KR100861055B1 - 복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자 - Google Patents

복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자 Download PDF

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Abstract

기판; 상기 기판에 적층되어 입사되는 광을 반사하는 하부 반사층; 상기 하부 반사층과 중앙 부분이 구동 공간만큼 이격되고, 상기 하부 반사층과 형성된 단차에 의해 입사광을 반사 또는 회절시키는 리본 구조물; 상기 기판과 상기 리본 구조물 사이에 위치하고, 상기 리본 구조물의 중앙 부분을 상하로 구동시키는 제1 구동 수단; 및 상기 리본 구조물 상에 위치하고, 상기 리본 구조물의 중앙 부분을 상하로 구동시키기 위한 상하 구동력을 제공하는 제2 구동 수단을 포함하는 복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자가 제시된다. 본 발명에 따른 복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자는 요동 가능하도록 부상된 부분이 일방향으로 구동되는 종래 기술과 달리 상하 양 방향으로 구동 가능한 효과가 있다.
기판, 반사층, 압전체, 광변조기.

Description

복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자{Spatial optical modulator having a plurality of drivers}
도 1a는 종래 기술에 따른 광변조기 소자의 단면도.
도 1b는 압전체를 이용하여 오픈 홀이 구비된 광변조기 소자의 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자의 단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자의 평면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자의 구동 원리를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자의 제조 공정을 도시한 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
210 : 기판 220 : 절연층
230 : 희생층 240 : 제1 하부 전극
245 : 제1 압전층 250 : 제1 상부 전극
260 : 리본 구조물 270 : 제2 하부 전극
275 : 제2 압전층 280 : 제2 상부 전극
본 발명은 멤스 구조물 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 공정을 이용하여 제조되는 광변조기 소자에 관한 것이다.
멤스(MEMS : Micro Electro Mechanical System)는 반도체 제조기술을 이용해 실리콘 기판 위에 3차원의 구조물을 형성하는 기술이다. 이러한 멤스의 응용 분야는 매우 다양하며, 예를 들면, 차량용 각종 센서, 잉크젯 프린터 헤드, HDD 자기헤드 및 소형화 및 고기능화가 급진전되고 있는 휴대형 통신기기 등을 들 수 있다. 멤스 소자는 기계적인 동작을 하기 위해서 기판상에서 요동 가능하도록 부상된 부분을 가진다. 이하에서는 멤스 구조물 중 광변조기를 중심으로 설명한다. 광변조기는 광섬유 또는 광주파수대(光周波數帶)의 자유공간을 전송매체로 하는 경우에 송신기에서 신호를 빛에 싣는(광변조) 회로 또는 장치이다. 광변조기 소자는 광메모리, 광디스플레이, 프린터, 광인터커넥션, 홀로그램 등의 분야에 사용되며, 현재 이를 이용한 표시장치의 개발 연구가 활발히 진행되고 있다.
광 변조기 소자는 크게 직접 광의 온/오프를 제어하는 직접 방식과 반사 및 회절을 이용하는 간접 방식으로 나뉘며, 또한 간접 방식은 정전 구동 방식과 압전 방식으로 나뉠 수 있다. 여기서, 광변조기 소자는 다양한 구동되는 방식 또는 제조 회사의 제품명(예를 들면, 실리콘 라이트 머신사(社)의 광변조기인 GLV(Grating Light Valve) 디바이스)으로 구현된다.
미국특허번호 제5,311,360 호에 개시된 정전기 방식 격자 광변조기는 반사 표면부를 가지며 기판 상부에 부유(suspended)하는 다수의 일정하게 이격하는 변형 가능 반사형 리본을 포함한다. 절연층이 실리콘 기판상에 증착된다. 다음으로, 희생 폴리실리콘 막 및 질화실리콘 막의 증착 공정이 후속한다.
질화물 막은 리본으로부터 패터닝되고 폴리실리콘층의 일부가 에칭되어 리본이 질화물 프레임에 의해 폴리실리콘 스페이서층상에 유지되도록 한다. 단일 파장 λ0를 가진 광을 변조시키기 위해, 변조기는 리본의 두께와 폴리실리콘 스페이서의 두께가 λ0/4가 되도록 설계된다.
