에서 상기 하부전극(61)으로부터 드레인(49)의 상부까지 수직하게 형성된다. 그러므로, 액티브매트릭스(41)에 내장된 트랜지스터로부터 화상 신호는 드레인(49) 및 비어컨택(69)을 통하여 하부전극(61)에 인가된다. 졔속해서, 상기 변형부(63), 하부전극(61), 멤브레인(57)을 차례로 패터닝한 후, 희생층(56)을 플루오르화 수소 증기로 식각하여 에어갭(55)을 형성한다.Referring to FIG. 5D, after the upper electrode 65 is patterned into a predetermined shape, the deformable portion 63, the lower electrode 61, and the membrane (from the upper portion of the deformable portion 63 to the upper portion of the drain 49). 57), the etch stop layer 53 and the protective layer 51 are sequentially etched to form a via hole 68 from the deformable portion 63 to the drain 49. Subsequently, a metal such as tungsten, platinum or titanium is used. The via contact 69 is formed to electrically connect the drain 49 and the lower electrode 61 using a sputtering method. Accordingly, the via contact 69 is vertically formed from the lower electrode 61 to the upper portion of the drain 49 in the via hole 68. Therefore, the image signal from the transistor embedded in the active matrix 41 is applied to the lower electrode 61 through the drain 49 and the via contact 69. Subsequently, the deformable portion 63, the lower electrode 61, and the membrane 57 are sequentially patterned, and then the sacrificial layer 56 is etched with hydrogen fluoride vapor to form an air gap 55.
상기와 같이 TMA 소자를 완성한 후, 백금-탄탈륨(Pt-Ta)을 스퍼터링 방법을 이용하여 액티브매트릭스(41)의 하단에 증착시켜 오믹컨택(ohmic contact)(도시되지 않음)을 형성한다. 이어서, 액티브매트릭스(41) 상부에 포토레지스트(photo resist)(도시하지 않음)를 코팅한 후, 후속하는 공통 전극인 상부전극(65)에 바이어스 전압을 인가하는 동시에 신호 전극인 하부전극(61)에 화상 신호를 인가하기 위한 TCP(Tape Carrier Package) 본딩(bonding)을 대비하여 액티브매트릭스(41)를 자른다. 이 때, 후속되는 공정을 위하여 액티브매트릭스(41)를 소정의 두께까지만 잘라낸다. 계속하여, TCP 본딩에 요구되는 TMA 패널(panel)의 패드(도시하지 않음)를 노출시키기 위해 TMA 패널의 패드 부위를 건식식각 방법을 이용하여 식각한다. 상기와 같이 TMA 소자가 형성된 액티브매트릭스(41)를 소정의 형상으로 완전히 잘라낸 후, TMA 패널의 패드와 TCP를 연결하여 TMA 모듈(module)의 제조를 완성한다.After completing the TMA device as described above, platinum-tantalum (Pt-Ta) is deposited on the bottom of the active matrix 41 using a sputtering method to form an ohmic contact (not shown). Subsequently, after a photoresist (not shown) is coated on the active matrix 41, a bias voltage is applied to the upper electrode 65, which is a subsequent common electrode, and the lower electrode 61, which is a signal electrode, is applied. The active matrix 41 is cut in preparation for TCP (Tape Carrier Package) bonding for applying an image signal to the tape. At this time, the active matrix 41 is cut out only to a predetermined thickness for subsequent processing. Subsequently, the pad portion of the TMA panel is etched using a dry etching method to expose a pad (not shown) of the TMA panel required for TCP bonding. After completely cutting the active matrix 41 in which the TMA element is formed as described above into a predetermined shape, the manufacturing process of the TMA module is completed by connecting the pad of the TMA panel and the TCP.
그러나, 상기 박막형 광로조절 장치에 있어서, 거울의 기능을 함께 수행하는상부전극의 일부만을 구동하여 광원으로부터 입사되는 광을 반사시킴으로서, 소자의 전체 면적에 비하여 거울의 면적이 작아서 광효율이 떨어지는 단점이 있다.However, the thin film type optical path control device reflects light incident from a light source by driving only a part of an upper electrode which performs a function of a mirror, and has a disadvantage in that light efficiency is lowered because the area of the mirror is smaller than the total area of the device. .
