KR19980077658A - 광전류를 차단할 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법 - Google Patents

광전류를 차단할 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR19980077658A
KR19980077658A KR1019970014857A KR19970014857A KR19980077658A KR 19980077658 A KR19980077658 A KR 19980077658A KR 1019970014857 A KR1019970014857 A KR 1019970014857A KR 19970014857 A KR19970014857 A KR 19970014857A KR 19980077658 A KR19980077658 A KR 19980077658A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
forming
active matrix
membrane
lower electrode
Prior art date
Application number
KR1019970014857A
Other languages
English (en)
Inventor
이근우
Original Assignee
배순훈
대우전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 배순훈, 대우전자 주식회사 filed Critical 배순훈
Priority to KR1019970014857A priority Critical patent/KR19980077658A/ko
Publication of KR19980077658A publication Critical patent/KR19980077658A/ko

Links

Landscapes

  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

광 전류를 차단할 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법이 개시되어 있다. 상기 방법은, M×N(M, N은 정수)개의 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스의 상부에 복수 개의 층을 갖는 드레인 패드를 형성하는 단계, 상기 드레인 패드 및 상기 액티브 매트릭스의 상부에 멤브레인을 형성하는 단계, 상기 멤브레인의 상부에 하부 전극을 형성하는 단계, 상기 하부전극의 상부에 변형층을 형성하는 단계, 상기 변형층의 상부에 상부 전극을 형성하는 단계, 그리고 상기 상부 전극, 상기 변형층, 상기 하부 전극 및 상기 멤브레인을 패터닝하는 단계를 포함한다. 상기 방법에 따르면, 복수 개의 층으로 구성된 드레인 패드를 광원으로부터 입사되는 광속을 차단할 수 있도록 액티브 매트릭스 상에 넓게 형성함으로써, 이러한 광속으로 인하여 발생하는 광전류를 차단할 수 있다.

Description

광전류를 차단할 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법
본 발명은 박막형 광로 조절 장치인 AMA(Actuated Mirror Arrays)의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광원으로부터 입사되는 광속으로 인하여 발생하여 액티브 매트릭스(active matrix)에 흐르게 되는 광전류(photo current)를 차단할 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 광속을 조절하여 화상을 형성할 수 있는 광로 조절 장치는 크게 두 종류로 구분된다. 그 한 종류는 직시형 화상 표시 장치로서 CRT(Cathode Ray Tube) 등이 있으며, 다른 한 종류는 투사형 화상 표시 장치로서 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display：LCD), 또는 DMD(Deformable Mirror Device), AMA 등이 이에 해당한다. 상기 CRT 장치는 화상의 질은 우수하지만 화면의 대형화에 따라 장치의 중량과 용적이 증가하며 그 제조 비용이 상승하게 되는 문제점이 있다. 이에 비하여 액정 표시 장치(LCD)는 광학적 구조가 간단하여 얇게 형성할 수 있어 그 중량 및 용적을 줄일 수 있는 장점이 있다. 그러나 상기 액정 표시 장치(LCD)는 입사되는 광속의 편광으로 인하여 1∼2％의 광효율을 가질 정도로 효율이 저하되며, 액정 물질의 응답 속도가 느리고 내부가 과열되기 쉬운 문제점이 있다.
따라서 상기 문제점들을 해결하기 위하여 DMD(Deformable Mirrors Device), 또는 AMA 등의 화상 표시 장치가 개발되었다. 현재, DMD 장치가 5％ 정도의 광효율을 가지는 것에 비하여 AMA 장치는 10％ 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. 이러한 미합중국 특허 제5,126,836호(issued to Gregory Um)에 개시된 AMA의 엔진 시스템의 개략도를 도 1에 도시하였다.