리본상의 반사 표면과 기판의 반사 표면 사이의 수직 거리 d로 한정된 이러한 변조기의 격자 진폭은 리본 (제 1 전극으로서의 역할을 하는 리본의 반사 표면)과 기판(제 2 전극으로서의 역할을 하는 기판 하부의 전도막) 사이에 전압을 인가함으로써 제어된다.
즉, 종래의 기술은 질화 실리콘(silicon nitride) 등의 유전 물질에 금속 반사막을 올려 반사형 마이크로 리본을 제조한다. 이렇게 제작한 리본에 정전력을 가하기 위해 전압을 가하면 리본의 변위가 한쪽 방향으로만 발생하기 때문에 원하는 변위를 발생하기 위하여 높은 전압을 인가 하여야 한다. 이러한 높은 사용 전압은 휴대폰, 소형 프로젝터(mini projector) 등 포터블(portable) 용도로 사용시 배터 리의 제약으로 인한 사용시간 단축, 광변조기 degradation으로 인한 수명 저하 등의 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 도 1a는 종래 기술에 따른 압전 방식에 따른 광변조기 소자의 단면도이다. 도 1a를 참조하면, 기판(110), 절연층(120), 희생층(130), 리본 구조물(140) 및 압전체(150)를 포함하는 광변조기가 도시되어 있다.
기판(110)은 일반적으로 사용되는 반도체 기판이며, 절연층(120)은 식각 정지층(etch stop layer)으로서 증착된다. 희생층(130)은 리본 구조물(140)이 절연층(120)과 일정한 간격으로 이격될 수 있도록 중심부에서 공간을 형성하는 역할을 한다.
리본 구조물(140)은 상술한 바와 같이 입사광의 회절 및 간섭을 일으켜서 신호를 광변조하는 역할을 한다. 또한, 압전체(150)는 상부 및 하부 전극간의 전압차에 의해 발생하는 상하 또는 좌우의 수축 또는 팽창 정도에 따라 리본 구조물(140)을 상하로 움직이도록 제어한다.
여기서, 종래 기술에 따르면, 압전체(150)가 리본 구조물(140) 상에만 형성된 경우 리본 구조물(140)을 상방향으로 구동시키기 위해서 다소 높은 전압을 필요로 한다. 즉, 리본 구조물(140)을 구동하기 위한 전압을 압전체(150)에 가하면 리본의 변위가 한쪽 방향으로만 발생하기 때문에 원하는 변위를 발생하기 위하여 높은 전압을 인가 하여야 한다. 따라서 현재 저전압으로 요동 가능하도록 부상된 부분을 구동할 수 있는 기술에 대한 필요성이 증대되고 있다.
본 발명은 요동 가능하도록 부상된 부분이 일방향으로 구동되는 종래 기술과 달리 상하 양 방향으로 구동 가능한 복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자를 제공한다.
또한, 본 발명은 최대의 회절 효율을 얻기 위해 작은 구동 전압이 요구되는 복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자를 제공한다.
또한, 본 발명은 저전력으로 소자를 구동할 수 있으므로, 사용 시간이 신장될 수 있는 복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자를 제공한다.
또한, 본 발명은 저전압 구동에 의하여 구동 소자의 신뢰성이 향상될 수 있는 복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자를 제공한다.
본 발명이 제시하는 이외의 기술적 과제들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판; 상기 기판에 적층되어 입사되는 광을 반사하는 하부 반사층; 상기 하부 반사층과 중앙 부분이 구동 공간만큼 이격되고, 상기 하부 반사층과 형성된 단차에 의해 입사광을 반사 또는 회절시키는 리본 구조물; 상기 기판과 상기 리본 구조물 사이에 위치하고, 상기 리본 구조물의 중앙 부분을 상하로 구동시키는 제1 구동 수단; 및 상기 리본 구조물 상에 위치하고, 상기 리본 구조물의 중앙 부분을 상하로 구동시키기 위한 상하 구동력을 제공하는 제2 구동 수단을 포함하는 복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자를 제공할 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자는 상기 기판 상에 적층되며, 상기 하부 반사층이 도포되는 절연층을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 구동 수단은 상기 기판의 양단에 위치하며, 박막의 압전층을 포함하여 상기 압전층의 양측에 전압이 인가되면 수축 및 팽창에 의해 상기 상하 구동력을 제공하는 제1 압전체일 수 잇다.