또한, 변형부를 포함하는 액츄에이터의 초기 휘어짐(initial tilting)으로 인하여 그 상부에 적층된 거울의 역할을 하는 상부전극도 함께 휘어지기 때문에, 액츄에이터가 변형을 일으킬 때 상부전극의 반사면이 평평하지 않게 되어 반사각이 일정해지지 않는다는 문제점이 있다. 더욱이, 상부전극이 변형부의 바로 위에 적층되기 때문에, 액츄에이터의 초기 휘어짐이나 비균일성에 의해 직접 영향을 받는 단점이 있다.In addition, due to the initial tilting of the actuator including the deformation part, the upper electrode serving as a mirror stacked thereon is also bent together, so that the reflective surface of the upper electrode becomes uneven when the actuator is deformed. There is a problem that the reflection angle is not constant. Moreover, since the upper electrode is directly stacked on the deformable portion, there is a disadvantage that it is directly affected by the initial bending or nonuniformity of the actuator.
따라서, 본 발명의 목적은 평탄한 면을 갖는 거울을 형성하여 초기 휘어짐이 없이 입사되는 광의 반사각을 일정하게 함으로서 광효율을 향상시킬 수 있는 박막형 광로조절 장치의 제조방법을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a thin film type optical path control apparatus that can improve the light efficiency by forming a mirror having a flat surface to make the reflection angle of incident light without initial bending.
도1은 종래의 광로조절 장치의 엔진 시스템의 개략도이다.1 is a schematic diagram of an engine system of a conventional optical path control apparatus.
도2는 PZT의 이원 상태도이다.2 is a binary state diagram of the PZT.
도3은 본 출원인의 선행 출원에 기재된 박막형 광로조절 장치의 평면도이다.3 is a plan view of the thin film type optical path control device described in the applicant's prior application.
도4는 도3에 도시한 장치를 A-A'선으로 자른 단면도이다.4 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of the apparatus shown in FIG. 3.
도5a 내지 도5d는 도3에 도시한 장치의 제조 공정도이다.5A to 5D are manufacturing process diagrams of the apparatus shown in FIG.
도6은 본 발명에 따른 박막형 광로조절 장치의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of a thin film type optical path control apparatus according to the present invention.
도7a 내지 도7f는 도6에 도시한 장치의 제조 공정도이다.7A to 7F are manufacturing process diagrams of the apparatus shown in FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
100 : 액티브매트릭스 105 : 드레인패드100: active matrix 105: drain pad
110 : 보호층 115 : 식각방지층110: protective layer 115: etch stop layer
120 : 제1희생층 125 : 제1에어갭120: first victim layer 125: first air gap
130 : 멤브레인 135 : 하부전극130: membrane 135: lower electrode
140 : 변형층 145 : 상부전극140: strained layer 145: upper electrode
150 : 비어홀 155 : 비어컨택150: beer hall 155: beer contact
160 : 액츄에이터 165 : 제2희생층160: actuator 165: second victim layer
170 : 제2에어갭 175 :거울170: second air gap 175: mirror
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, M0S 트랜지스터가 내장되고 상기 트랜지스터의 드레인으로부터 연장되는 드레인패드를 갖는 액티브매트릭스 상에 제1희생층을 형성하는 단계; 상기 제1희생층의 일부를 식각한 후, 상기 액티브매트릭스 및 상기 제1희생층의 상부에 멤브레인, 하부전극, 변형층 및 상부전극을 포함하는 액츄에이터를 형성하는 단계; 상기 액츄에이터의 일측에 상기 액티브매트릭스에 인가되는 신호를 상기 액츄에이터로 전달하기 위한 비어컨택을 형성하는 단계; 상기 제1희생층을 제거하여 상기 액티브매트릭스와 상기 액츄에이터 사이에 제1에어갭을 형성하는 단계; 상기 제1에어갭을 완전히 채우면서 상기 상부전극을 기준으로 소정의 두께를 갖도록 평탄하게 제2희생층을 형성하는 단계; 상기 제2희생층의 상부에 거울을 형성하는 단계; 그리고 상기 제2희생층을 제거하여 상기 액츄에이터와 상기 거울 사이에 제2에어갭을 형성하는 단계를 포함하는 박막형 광로조절 장치의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of: forming a first sacrificial layer on an active matrix having a drain pad embedded therein and extending from the drain of the transistor; After etching a portion of the first sacrificial layer, forming an actuator including a membrane, a lower electrode, a strained layer, and an upper electrode on the active matrix and the first sacrificial layer; Forming a via contact on one side of the actuator for transmitting a signal applied to the active matrix to the actuator; Removing the first sacrificial layer to form a first air gap between the active matrix and the actuator; Forming a second sacrificial layer flat to have a predetermined thickness with respect to the upper electrode while completely filling the first air gap; Forming a mirror on the second sacrificial layer; And removing the second sacrificial layer to form a second air gap between the actuator and the mirror.