도 1에 도시한 바와 같이, 광원(1)으로부터 입사된 광속은 제1 슬릿(3) 및 제1 렌즈(5)를 지나면서 R·G·B(Red·Green·Blue) 표색계에 따라 분광된다. 상기 R·G·B 별로 분광된 광속은 각기 제1 거울(7), 제2 거울(9) 및 제3 거울(11)에 의하여 반사되어 각각의 거울에 대응하여 설치된 AMA 소자들(13)(15)(17)로 입사된다. 상기 R·G·B 별로 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 제2 렌즈(19) 및 제2 슬릿(21)을 통과한 후, 투영렌즈(23)에 의하여 스크린(도시되지 않음)에 투영되어 화상을 맺게 된다. 상기 변형부의 구성 물질로서는 PZT(Pb(Zr, Ti)O3) 나 PLZT((Pb, La)(Zr, Ti)O3)등의 압전 물질이 이용된다. 또한, PMN(Pb(Mg, Nb)O3) 등의 전왜 물질을 상기 변형부의 구성 재료로서 사용할 수 있다
이러한 광로 조절 장치인 AMA는 크게 벌크(bulk)형과 박막(thin film)형으로 구분된다. 상기 벌크형 광로 조절 장치는 미합중국 특허 제5,085,497호(issued to Gregory Um et al.)에 개시되어 있다. 벌크형 광로 조절 장치는 다층 세라믹을 얇게 절단하여 내부에 금속 전극이 형성된 세라믹 웨이퍼(wafer)를 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(active matrix) 상에 장착한 후, 쏘잉(sawing) 방법으로 가공하고 그 상부에 거울을 설치하여 이루어진다. 그러나 벌크형 광로 조절 장치는 설계 및 제조에 있어서 높은 정밀도가 요구되고 변형부의 응답 속도가 느리다는 문제점이 있다. 이에 따라 반도체 공정을 이용하여 제조할 수 있는 박막형 광로 조절 장치가 개발되었다.
상기 박막형 광로 조절 장치는 본 출원인이 1995년 5월 26일 특허출원한 특허출원 제95-13352호(발명의 명칭：광로 조절 장치의 제조 방법)에 개시되어 있다.
도 2는 상기 선행 출원에 기재된 광로 조절 장치의 평면도를 도시한 것이고, 도 3은 도 2에 도시한 장치를 A­A′선으로 자른 단면도를 도시한 것이며, 도 4a 내지 도 4d는 도 3에 도시한 장치의 제조 공정도이며, 도 5는 도 3에 도시한 장치 중 액티브 매트릭스 상에 패드를 형성한 상태를 나타내는 평면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 광로 조절 장치는 액티브 매트릭스(31)와 상기 액티브 매트릭스(31)의 상부에 형성된 액츄에이터(actuator)(37)를 포함한다.
상기 액티브 매트릭스(31)는 내부에 M×N(M, N은 정수)개의 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장되어 있으며, 일측 상부에는 패드(33)가 형성된다. 상기 액츄에이터(37)는 멤브레인(membrane)(39), 멤브레인(39)의 상부에 형성된 하부 전극(bottom electrode)(41), 하부 전극(41)의 상부에 형성된 변형층(active layer)(43), 변형층(43)의 상부에 형성된 상부 전극(top electrode)(45), 그리고 상기 멤브레인(39) 중 하부에 패드(33)가 형성된 부분에 수직하게 형성된 플러그(plug)(34)를 포함한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 상기 멤브레인(39) 평면은 액츄에이터(37)의 중앙부를 중심으로 일측에는 사각형 형상의 오목한 부분이 형성되어 있으며, 타측에는 상기 오목한 부분에 대응하는 사각형 형상의 돌출부가 형성된다. 상기 멤브레인(39)의 오목한 부분에 인접하는 액츄에이터의 멤브레인의 돌출부가 끼워지고, 상기 멤브레인(39)의 돌출부가 인접하는 액츄에이터의 오목한 부분에 끼워진다. 또한, 도 3을 참조하면, 상기 멤브레인(39)의 단면은 일측이 액티브 매트릭스(31) 중 패드(33)가 형성된 부분의 상부에 접촉되며, 타측이 에어 갭(air gap)(35)을 개재하여 상기 액티브 매트릭스(31)와 평행하도록 형성된다.
이하 상기 광로 조절 장치의 제조 방법을 도면을 참조하여 설명한다. 도 4a 내지 도 4d에 있어서, 도 3과 동일한 부재들에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용한다.