여기서, 상기 제1 압전체는 제1 하부 전극; 상기 제1 하부 전극 상에 위치하며, 양측에 전압이 인가되면 수축 및 팽창에 의해 상기 상하 구동력을 제공하는 제1 압전층; 및 상기 제1 압전층 상에 위치하며, 상기 제1 하부 전극 간에 상기 상하 구동력을 제공하기 위한 압전 전압이 인가되는 제1 상부 전극을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제2 구동 수단은 상기 리본 구조물의 양단에 위치하며, 박막의 압전층을 포함하여 상기 압전층의 양측에 전압이 인가되면 수축 및 팽창에 의해 상기 상하 구동력을 제공하는 제2 압전체일 수 있다.
여기서, 상기 제2 압전체는 제2 하부 전극; 상기 제2 하부 전극 상에 위치하며, 양측에 전압이 인가되면 수축 및 팽창에 의해 상기 상하 구동력을 제공하는 제2 압전층; 및 상기 제2 압전층 상에 위치하며, 상기 제2 하부 전극 간에 상기 상하 구동력을 제공하기 위한 압전 전압이 인가되는 제2 상부 전극을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 리본 구조물에는 오픈홀이 형성될 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자는 상기 절연층과 상기 제1 구동 수단 사이에 위치하고, 상기 리본 구조물의 중앙 부분의 하 면에 위치하는 부분이 식각되어 상기 구동 공간을 생성하며, 상기 구조물층을 지지하는 희생층을 더 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자는 상기 리본 구조물에 적층되어 상기 하부 반사층과 형성된 단차에 의해 입사광을 반사 또는 회절 시키는 상부 반사층을 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기에 앞서 본 발명에 적용될 수 있는 압전 구동 방식 광변조기에 대해서 먼저 설명하기로 한다. 여기서, 광변조기의 부상 부분을 구동하기 위한 다양한 구동 방식이 있을 수 있으며, 이하에서는 압전체를 이용하여 광변조기의 부상 부분을 구동하는 경우를 중심으로 설명한다.
도 1b는 본 발명에 적용 가능한 간접 광변조기 중 압전체를 이용한 회절형 광 변조기 소자의 사시도이다. 도 1b를 참조하면, 기판(211), 절연층(212), 희생층(213), 리본 구조물(214) 및 압전체(215)를 포함하는 광변조기가 도시되어 있다.
기판(211)은 일반적으로 사용되는 반도체 기판이며, 절연층(212)은 식각 정지층(etch stop layer)으로서 증착되며, 희생층으로 사용되는 물질을 식각하는 에 천트(여기서 에천트는 식각 가스 또는 식각 용액임)에 대해서 선택비가 높은 물질로 형성된다. 절연층(212)은 입사광을 반사하기 위해 반사층(미도시)이 도포될 수 있다. 여기서, 절연층 상에 도포된 반사층을 절연층이라고 지칭할 수 있다.
희생층(213)은 리본 구조물이 절연층(212)과 일정한 간격으로 이격될 수 있도록 양 사이드에서 리본 구조물(214)을 지지하고, 중심부에서 공간을 형성하는 역할을 한다.