본 발명에 따른 박막형 광로조절 장치에 있어서, 신호전극인 하부전극에는 화상신호가 인가되며, 공통전극인 상부전극에는 바이어스 신호가 인가되어 상부전극과 하부전극 사이에 전기장이 발생한다. 이 전기장에 의하여 상부전극과 하부전극 사이에 적층된 변형층이 변형을 일으키게 되며, 이 때 변형층은 전기장에 대하여 직교하는 방향으로 수축하게 된다. 이에 따라, 액츄에이터가 소정의 각도로 경사지게 되며, 액츄에이터의 상부전극 상에 장착된 거울은 소정의 각도로 경사진 상부전극에 의해 그 축이 움직여서 경사지게 되어 광원으로부터 입사되는 광을 반사한다. 거울에 의하여 반사된 광속은 슬릿을 통하여 스크린에 투영되어 화상을 맺게 된다.In the thin film type optical path control apparatus according to the present invention, an image signal is applied to the lower electrode, which is a signal electrode, and a bias signal is applied to the upper electrode, which is a common electrode, to generate an electric field between the upper electrode and the lower electrode. The deformed layer stacked between the upper electrode and the lower electrode causes deformation by the electric field, and the deformed layer contracts in a direction perpendicular to the electric field. Accordingly, the actuator is inclined at a predetermined angle, and the mirror mounted on the upper electrode of the actuator is tilted by moving the axis by the upper electrode inclined at a predetermined angle to reflect light incident from the light source. The light beam reflected by the mirror is projected onto the screen through the slit to form an image.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 제1에어갭을 갖는 액츄에이터의 상부 전극 상에 상기 제1에어갭을 완전히 채우면서 평평한 표면을 갖도록 제2희생층을 형성한 후, 그 위에 거울을 장착시킨다. 따라서, 액츄에이터가 변형되어 그 상부전극이 휘어지더라도, 상부전극 상에 장착된 거울의 축만 움직이고 거울의 면자체는 휘어지지 않기 때문에 반사각이 일정하게 된다. 더욱이, 거울이 형성될 표면을 유동성이 좋은 제2희생층으로 평탄하게 만든 후 그 위에 거울을 장착하기 때문에, 액츄에이터들의 초기 휘어짐이나 비균일성에 관계없이 평탄한 거울을 형성할 수 있어 광원으로부터 입사되는 광의 반사각을 일정하게 하여 광효율을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, after the second sacrificial layer is formed on the upper electrode of the actuator having the first air gap to have a flat surface while completely filling the first air gap, the mirror is mounted thereon. . Therefore, even if the actuator is deformed and the upper electrode is bent, the reflection angle is constant because only the axis of the mirror mounted on the upper electrode is moved and the face of the mirror is not bent. Furthermore, since the surface on which the mirror is to be formed is made flat with a second fluid sacrificial layer having good flowability, and the mirror is mounted thereon, a flat mirror can be formed regardless of the initial bending or nonuniformity of the actuators, so that The light reflection efficiency can be improved by making the reflection angle constant.
이하, 첨부된 도면들을 참조로 하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도6은 본 발명에 따른 박막형 광로조절 장치의 단면도를 도시한 것이다. 도6을 참조하면, 본 발명에 의한 박막형 광로조절 장치는 액티브매트릭스(100) 및 액츄에이터(160)를 포함한다. 내부에 M ×N(M, N은 정수)개의 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터가 내장되고 상기 트랜지스터의 드레인 영역으로부터 연장되는 드레인패드(105)가 형성된 상기 액티브매트릭스(100)는, 상기 액티브매트릭스(100) 및 드레인패드(105)의 상부에 적층된 보호층(110)과 보호층(110)의 상부에 적층된 식각방지층(115)을 포함한다.Figure 6 shows a cross-sectional view of the thin film type optical path control apparatus according to the present invention. 6, the thin film type optical path control device according to the present invention includes an active matrix 100 and an actuator 160. The active matrix 100 in which M x N (M, N is an integer) MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistors is formed and a drain pad 105 extending from the drain region of the transistor is formed. 100) and a protective layer 110 stacked on the drain pad 105 and an etch stop layer 115 stacked on the protective layer 110.