도 4a를 참조하면, 먼저 M×N(M, N은 정수)개의 MOS 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장된 액티브 매트릭스(31)의 일측 상부에 상기 트랜지스터들과 전기적으로 연결되는 패드(33)를 형성한다. 상기 액티브 매트릭스(31)는 실리콘(Si) 등의 반도체로 이루어진다. 또한 유리, 또는 알루미나(alumina)(Al2O3) 등의 절연 물질을 사용하여 액티브 매트릭스(31)를 형성할 수 있다. 이어서, 상기 액티브 매트릭스(31) 및 패드(33)의 상부에 1．0∼2．0㎛ 정도의 두께를 가지는 희생층(sacrificial layer)(36)을 적층한다. 상기 희생층(36)은 인 실리케이트 유리(Phospho-Silicate Glass：PSG)를 스핀 코팅(spin coating) 방법으로 형성한다. 상기와 같이 희생층(36)을 형성한 후, 상부에 패드(33)가 형성된 액티브 매트릭스(31)의 일부가 노출되도록 상기 희생층(36)을 패터닝(patterning)한다.
도 4b를 참조하면, 상기 희생층(36)의 상부 및 상기 노출된 액티브 매트릭스(31)의 상부에 질화물(nitride)을 스퍼터링(supttering) 방법, 또는 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition：CVD) 방법으로 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께를 가지도록 멤브레인(39)을 적층한다. 이어서, 상기 멤브레인(39) 중 하부에 패드(33)가 형성되어 있는 부분에 통상의 포토리쏘그래피(photolithography) 방법에 의해 상기 패드(33)의 일부가 노출되게 개구부(opening)를 형성한다. 계속하여, 상기 개구부를 통하여 상기 멤브레인(39)으로부터 패드(33)까지 수직하게 플러그(34)를 형성한다. 상기 플러그(34)는 리프트 오프(lift-off) 방법을 이용하여 형성한다. 플러그(34)는 텅스텐(W), 또는 티타늄(Ti) 등의 전기 전도성이 양호한 금속을 사용하여 상기 패드(33)와 전기적으로 연결되도록 한다.
그리고, 신호 전극인 하부 전극(41)을 상기 멤브레인(39) 및 플러그(34)의 상부에 적층한다. 상기 하부 전극(41)은 백금(Pt), 또는 백금-티타늄(Pt-Ti) 등의 금속을 진공 증착(vacuum evaporation), 또는 스퍼터링 방법에 의하여 500∼2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 하부 전극(41)은 플러그(34)를 통하여 패드(33)와 전기적으로 연결된다. 따라서, 화상 신호는 액티브 매트릭스(31)에 내장된 트랜지스터로부터 상기 패드(33) 및 플러그(34)를 통하여 하부 전극(41)에 인가된다.
도 4c를 참조하면, 변형층(43)은 상기 하부 전극(41)의 상부에 적층된다. 상기 변형층(43)은 PZT(Pb(Zr, Ti)O3), 또는 PLZT((Pb, La)(Zr, Ti)O3) 등의 압전 물질을 졸-겔(Sol-Gel)법이나 스퍼터링, 또는 화학 기상 증착(CVD) 방법에 의하여 1．0∼ 2．0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 또한, 상기 변형층(43)은 PMN(Pb(Mg, Nb)O3) 등의 전왜 물질을 사용하여 형성할 수 있다. 이어서, 상기 변형층(43)의 상부에 공통 전극인 상부 전극(45)을 적층한다. 상기 상부 전극(45)에는 바이어스 전압이 인가되며, 동시에 상부 전극(45)은 광원으로부터 입사되는 광속을 반사하는 거울로도 기능한다. 그러므로, 상기 상부 전극(45)은 전기 전도성 및 반사 특성이 우수한 알루미늄(Al), 또는 은(Ag) 등의 금속을 스퍼터링, 또는 진공 증착 방법에 의하여 500∼2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 계속하여, 포토리쏘그래피 방법을 이용하여 상기 상부 전극(45), 변형층(43), 하부 전극(41) 그리고 멤브레인(39)를 차례로 패터닝한다. 이 때, 상기 상부 전극(45)의 상부 및 측부와 변형층 하부전극 및 멤브레인의 측브를 덮도록 포토 레지스트(photo resist) 보호층(47)을 형성한다.
도 4d를 참조하면, 상기 희생층(36)의 일부가 노출되도록 상기 포토레지스트 보호층(47)을 패터닝한 후, 상기 희생층(36)을 플루오르화 수소(HF) 증기를 사용하여 식각한다. 상기 희생층(36)이 식각된 부분에는 에어 갭(35)이 형성된다. 이어서, 상기 에어 갭(35) 내에 잔존하는 식각 용액을 제거하기 위하여 상기 결과물을 세정하고 건조시킨 후, 포토레지스트 보호층(47)을 제거하여 박막형 광로 조절 장치를 완성한다.