리본 구조물(214)은 상술한 바와 같이 입사광의 회절 및 간섭을 일으켜서 신호를 광변조하는 상부 반사층의 역할을 할 수 있으며, 여기서, 상부 반사층을 별도로 구비할 수도 있다. 상부 반사층은 일반적으로 반사률이 높은 물질이 될 수 있으며, 예를 들면, 은(Ag)이 될 수 있다. 리본 구조물(214)의 형태는 정전기 방식에 따라 복수의 리본 형상으로 구성될 수도 있고, 압전 방식에 따라 리본의 중심부에 복수의 오픈홀을 구비할 수도 있다. 또한, 압전체(215)는 상부 및 하부 전극간의 전압차에 의해 발생하는 상하 또는 좌우의 수축 또는 팽창 정도에 따라 리본 구조물(214)을 상하로 움직이도록 제어한다.
빛의 파장이 λ인 경우 광변조기가 변형되지 않은 상태에서(어떠한 전압도 인가되지 않은 상태에서) 리본 구조물(214)과 절연층이 형성된 절연층(212) 간의 간격은 λ/2와 같다. 따라서 0차 회절광의 경우 리본 구조물(214)과 절연층(212)으로부터 반사된 광 사이의 전체 경로차는 λ와 같아서 보강 간섭을 하여 광의 세기는 최대값을 가진다. 여기서, +1차 및 -1차 회절광의 경우 광의 세기는 최소값을 가진다.
또한, 적정 전압이 압전체(215)에 인가될 때, 리본 구조물(214)과 절연층이 형성된 절연층(212) 간의 간격은 λ/4와 같게 된다. 따라서 0차 회절광의 경우 리본 구조물(214)과 절연층(212)으로부터 반사된 광 사이의 전체 경로차는 λ/2와 같아서 상쇄 간섭을 하여 광의 세기는 최소값을 가진다. 여기서, +1차 및 -1차 회절광의 경우 광의 세기는 최대값을 가진다. 이러한 간섭의 결과, 광변조기는 입사광의 광량을 조절하여 신호를 빛에 실을 수 있다. 여기서 광 변조기 소자는 리본 구조물(214)의 형태에 따라서 함몰형과 돌출형으로 분류될 수도 있다. 또한, 기판(211)에 상술한 리본 구조물(214)과 절연층이 형성된 절연층(212) 간의 간격을 제공할 수 있는 홈이 형성될 수도 있다. 또한, 기판(211)은 평평하고 상부에 형성된 리본 구조물(214)이 꺽어져서 상술한 리본 구조물(214)과 절연층이 형성된 절연층(212) 간의 간격이 형성될 수도 있다. 이하에서는 희생층(213)을 이용하여 제조된 회절형 광변조기가 본 발명에 적용된 경우를 중심으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리본 구조물의 양면에 형성된 복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자의 단면도이며, 도 3은 도 2의 평면도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 광변조기 소자는 기판(210), 절연층(220), 희생층(230), 제1 하부 전극(240), 제1 압전층(245), 제1 상부 전극(250), 리본 구조물(260), 제2 하부 전극(270), 제2 압전층(275) 및 제2 상부 전극(280)을 포함한다.
기판(210) 상에 절연층(220)이 형성된다. 여기서, 하부 반사층은 기판(210) 상에 위치한 절연층(220) 상에 반사 물질이 도포되어 형성될 수 있다. 하부 반사층은 리본 구조물(260)과 기판(210)이 이격된 부분에만 도포될 수도 있다.
희생층(230)은 리본 구조물(260)이 절연층(220)과 일정한 간격으로 이격될 수 있도록 양 사이드에서 리본 구조물(260)을 지지하고, 중심부에서 구동 공간을 형성하는 역할을 한다. 또한, 다른 실시예에 의하면, 중심부에서 구동 공간을 형성하는 역할은 제1 하부 전극(240), 제1 압전층(245), 제1 상부 전극(250)이 하고, 희생층(230)은 양단에서 생략될 수 있다. 즉, 희생층(230)은 중심부에서 구동 공간을 형성하기 위해 절연층(220) 상에 형성된 후 속행되는 공정에서 전부 식각될 수 있다.
리본 구조물(260)은 상술한 바와 같이 절연층(220)과 중앙 부분이 구동 공간만큼 이격되어 형성된 단차에 의해 입사광의 회절 및 간섭을 일으켜서 신호를 광변조하는 역할을 한다. 여기서, 상부 반사층은 리본 구조물(260)상에 반사 물질이 도포되어 형성될 수 있다.