상기 액츄에이터(160)는 식각방지층(115) 중 아래에 드레인패드(105)가 형성된 부분에 일측이 접촉되며 타측이 제1에어갭(125)을 개재하여 상기 식각방지층(115)에 대하여 수평하게 적층된 멤브레인(130), 멤브레인(130)의 상부에 적층된 하부전극(135), 하부전극(135)의 상부에 적층된 변형층(140), 변형층(140)의 상부에 적층된 상부전극(145), 변형층(140)의 일측으로부터 하부전극(135), 멤브레인(130), 식각방지층(115) 및 보호층(110)을 통하여 상기 드레인패드(105)까지 수직하게 형성된 비어홀(150), 그리고 비어홀(150) 내에 상기 하부전극(135)과 드레인패드(105)가 서로 전기적으로 연결되도록 형성된 비어컨택(155)을 포함한다.The actuator 160 contacts one side of the etch stop layer 115 where the drain pad 105 is formed and the other side is horizontally stacked with respect to the etch stop layer 115 through the first air gap 125. Membrane 130, a lower electrode 135 stacked on top of membrane 130, a strained layer 140 stacked on top of lower electrode 135, and an upper electrode stacked on top of strained layer 140 ( 145, a via hole 150 vertically formed from one side of the deformation layer 140 to the drain pad 105 through the lower electrode 135, the membrane 130, the etch stop layer 115, and the protective layer 110. The via contact 150 includes a via contact 155 formed to electrically connect the lower electrode 135 and the drain pad 105 to each other.
상기 상부전극(145)의 일측 상단에 접촉되는 지지부를 갖고 제2에어갭(170)을 개재하여 상부전극(145)과 수평하게 'ㄱ'자 형상의 거울(175)이 형성된다.A mirror 175 having a '-' shape is formed horizontally with the upper electrode 145 through the second air gap 170 with the support part contacting the upper end of one side of the upper electrode 145.
이하 본 발명에 따른 박막형 광로조절 장치의 제조방법을 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.
도7a 내지 도7f는 도6에 도시한 장치의 제조 공정도이다.7A to 7F are manufacturing process diagrams of the apparatus shown in FIG.
도7a를 참조하면, M × N(M, N은 정수)개의 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장되고 상기 MOS 트랜지스터의 드레인 영역으로부터 연장되는 드레인패드(105)가 형성된 액티브매트릭스(1OO)의 상부에 인실리케이트유리(PSG)로 구성된 보호층(passivation layer)(110)을 적층한다. 보호층(110)은 화학기상증착(CM)) 방법을 이용하여 약 1.0㎛ 정도의 두께를 갖도록 형성한다. 상기 보호층(110)은 후속하는 공정 동안 액티브매트릭스(100)를 보호한다.Referring to FIG. 7A, an M x N (M, N is an integer) transistor (not shown) is built in and an active matrix 100 is formed on top of a drain pad 105 extending from a drain region of the MOS transistor. A passivation layer 110 composed of an silicate glass (PSG) is laminated. The protective layer 110 is formed to have a thickness of about 1.0 μm using a chemical vapor deposition (CM) method. The protective layer 110 protects the active matrix 100 during subsequent processing.