그러나, 상술한 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 광원으로부터 입사되는 광속이 상기 광속을 반사하는 상부 전극 뿐만 아니라 액티브 매트릭스 상의 상부 전극이 형성된 부분을 제외한 부분에도 입사됨으로 인하여 액티브 매트릭스에 내장된 트랜지스터로 광전류가 흘러 소자가 오동작을 일으키거나 동작하지 않게 되는 문제점이 있다. 즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 액티브 매트릭스(31) 상에 패드(33)가 작게 형성됨으로써, 패드(33)가 형성된 부분을 제외한 부분(빗금친 부분 참조)에 광속이 입사하게 되어 액티브 매트릭스(31) 내로 광전류가 흐르게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 드레인 패드를 광원으로부터 입사되는 광속을 차단할 수 있도록 액티브 매트릭스 상에 넓게 형성함으로써, 이러한 광속으로 인하여 발생하는 광전류를 차단할 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 제공함에 있다.
도 1은 종래의 광로 조절 장치의 엔진 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 출원인이 선행 출원한 광로 조절 장치의 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시한 장치를 A-A′선으로 자른 단면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 도 3에 도시한 장치의 제조 공정도이다.
도 5는 도 3에 도시한 장치 중 액티브 매트릭스 상에 패드를 형성한 상태를 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 평면도이다.
도 7은 도 6에 도시한 장치를 B­B' 선으로 자른 단면도이다.
도 8a 내지 도 8g는 도 7에 도시한 장치의 제조 공정도이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
90 : 액티브 매트릭스 93 : 드레인 패드
96 : 보호층 99 : 식각 방지층
100 : 액츄에이터 102 : 제1 에어 겝
105 : 제1 희생층 108 : 멤브레인
111 : 하부 전극 114 : 변형층
117 : 상부 전극 120 : 비어 홀
123 : 비어 컨택 126 : 제2 희생층
132 : 거울 135 : 거울 포스트
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
M×N(M, N은 정수)개의 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스의 상부에 상기 트랜지스터를 가리도록 복수 개의 층을 갖는 드레인 패드를 형성하는 단계;
상기 드레인 패드 및 상기 액티브 매트릭스의 상부에 멤브레인을 형성하는 단계;
상기 멤브레인의 상부에 하부 전극을 형성하는 단계;
상기 하부전극의 상부에 변형층을 형성하는 단계;
상기 변형층의 상부에 상부 전극을 형성하는 단계; 그리고
상기 상부 전극, 상기 변형층, 상기 하부 전극 및 상기 멤브레인을 패터닝하는 단계를 포함하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 제공한다.
상술한 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 상부 전극에는 TCP의 패드 및 AMA 패널의 패드를 통하여 바이어스 전압이 인가된다. 동시에 상기 TCP의 패드 및 AMA 패널의 패드를 통하여 전달된 화상 신호는 상기 액티브 매트릭스에 내장된 트랜지스터와 드레인 패드 및 비어 컨택을 통하여 하부 전극에 인가된다. 따라서, 상기 상부 전극과 하부 전극 사이에 전계가 발생하며, 이 전계에 의하여 상부 전극과 하부 전극 사이의 변형층이 변형을 일으킨다. 상기 변형층은 각각 전계에 대하여 수직한 방향으로 수축하며, 따라서, 상기 변형층 및 멤브레인을 포함하는 액츄에이터는 소정의 각도를 가지고 휘어진다. 광원으로부터 입사되는 광속을 반사하는 거울은 상기 액츄에이터의 상부에 형성되어 있으므로 상기 액츄에이터와 같은 각도로 경사지게 된다. 이에 따라, 거울은 입사되는 광속을 소정의 각도로 반사하며, 반사된 광속은 슬릿을 통과하여 스크린에 화상을 맺을 수 있다.