여기서, 리본 구조물(260)을 상하로 구동하기 위한 구동 수단(제1 구동 수단 및 제2 구동 수단)은 제1 압전체(제1 하부 전극(240), 제1 압전층(245), 제1 상부 전극(250))와 제2 압전체(제2 하부 전극(270), 제2 압전층(275) 및 제2 상부 전극(280))를 포함한다. 여기서, 제1 압전체는 희생층(230)과 상기 리본 구조물(260) 사이에서 희생층(230)의 양단에 위치하며, 제2 압전체는 리본 구조물(260) 상에서 리본 구조물(260)의 양단에 위치한다. 제1 압전체와 제2 압전체는 각각 희생층(230)의 양단 및 리본 구조물(260)의 양단에 복수로 형성될 수 있다. 도 3을 참조 하면, 리본 구조물(260) 상에 양단에서 같은 기능을 하는 두 개의 제2 압전체(제2 하부 전극(270), 제2 압전층(275) 및 제2 상부 전극(280))가 위치한다. 또한, 두 개의 제2 압전체 간에는 광을 반사하는 리본 형태의 리본 구조물(260)의 중앙 부분이 형성되며, 이러한 중앙 부분은 필요에 따라(예를 들면, 구현하고자 하는 화소의 개수에 상응하여) 여러 개의 리본 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 광 신호를 반사 및 회절하는 리본은 두 개씩 형성된다. 또한, 각각의 리본에는 오픈 홀이 형성될 수 있다. 여기서, 입사광은 오픈 홀에 입사하여 절연층(220)에서 반사 및 회절되어 디스플레이되는 화소의 정보를 표현할 수 있다. 여기서, 절연층(220)에서 광이 반사 및 회절되는 경우를 설명하였으나, 광을 반사할 수 있는 하부 반사층을 별도로 구비할 수도 있다. 하부 반사층은 일반적으로 반사률이 높은 물질이 될 수 있으며, 예를 들면, 은(Ag)이 될 수 있다.
여기서, 제1 압전층(245)은 제1 하부 전극(240) 및 제1 상부 전극(250)간의 인가된 전압차에 의해 발생하는 상하 또는 좌우의 수축 또는 팽창 정도에 따라 리본 구조물(260)을 아래방향(하방향)으로 움직이도록 제어한다. 또한, 제2 압전층(275)은 제2 하부 전극(270) 및 제2 상부 전극(280)간의 인가된 전압차에 의해 발생하는 상하 또는 좌우의 수축 또는 팽창 정도에 따라 리본 구조물(260)을 위방향(상방향)으로 움직이도록 제어한다.
여기서, 일반적으로 압전 물질의 변형 변위와 전압과의 관계는 다음과 같은 수학식 (1)과 같다.
ε=dE (1)
여기서, ε는 변형된 변위, d는 압전상수, E는 압전 물질에 인가된 전압이다. 따라서, 본 발명에 따르면, 리본 구조물(260)의 상하면에서 상하 구동력을 제공하는 제1 압전체와 제2 압전체에 의해 저전압으로도 리본 구조물(260)을 상하로 구동할 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자의 구동 원리를 자세히 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, 구동 소자에 의해 상하 구동력이 제공되지 않는 경우(a), 제1 압전층(245)에 의해 상하 구동력이 제공되는 경우(b) 및 제2 압전층(275)에 의해 상하 구동력이 제공되는 경우(c)가 도시된다.
구동 소자에 의해 상하 구동력이 제공되지 않는 경우(a)는 리본 구조물(260)과 절연층(220) 간의 거리는 3/8λ가 된다. 여기서, λ는 입사광의 파장이며, 리본 구조물(260)과 절연층(220) 간의 거리는 입사광과 출사광의 경로차를 얻기 위한 거리이다. 따라서, 경로차에 의한 효과가 같은 경우 3/8λ의 정수배로 리본 구조물(260)과 절연층(220) 간의 거리가 정해질 수도 있음은 당연하다.