상기 보호층(110)의 상부에는 질화물로 구성된 식각방지층(115)이 적층된다. 식각방지층(115)은 저압화학기상증착(Low Pressure CVD; LPCVD) 방법을 이용하여 약 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께로 형성한다. 식각방지층(115)은 후속하는 식각 공정 동안 보호층(110) 및 액티브매트릭스(100) 등이 식각되는 것을 방지한다. 식각방지층(115)의 상부에는 제1희생층(120)이 적층된다. 제1희생층(120)은 인(P)의 농도가 높은 인실리케이트유리(PSG)를 대기압화학기상증착(Atmospheric Pressure CVD; APCVD) 방법을 이용하여 약 1.0∼4.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이 경우, 제1희생층(120)은 트랜지스터가 내장된 액티브매트릭스(100)의 상부를 덮고 있으므로 그 표면의 평탄도가 매우 불량하다. 따라서, 제1희생층(120)의 표면을 스핀 온 글래스(SOG)를 사용하는 방법 또는 CMP(Chemical Mechanical Polishing)방법을 이용하여 평탄화시킨다. 이어서, 제1희생층(120)중 아래에 드레인패드(105)가 위치한 부분을 식각하여 식각방지층(1l5)의 일부를 노출시킴으로써 액츄에이터(160)의 지지부가 형성될 위치를 만든다.An etch stop layer 115 made of nitride is stacked on the passivation layer 110. The etch stop layer 115 is formed to a thickness of about 0.1 to 1.0 μm using a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method. The etch stop layer 115 prevents the protective layer 110, the active matrix 100, and the like from being etched during the subsequent etching process. The first sacrificial layer 120 is stacked on the etch stop layer 115. The first sacrificial layer 120 is formed to have a thickness of about 1.0 to 4.0 μm using an atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD) method of the silicate glass (PSG) having a high concentration of phosphorus (P). do. In this case, since the first sacrificial layer 120 covers the upper portion of the active matrix 100 in which the transistor is embedded, the surface flatness of the first sacrificial layer 120 is very poor. Therefore, the surface of the first sacrificial layer 120 is planarized by using spin on glass (SOG) or chemical mechanical polishing (CMP). Subsequently, the portion of the first sacrificial layer 120 where the drain pad 105 is positioned is etched to expose a portion of the etch stop layer 115, thereby making the position where the support of the actuator 160 is to be formed.
도7b를 참조하면, 멤브레인(130)은 상기 노출된 식각방지층(115)의 상부 및제1희생층(120)의 상부에 약 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께로 적층된다. 상기 멤브레인(130)은 질화물을 저압화학기상증착(LPCVD) 방법을 이용하여 형성된다. 이 때, 저압의 반응 용기 내에서 반응 가스의 비(ratio)를 변화시키면서 상기 멤브레인(130)을 형성하여 멤브레인(130) 내의 응력(stress)을 조절한다.Referring to FIG. 7B, the membrane 130 is stacked on the exposed etch stop layer 115 and on the first sacrificial layer 120 at a thickness of about 0.1 μm to about 1.0 μm. The membrane 130 is formed using a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method. At this time, the membrane 130 is formed while varying the ratio of the reaction gas in the low pressure reaction vessel to control the stress in the membrane 130.
상기 멤브레인(130)의 상부에는 백금, 또는 백금-탄탈륨(Pt-Ta) 등의 금속으로 구성된 하부전극(135)이 적층된다. 하부전극(135)은 스퍼터링 방법을 이용하여 약 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 신호전극인 하부전극(135)에는 액티브매트릭스(100)에 내장된 트랜지스티로부터 화상신호가 상기 드레인패드(105)및 비어컨택(155)을 통하여 인가된다.A lower electrode 135 made of a metal such as platinum or platinum-tantalum (Pt-Ta) is stacked on the membrane 130. The lower electrode 135 is formed to have a thickness of about 0.1 to 1.0 μm using a sputtering method. An image signal is applied to the lower electrode 135, which is a signal electrode, from the transistor embedded in the active matrix 100 through the drain pad 105 and the via contact 155.
상기 하부전극(135)의 상부에는 PZT 또는 PLZT로 구성된 변형층(140)이 적층된다. 변형층(140)은 졸-겔법을 이용하여 약 0.1∼1.0㎛, 바람직하게는 0.4㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한 후, 급속열처리(RTA) 방법으로 열처리하여 상변이시킨다. 변형층(140)은 공통전극인 상부전극(145)과 신호전극인 하부전극(135) 사이에 발생하는 전기장에 의하여 변형을 일으킨다.A strained layer 140 formed of PZT or PLZT is stacked on the lower electrode 135. The strained layer 140 is formed to have a thickness of about 0.1 to 1.0 μm, preferably about 0.4 μm, using a sol-gel method, followed by heat treatment by rapid thermal treatment (RTA) to phase change. The deformation layer 140 is deformed by an electric field generated between the upper electrode 145 which is a common electrode and the lower electrode 135 which is a signal electrode.