본 발명에 따른 상기 광로 조절 장치의 제조 방법에 따르면, 3 개의 층으로 구성되며, 액티브 매트릭 상에 형성된 하나의 소자의 하부를 거의 덮을 수 있도록 넓은 면적을 가지는 드레인 패드를 형성함으로써, 광원으로부터 입사되는 광속이 상부 전극 뿐만 아니라 상 부전극이 형성된 부분을 제외한 부분에도 입사됨으로 인하여, 액티브 매트릭스에 광전류가 흐르게 되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 액티브 매트릭스 내의 실리콘이 상기 액티브 매트릭스 내부로부터 외방 확산되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 상세하게 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 평면도를 도시한 것이며, 도 7은 도 6에 도시한 장치를 B­B′선으로 자른 단면도를 도시한 것이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치는 액티브 매트릭스(90)와 액티브 매트릭스(90)의 상부에 형성된 액츄에이터(100)를 포함한다. M×N(M, N은 정수) 개의 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터가 매트릭스 형태로 내장되고, 일측 상부에 드레인 패드(drain pad)(93)가 형성된 상기 액티브 매트릭스(90)는, 상기 액티브 매트릭스(90) 및 상기 드레인 패드(93)의 상부에 형성된 보호층(passivation layer)(96), 보호층(96)의 상부에 형성된 식각 방지층(etch stop layer)(99)을 포함한다.
상기 액티브 매트릭스(90)는, M×N개의 MOS 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장된 실리콘(Si) 등으로 이루어진 반도체 웨이퍼(wafer)이며, LCD 패널 상에 사용되는 액티브 매트릭스와 구조상 유사하다. 또한, 상기 액티브 매트릭스(90)는 유리나 알루미나(Al2O3) 등의 절연 물질로 구성될 수 있다. 상기 액티브 매트릭스(90)의 상부에는 각각의 트랜지스터와 전기적으로 연결된 드레인 패드(93)가 형성된다. 상기 드레인 패드(93)는 제1 질화 티타늄(TiN)층, 텅스텐(W)층 및 제2 질화 티타늄층 등의 3개의 층으로 이루어지며, 상기 액티브 매트릭스(90) 내로 입사되는 광속을 차단하기 위하여, 각각의 화소 하부의 액티브 매트릭스(90)를 덮을 수 있도록 종래의 패드에 비하여 훨씬 넓은 넓이를 가진다.
트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(90)를 보호하는 상기 보호층(96)은 인 실리케이트 유리(PSG)로 이루어지며, 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께를 가진다. 식각 방지층(99)은 질화물(nitride)로 구성되며, 1000∼2000Å 정도의 두께를 가진다. 상기 시각 방지층(99)은 후속하는 식각 공정 동안 보호층(96) 및 액티브 메트릭스(90)가 식각되어 손상을 입는 것을 방지한다.
상기 액츄에이터(100)는, 일측이 상기 식각 방지층(99)에 접촉되며 타측이 제1 에어 갭(102)을 개재하여 식각 방지층(99)과 평행하게 형성된 단면을 갖는 멤브레인(108), 멤브레인(108)의 상부에 형성된 하부 전극(111), 하부 전극(111)의 상부에 형성된 변형층(114), 변형층(114)의 상부에 형성된 상부 전극(117), 상기 변형층(114)으로부터 하부 전극(111), 멤브레인(108), 식각 방지층(99) 및 보호층(96)을 통하여 드레인 패드(93)의 상부까지 수직하게 형성된 비어 홀(via hole)(120), 그리고 비어 홀(120)의 내부에 하부 전극(111)과 드레인 패드(93)가 연결되도록 형성된 비어 컨택(via contact)(123)을 포함한다.
질화물로 구성되어 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께를 갖는 상기 멤브레인(108)의 평면은, 일측이 중앙부에 사각형 형상의 오목한 부분을 가지며, 이러한 사각형 형상의 오목한 부분이 양쪽 가장자리로 갈수록 계단형으로 넓어지는 형상을 가지며, 타측은 인접한 액츄에이터의 멤브레인의 계단형으로 넓어지는 오목한 부분에 대응하도록 계단형으로 좁아지는 돌출부를 갖는다. 따라서, 상기 멤브레인(108)의 돌출부는 인접한 멤브레인의 오목한 부분에 끼워지고, 상기 멤브레인(108)의 오목한 부분에 인접한 멤브레인의 돌출부가 끼워져서 형성된다.