제1 압전층(245)에 의해 상하 구동력이 제공되는 경우(b), 제1 압전층(245)이 수축하여 리본 구조물(260)의 중앙 부분이 절연층(220) 쪽으로 이동하게 된다. 즉, 제1 압전층(245)에 제1 하부 전극(240) 및 제1 상부 전극(250)에 의해 압전 물질이 수축하도록 하는 압전 전압이 제공되면, 제1 압전층(245)이 수축한다. 여기서, 제1 압전층(245)의 일측은 희생층(230)에 고정되어 있으므로, 고정된 부분을 중심으로 토크가 발생하여 리본 구조물(260)의 중앙 부분이 절연층(220) 쪽으로 움직이게 된다. 여기서, 구동 소자에 의해 상하 구동력이 제공되지 않는 경우(a)에 리본 구조물(260)과 절연층(220) 간의 거리는 3λ/8이므로, 제1 압전층(245)에 의해 리본 구조물(260)이 1/8λ만 이동하여도 리본 구조물(260)과 절연층(220) 간의 거리는 λ/4가 된다. 따라서, 따라서 0차 회절광의 경우 리본 구조물(260)과 절연층(220)으로부터 반사된 광 사이의 전체 경로차는 λ/2와 같아서 상쇄 간섭을 하여 광의 세기는 최소값을 가진다. 또한, +1차 및 -1차 회절광의 경우 광의 세기는 최대값을 가진다. 따라서, 상기 수학식 (1)에 의하면, 변형 변위가 작은 경우 필요한 전압도 작기 때문에 본 발명에 따른 광변조기 소자를 구동하는데 저전압이 요구된다.
또한, 제2 압전층(275)에 의해 상하 구동력이 제공되는 경우(c)에도 동일한 원리가 적용된다. 즉, 제2 압전층(275)이 수축하여 리본 구조물(260)의 중앙 부분이 절연층(220) 반대쪽으로 이동하게 된다. 즉, 제2 압전층(275)에 제2 하부 전극(270) 및 제1 상부 전극(280)에 의해 압전 물질이 수축하도록 하는 압전 전압이 제공되면, 제2 압전층(275)이 수축한다. 여기서, 제2 압전층(275)의 일측은 리본 구조물(260)의 양단에 고정되어 있으므로, 고정된 부분을 중심으로 토크가 발생하여 리본 구조물(260)의 중앙 부분이 절연층(220) 반대쪽으로 움직이게 된다. 여기서, 구동 소자에 의해 상하 구동력이 제공되지 않는 경우(a)에 리본 구조물(260)과 절연층(220) 간의 거리는 3λ/8이므로, 제2 압전층(275)에 의해 리본 구조물(260)이 λ/8만 이동하여도 리본 구조물(260)과 절연층(220) 간의 거리는 λ/2가 된다. 따라서, 따라서 0차 회절광의 경우 리본 구조물(260)과 절연층(220)으로부터 반사된 광 사이의 전체 경로차는 λ와 같아서 보강 간섭을 하여 광의 세기는 최대값을 가진다. 또한, +1차 및 -1차 회절광의 경우 광의 세기는 최소값을 가진다.
따라서, 리본 구조물(260)과 절연층(220) 간의 거리는 λ/4 부터 λ/2까지 변화하여 회절광의 세기를 제어할 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자의 제조 공정을 도시한 흐름도이다.
단계 (a)를 참조하면, 기판(210)상에 절연층(220)을 형성한다. 여기서 하부 반사층(220)이 절연층(220) 상에 도포될 수 있으며, 절연층(220)은 이후에 희생층 식각 시 에칭 정지층(etch stop layer)의 역할을 할 수 있다.
단계 (b)를 참조하면, 절연층(220) 상에 희생층(230)을 형성한다. 여기서, 하부 반사층이 절연층(220) 상에 도포되는 경우 절연층은 SiO2이고, 희생층(230)은 Si일 수 있다. 따라서 희생층(230)은 이후 에천트에 의해 선택적으로 식각될 수 있다.