상부전극(145)은 변형층(140)의 상부에 적층된다. 상부전극(145)은 알루미늄또는 백금 등의 전기 전도성이 우수한 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 약 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 공통 전극인 상부전극(145)에는 바이어스신호가 인가되어 하부전극(135)과 상부전극(145) 사이에 전기장이 발생하게 된다.The upper electrode 145 is stacked on the strained layer 140. The upper electrode 145 is formed of a metal having excellent electrical conductivity such as aluminum or platinum to have a thickness of about 0.1 to 1.0 μm using a sputtering method. A bias signal is applied to the upper electrode 145, which is a common electrode, to generate an electric field between the lower electrode 135 and the upper electrode 145.
도7c를 참조하면, 상기 상부전극(145)을 소정의 형상으로 패터닝한 후, 변형층(140)의 일측으로부터 드레인패드(105)까지 변형층(140), 하부전극(135), 멤브레인(130), 식각방지층(115) 및 보호층(110)을 순차적으로 식각하여 변형층(140)으로부터 드레인패드(105)까지 수직하게 비어홀(150)을 형성한다. 이어서, 텅스텐, 백금 또는 티타늄 등의 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 상기 드레인패드(105)와 하부전극(135)이 전기적으로 연결되도록 비어컨택(155)을 형성한다. 따라서, 비어컨택(155)은 상기 비어홀(150) 내에서 하부전극(135)으로부터 드레인패드(105)의 상부까지 수직하게 형성된다. 그러므로, 화상신호는 액티브매트릭스(100)에 내장된 트랜지스터로부터 드레인패드(105) 및 비어컨택(155)을 통하여 하부전극(110)에 인가된다.Referring to FIG. 7C, after the upper electrode 145 is patterned into a predetermined shape, the strained layer 140, the lower electrode 135, and the membrane 130 from one side of the strained layer 140 to the drain pad 105. ), The etch stop layer 115 and the protective layer 110 are sequentially etched to form the via holes 150 vertically from the strained layer 140 to the drain pad 105. Subsequently, a via contact 155 is formed to electrically connect the drain pad 105 and the lower electrode 135 by sputtering a metal such as tungsten, platinum, or titanium. Accordingly, the via contact 155 is vertically formed from the lower electrode 135 to the top of the drain pad 105 in the via hole 150. Therefore, the image signal is applied to the lower electrode 110 through the drain pad 105 and the via contact 155 from the transistor embedded in the active matrix 100.
이어서, 백금-탄탈륨(Pt-Ta)을 스퍼터링 방법을 이용하여 액티브매트릭스(100)의 하단에 증착시켜 오믹컨택(도시하지 않음)을 형성한 다음, 액티브매트릭스(100) 상부에 포토레지스트(도시하지 않음)를 코팅한 후, 후속하는 공통전극인 상부전극(145)에 바이어스 신호를 인가하는 동시에 신호전극인 하부전극(135)에 화상신호를 인가하기 위한 TCP(Tape Carrier Package) 본딩을 대비하여 액티브매트릭스(100)를 자른다. 이 때, 후속되는 공정을 위하여 액티브매트릭스(100)를 소정의 두께까지만 잘라낸다. 계속하여, TCP 본딩에 요구되는 TMA 패날(panel)의 패드(도시하지 않음)를 노출시키기 위해 TMA 패널의 패드 부위를 건식식각 방법을 이용하여 식각한다. 계속해서, 상기 변형층(140), 하부전극(135), 멤브레인(130)을 차례로 패터닝한 후, 제1희생층(120)을 불산(HF) 증기로 식각하여 제1에어갭(125)을 형성함으로서 액츄에이터(160)를 완성한다.Subsequently, platinum-tantalum (Pt-Ta) is deposited on the bottom of the active matrix 100 using a sputtering method to form an ohmic contact (not shown), and then a photoresist (not shown) on the top of the active matrix 100. After the coating, the bias signal is applied to the upper electrode 145, which is a common electrode, and active in preparation for bonding a tape carrier package (TCP) for applying an image signal to the lower electrode 135, which is a signal electrode. Cut the matrix 100. At this time, the active matrix 100 is cut only to a predetermined thickness for the subsequent process. Subsequently, the pad portion of the TMA panel is etched using a dry etching method to expose a pad (not shown) of the TMA panel required for TCP bonding. Subsequently, the strained layer 140, the lower electrode 135, and the membrane 130 are sequentially patterned, and then the first air sacrificial layer 120 is etched with hydrofluoric acid (HF) vapor to form the first air gap 125. By forming the actuator 160 is completed.