하부 전극(111)은 백금(Pt), 탄탈륨(Ta), 또는 백금-탄탈륨(Pt-Ta) 등의 금속으로 이루어지며, 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께를 가진다. 신호 전극인 하부 전극(111)에는 화상 신호가 액티브 매트릭스(90)에 내장된 트랜지스터로부터 드레인 패드(93) 및 비어 컨택(123)을 통하여 인가된다. 변형층(114)은 PZT, 또는 PLZT 등의 압전 물질로 만들어지며, 0．1∼1．0㎛, 바람직하게는 0．4㎛ 정도의 두께를 정도의 두께를 가진다. 상부 전극(117)은 백금, 탄탈륨, 알루미늄, 또는 은 등의 금속으로 구성된다. 공통 전극인 상부 전극(117)에는 바이어스 전압이 인가된다. 상부 전극(117)에 바이어스 전압이 인가되고, 동시에 하부 전극(111)에 화상 신호가 인가되면 상부 전극(117)과 하부 전극(111) 사이에 전계가 발생한다. 이러한 전계에 의하여 상기 변형층(114)이 틸팅(tilting)을 일으키며, 따라서 변형층(114)을 포함하는 액츄에이터(100)가 소정의 각도로 구동하게 된다.
상기 상부 전극(117)의 일측 상부에는 거울 포스트(135)가 형성되며, 거울 포스트(135)에 일측 하부가 접촉되며 타측이 제2 에어 갭(129)을 개재하여 상부 전극(117)과 평행하게 거울(132)이 형성된다. 백금, 알루미늄, 또는 은 등의 금속으로 이루어지며, 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께를 갖는 거울(132)은 광원으로부터 입사되는 광속을 반사하는 역할을 한다.
이하 상술한 본 벌명의 일실시예에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 8a 내지 도 8g는 도 7에 도시한 박막형 광로 조절 장치의 제조 공정도이다. 도 8a 내지 도 8g에 있어서, 도 7과 동일한 부재들에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용한다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 먼저, 집적도를 높일 수 있는 특징을 가지며 반도체 기억 소자로서 대규모 집적 회로에 널리 쓰이는 MOS 트랜지스터, 예를 들어 P형(P-type) MOS 트랜지스터가 M×N(M, N은 정수)개로 내장되어 있는 액티브 매트릭스(90)를 제공한다. 바람직하게는, 상기 액티브 매트릭스(90)는 실리콘(Si)과 같은 반도체로 이루어진다.
다음에는, 상기 액티브 매트릭스(90) 상부에 드레인 패드(93)를 형성한다. 드레인 패드(33)는 먼저, 질화 티타늄을 저압 화학 기상 증착(Low Pressure CVD : LPCVD) 방법, 또는 스퍼터링 방법을 이용하여 1200∼1500Å 정도의 두께를 가지도록 증착하여 제1 질화 티타늄층(도시되지 않음)을 형성한다. 이어서, 상기 증착된 제1 질화 티타늄층을 800∼900℃, 바람직하게는 850℃의 온도에서 5∼10분, 바람직하게는 10분 동안 열처리하여 델타-질화티타늄(δ-TiN)을 입방체 질화티타늄(cubic TiN)으로 상변이 시킨다. 다음에, 상기 제1 질화 티타늄층의 상부에 텅스텐(W)을 스퍼터링 방법을 이용하여 1200∼1500Å 정도의 두께를 가지도록 하여텅스텐층(도시되지 않음)을 형성한다. 그리고, 상기 텅스텐층의 상부에 역시 질화 티타늄을 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법, 또는 스퍼터링 방법을 이용하여 1200∼1500Å 정도의 두께를 가지도록 증착하여 제2 질화 티타늄층(도시되지 않음)을 형성함으로써, 드레인 패드(93)를 완성한다. 종래에는 드레인 패드가 좁게 형성되어 광원으로부터 입사되느 광속이 상부 전극이 형성된 부분을 제외한 부분에도 입사되며, 이로 인하여 액티브 매트릭스 내에 광전류가 흐르게 되어 소자의 동작 불량이 야기되는 경우가 많았다. 그러나, 본 발명에서는, 상기와 같이 3 개의 층으로 구성되며, 액티브 매트릭(90) 상에 형성된 하나의 소자의 하부를 거의 덮을 수 있도록 넓은 면적을 가지는 드레인 패드(93)를 형성함으로써, 광원으로부터 입사되는 광속이 상부 전극(117) 뿐만 아니라 상부전극(117)이 형성된 부분을 제외한 부분(도 8b 빗금친 부분 참조)에도 입사됨으로 인하여, 액티브 매트릭스(90)에 광전류가 흐르게 되는 것을 방지하며, 실리콘(Si)이 상기 액티브 매트릭스(90) 내부로부터 외방 확산되는 것을 방지한다.