단계 (c)를 참조하면, 희생층(230) 상에 상부 및 하부 전극이 형성되어 리본 구조물(260)을 상하로 구동하기 위한 제1 압전층(245)이 형성된다. 단계 (d)를 참조하면, 제1 압전층(245)의 상부 전극 상에 적층 구조물, 예를 들면, 리본 구조물(260)을 형성한다.
단계 (e)를 참조하면, 리본 구조물(260) 상에 상부 및 하부 전극이 형성되어 리본 구조물(260)을 상하로 구동하기 위한 제2 압전층(275)를 형성한다. 이후 리본 구조물(260)에 홀을 형성하고, 형성된 홀을 통해서 에천트를 이용하여 희생층(230)을 제거한다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자는 요동 가능하도록 부상된 부분이 일방향으로 구동되는 종래 기술과 달리 상하 양 방향으로 구동 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자는 최대의 회절 효율을 얻기 위해 작은 구동 전압이 요구되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자는 저전력으로 소자를 구동할 수 있으므로, 사용 시간이 신장될 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자는 저전압 구 동에 의하여 구동 소자의 신뢰성이 향상될 수 있는 효과가 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명 및 그 균등물의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (9)

  1. 기판;
    상기 기판에 적층되어 입사되는 광을 반사하는 하부 반사층;
    상기 하부 반사층과 중앙 부분이 구동 공간만큼 이격되고, 상기 하부 반사층과 형성된 단차에 의해 입사광을 반사 또는 회절시키는 리본 구조물;
    상기 기판과 상기 리본 구조물 사이에 위치하고, 상기 리본 구조물의 중앙 부분을 상하로 구동시키는 제1 구동 수단; 및
    상기 리본 구조물 상에 위치하고, 상기 리본 구조물의 중앙 부분을 상하로 구동시키기 위한 상하 구동력을 제공하는 제2 구동 수단을 포함하는 복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 상에 적층되며, 상기 하부 반사층이 도포되는 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 구동 수단은
    상기 기판의 양단에 위치하며, 박막의 압전층을 포함하여 상기 압전층의 양측에 전압이 인가되면 수축 및 팽창에 의해 상기 상하 구동력을 제공하는 제1 압전체인 것을 특징으로 하는 복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 압전체는
    제1 하부 전극;
    상기 제1 하부 전극 상에 위치하며, 양측에 전압이 인가되면 수축 및 팽창에 의해 상기 상하 구동력을 제공하는 제1 압전층; 및
    상기 제1 압전층 상에 위치하며, 상기 제1 하부 전극 간에 상기 상하 구동력을 제공하기 위한 압전 전압이 인가되는 제1 상부 전극을 포함하는 복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 구동 수단은
    상기 리본 구조물의 양단에 위치하며, 박막의 압전층을 포함하여 상기 압전층의 양측에 전압이 인가되면 수축 및 팽창에 의해 상기 상하 구동력을 제공하는 제2 압전체인 것을 특징으로 하는 복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 압전체는
    제2 하부 전극;
    상기 제2 하부 전극 상에 위치하며, 양측에 전압이 인가되면 수축 및 팽창에 의해 상기 상하 구동력을 제공하는 제2 압전층; 및
    상기 제2 압전층 상에 위치하며, 상기 제2 하부 전극 간에 상기 상하 구동력을 제공하기 위한 압전 전압이 인가되는 제2 상부 전극을 포함하는 복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 리본 구조물에는 오픈홀이 형성된 것을 특징으로 하는 복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 절연층과 상기 제1 구동 수단 사이에 위치하고, 상기 리본 구조물의 중앙 부분의 하면에 위치하는 부분이 식각되어 상기 구동 공간을 생성하며, 상기 구조물층을 지지하는 희생층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 리본 구조물에 적층되어 상기 하부 반사층과 형성된 단차에 의해 입사광을 반사 또는 회절 시키는 상부 반사층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 구동 소자를 가진 광변조기 소자.
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