도7d를 참조하면, 전술한 바와 같이 제1에어갭(125)을 형성한 후, 상기 결과물 전면에 제2희생층(165)을 형성한다. 제2희생층(165)은 거울(175)의 증착을 용이하게 하고 거울(175)의 수평도를 향상시키는 기능을 수행하며, 거울(175)이 형성된 후에 제거된다. 바람직하게는, 상기 제2희생층(165)은 유동성이 우수한 폴리머 등으로 구성된 포토레지스트를 스핀 코팅 방식으로 형성하며, 상기 제1에어갭(125)을 완전히 채우면서 상부전극(145)을 기준으로 일정한 두께를 갖도록 도포한다. 이와 같이 액츄에이터(160)가 형성된 결과물 전면에 제2희생층(165)을 도포하게 되면, 제1에어갭(125)에 상기 제2희생층(165)이 채워지면서 평탄한 표면을 형성한다.Referring to FIG. 7D, after forming the first air gap 125 as described above, the second sacrificial layer 165 is formed on the entire surface of the resultant. The second sacrificial layer 165 facilitates deposition of the mirror 175 and improves the horizontality of the mirror 175, and is removed after the mirror 175 is formed. Preferably, the second sacrificial layer 165 is formed by spin coating a photoresist made of a polymer having excellent fluidity, and the like, based on the upper electrode 145 while completely filling the first air gap 125. Apply to have a certain thickness. As such, when the second sacrificial layer 165 is applied to the entire surface of the resultant formed with the actuator 160, the second sacrificial layer 165 is filled in the first air gap 125 to form a flat surface.
도7e를 참조하면, 상기와 같이 제2희생층(165)을 형성한 후, 포토레지스트(도시되지 않음)를 마스크로 이용하여 상기 제2희생층(165)을 패터닝함으로써, 상기 상부전극(145)의 일측 상부에 상부전극(145)에 접촉되어 거울(175)을 지지할 지지영역을 만든다. 따라서, 상부전극(145)의 일측 상부가 노출된다. 계속하여, 지지영역이 형성된 제2희생층(165) 및 노출된 상부전극(145)의 상부에 스퍼터링 공정을 이용하여 반사도가 좋은 알루미늄(Al)이나 은(Ag)을 약 O.1∼1.O㎛ 정도의 두께로 증착시켜 거울(175)을 형성한다. 따라서, 상기 거울(175)은 'ㄱ' 자의 형상을 가지며, 일측의 거울을 지지하는 지지영역이 직각으로 구부러져 상기 상부전극(145)에 접촉되며, 타측이 상부전극(145)에 대하여 수평하게 형성된다.Referring to FIG. 7E, after forming the second sacrificial layer 165 as described above, by patterning the second sacrificial layer 165 using a photoresist (not shown) as a mask, the upper electrode 145 is formed. In contact with the upper electrode 145 on one side of the top) to create a support region for supporting the mirror 175. Accordingly, one side of the upper electrode 145 is exposed. Subsequently, aluminum (Al) or silver (Ag) having good reflectivity is formed on the upper portion of the second sacrificial layer 165 and the exposed upper electrode 145 having the support region by using a sputtering process. The mirror 175 is formed by depositing at a thickness of about 0 μm. Thus, the mirror 175 has a '-' shape, the support region for supporting the mirror of one side is bent at a right angle to contact the upper electrode 145, the other side is formed horizontally with respect to the upper electrode 145 do.
도7f를 참조하면, 상기와 같이 거울(175)을 형성한 후, 화소(pixel)간의 분리를 위하여 상기 제2희생층(165)을 산소 플라즈마(O2plasma)로 제거하고, 헹굼 및 건조 처리를 수행한다. 그 결과, 거울(l75)과 상부전극(145) 사이에 제2에어갭(170)이 형성됨으로써, 상부에 거울(175)이 장착된 완전한 액츄에이터(160)가 완성된다.Referring to FIG. 7F, after forming the mirror 175 as described above, the second sacrificial layer 165 is removed with an oxygen plasma (O 2 plasma), and rinsing and drying are performed to separate the pixels. Perform As a result, the second air gap 170 is formed between the mirror 175 and the upper electrode 145, thereby completing the complete actuator 160 having the mirror 175 mounted thereon.