보호층(96)은 상기 드레인 패드(93) 및 액티브 매트릭스(90)의 상부에 적층된다. 상기 보호층(96)은 인 실리케이트 유리(PSG)를 화학 기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께를 갖도록 형성한다. 상기 보호층(96)은 액티브 매트릭스(90)가 후속하는 공정 동안 손상되는 것을 방지한다. 상기 보호층(96)의 상부에는 질화물로 이루어진 식각 방지층(99)이 1000∼2000Å 정도의 두께로 적증된다. 상기 식각 방지층(99)은 박막을 증착시키는 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 공정을 이용하여 증착시킨다. 즉, 저압(200∼700㎜ torr)의 반응 용기 내에서 열 에너지에 의한 화학 반응을 이용하여 보호층(96) 위에 질화물을 증착시킴으로써, 식각 방지층(99)을 형성한다. 상기 식각 방지층(99)은 후속하는 식각 공정 동안 액티브 매트릭스(90) 및 보호층(96)이 식각되는 것을 방지한다.
상기 식각 방지층(99) 상에 제1 희생층(sacrificial layer)(105)을 증착시킨다. 상기 제1 희생층(105)은 액츄에이터(100)를 형성하기 위한 적층을 용이하게 하는 기능을 수행하며, 액츄에이터(100)가 형성된 후에는 플루오르화 수소(HF) 증기에 의해서 제거된다. 제1 희생층(105)은 인(P)의 농도가 높은 인 실리케이트 유리(PSG)를 대기압 화학 기상 증착(Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition：APCVD) 방법을 이용하여 0．5∼2．0㎛ 정도의 두께로 형성된다. 즉, 대기압(760㎜ torr) 하의 반응 용기 내에서 열 에너지에 의한 화학 반응을 이용하여 제1 희생층(105)을 증착시킨다. 이 때, 상기 제1 희생층(105)은 트랜지스터들이 내장된 액티브 매트릭스(90)의 표면을 덮고 있으므로, 그 표면의 평탄도가 매우 불량하다. 따라서, 알코올-기지 솔벤트에 혼합된 실록산, 또는 실리케이트로 이루어진 스핀 온 글래스(Spin On Glass：SOG)를 이용하거나 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 이용하여 제1 희생층(105)의 표면을 평탄화시킨다.
이어서, 건식 식각 공정 또는 습식 식각 공정을 이용하여 상기 제1 희생층(105)을 패터닝하여, 액츄에이터(100)의 지지부가 형성될 위치를 만들기 위하여 식각 방지층(99)의 일부를 노출시킨다. 즉, 예를 들어 플루오르화 수소(HF)와 같은 식각 용액을 이용하여 제1 희생층(105)을 식각하거나, 또는 플라즈마(plasma)나 이온 빔(ion beam)을 이용하여 제1 희생층(105)을 식각하여 액츄에이터(100)의 지지부가 형성될 위치를 만든다.
도 8c를 참조하면, 상기와 같이 액츄에이터(100)의 지지부 형성 위치를 만든 후, 제1 희생층(105) 및 노출된 식각 방지층(99)의 상부에 질화물로 이루어진 멤브레인(108)을 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께로 형성한다. 상기 멤브레인(108)은 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법을 이용하여 증착시킨다. 이때, 저압의 반응 용기 내에서 반응성 가스의 비(ratio)를 시간별로 변화시키면서 멤브레인(108)을 형성함으로서 멤브레인(108) 내부의 스트레스(stress)를 조절한다.