상술한 바와 같이 TMA 소자가 형성된 액티브매트릭스(1OO)를 소정의 형상으로 완전히 잘라낸 후, TMA 패널의 패드와 TCP를 연결하여 TMA 모듈을 완성한다.As described above, the active matrix 100 on which the TMA element is formed is completely cut into a predetermined shape, and then the pad and TCP of the TMA panel are connected to complete the TMA module.
본 발명에 따른 광로조절 장치에 있어서, 신호전극인 하부전극(135)에는 화상신호가 인가되며, 공통전극인 상부전극(145)에는 바이어스 신호가 인가되어, 상부전극(145)과 하부전극(135) 사이에 전위차에 따른 전기장이, 발생하게 된다. 이 전기장에 의하여 상부전극(145)과 하부전극(135) 사이의 변형층(140)이 변형을 일으키게 되며, 변형층(140)은 전기장에 대하여 직교하는 방향으로 수축하게 된다. 이에 따라, 변형층(140)을 포함하는 액츄에이터(160)가 소정의 각도로 휘어지고, 액츄에이터(160)의 상부전극(145)의 상부에 장착된 거울(175)은 휘어진 상부전극(145)에 의해 그 축이 움직여서 경사지게 되어 광원으로부터 입사되는 광을 반사한다. 상기 거울(175)에 의하여 반사된 광속은 슬릿을 통하여 스크린에 투영됨으로서 화상을 맺게 한다.In the optical path control apparatus according to the present invention, an image signal is applied to the lower electrode 135, which is a signal electrode, and a bias signal is applied to the upper electrode 145, which is a common electrode, so that the upper electrode 145 and the lower electrode 135 are provided. The electric field according to the potential difference is generated between). The deformed layer 140 between the upper electrode 145 and the lower electrode 135 causes deformation by the electric field, and the deformed layer 140 contracts in a direction perpendicular to the electric field. Accordingly, the actuator 160 including the deformation layer 140 is bent at a predetermined angle, and the mirror 175 mounted on the upper electrode 145 of the actuator 160 is attached to the bent upper electrode 145. This causes the axis to move and incline to reflect light incident from the light source. The light beam reflected by the mirror 175 is projected onto the screen through the slit to form an image.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 박막형 광로조절 장치의 제조 방법에 의하면, 제1에어갭을 갖는 액츄에이터의 상부전극 상에 상기 제1에어갭을 완전히 채우면서 평탄한 표면을 갖도록 제2희생층을 형성한 후, 그 위에 거울을 장착시킨다. 따라서, 액츄에이터가 변형되어 그 상부전극이 휘어지더라도, 상부전극 상부에 장착된 거울의 측만 움직이고 거울의 면 자체는 휘어지지 않기 때문에 반사각이 일정하게 된다.As described above, according to the manufacturing method of the thin film type optical path control apparatus according to the present invention, the second sacrificial layer is formed to have a flat surface while completely filling the first air gap on the upper electrode of the actuator having the first air gap. After that, a mirror is mounted on it. Therefore, even if the actuator is deformed and the upper electrode is bent, the reflection angle is constant because only the side of the mirror mounted on the upper electrode is moved and the surface of the mirror itself is not bent.
더욱이, 거울이 형성될 표면을 유동성이 좋은 제2희생층으로 평탄하게 만든 후 그 위에 거울을 장착하기 때문에, 액츄에이터들의 초기 휘어짐이나 비균일성에 관계없이 평탄한 거울을 형성할 수 있어 광원으로부터 입사되는 광의 반사각을 일정하게 유지함으로서 광효율을 향상시킬 수 있다.Furthermore, since the surface on which the mirror is to be formed is made flat with a second fluid sacrificial layer having good flowability, and the mirror is mounted thereon, a flat mirror can be formed regardless of the initial bending or nonuniformity of the actuators, so that The light efficiency can be improved by keeping the reflection angle constant.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부티 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and modified without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. It will be appreciated that it can be changed.
Claims (2)
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Applications Claiming Priority (1)
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| KR1019960064440A KR100251106B1 (en) | 1996-12-11 | 1996-12-11 | Method for fabricating thin film type light-path controlling device |
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