상기 멤브레인(108)의 상부에는 신호 전극인 하부 전극(111)이 적층된다. 하부 전극(111)은 백금, 탄탈륨, 또는 백금-탄탈륨 등의 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이어서, 하부 전극(111)을 각각의 화소 별로 분리하기 위하여 Iso-Cutting을 한다. 하부 전극(111)의 상부에는 변형층(114)이 적층된다. 변형층(114)은 졸-겔(Sol-Gel)법, 스퍼터링 방법, 또는 화학 기상 증착 방법을 이용하여 PZT, 또는 PLZT 등의 압전 물질을 적층하여 형성된다. 상기 변형층(114)은 0．1∼1．0㎛, 바람직하게는 0．4㎛ 정도의 두께를 갖도록 형성된다. 게속하여, 상기 변형층(114)을 급속 열처리(Rapid Thermal Annealing：RTA) 방법을 이용하여 열처리하여 상변이 시킨다. 변형층(114)의 상부에는 백금, 탄탈륨,알루미늄, 또는 은 등의 금속으로 구성된 상부 전극(117)이 형성된다. 공통 전극인 상부 전극(117)은 스퍼터링 방법을 이용하여 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께를 가지게 형성한다.
계속하여, 상기 상부 전극(117), 변형층(114) 및 하부 전극(111)을 차례로 소정의 화소 형상으로 패터닝한다. 즉, 상부 전극(117) 의 상부에 식각될 재료에 대해서 내성을 갖는 포토 레지스트(photo resist)층(도시되지 않음)을 형성한 후, 상기 상부 전극(117)을 패터닝한다. 이어서, 상기 상부 전극(117)과 변형층(114)의 상부에 포토 레지스트층(도시되지 않음)을 재차 형성한 후, 상기 변형층(114)을 패터닝한다. 이와 같은 방식으로 하부 전극(113) 소정의 화소 형상으로 패터닝한다.
도 8d를 참조하면, 전술한 바와같이 패터닝이 완료된 후, 상기 변형층(114)으로부터 하부 전극(111), 멤브레인(108), 식각 방지층(99) 및 보호층(96)을 순차적으로 식각하여, 상기 드레인 패드(93)가 노출되도록 수직하게 비어 홀(120)을 형성한다. 이어서, 스퍼터링 방법을 이용하여 상기 비어 홀(120) 내부에 비어 컨택(123)을 형성한다. 비어 컨택(123)은 도전성이 좋은 텅스텐(W), 또는 티타늄(Ti) 등의 금속을 사용하여 하부 전극(111)과 드레인 패드(93)가 전기적으로 연결되게 한다. 따라서, 화상 신호는 액티브 매트릭스(90)에 내장된 트랜지스터로부터 드레인 패드(93) 및 비어 컨택(123)을 통하여 신호 전극인 하부 전극(111)에 인가된다.
상기와 같이 비어 컨택(123)을 형성한 후, 장치를 보호하기 위해 포토레지스트층(도시되지 않음)을 도포한 후, 제1 희생층(105)을 플루오르화 수소(HF) 증기를 이용하여 제거한다. 이어서, 상기 포토레지스트 보호층을 제거한 후, 남아 있는 식각 용액을 제거하기 위하여 헹굼(rinsing) 및 건조(drying) 처리를 수행한다. 이와 같이 제1 희생층(105)이 제거되면 제1 에어 갭(102)이 형성된다.
도 8e를 참조하면, 전술한 바와 같이 제1 에어 갭(29)을 형성한 후, 결과물 전면에 제2 희생층(126)을 형성한다. 상기 제2 희생층(126)은 거울(132)의 장착을 용이하게 하고 거울(132)의 수평도를 향상시키는 기능을 수행하며, 거울(132)이 장착된 후에 제거된다. 바람직하게는, 상기 제2 희생층(126)은 유동성이 좋은 폴리머 등의 포토 레지스트를 스핀 코팅 방식으로 형성하며, 상기 제1 에어 갭(102)을 완전히 채우면서 상부 전극(117)을 기준으로 일정한 두께를 갖도록 도포한다. 이와 같이 액츄에이터(100)가 형성된 결과물 전면에 제2 희생층(126)을 도포하게 되면, 제1 에어 갭(102)에 상기 제2 희생층(126)이 채워지면서 평평한 표면을 형성하게 된다.
도 8f를 참조하면, 상기와 같이 제2 희생층(126)을 형성한 후, 상기 제2 희생층(126)을 패터닝하여, 상부 전극(117)의 일측 상부를 노출시킨다. 이어서, 상기 노출된 상부 전극(117)의 상부 및 제2 희생층(126)의 상부에 백금, 알루미늄, 또는 은 등의 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께로 적층한다. 그리고, 상기 스퍼터링된 백금, 알루미늄, 또는 은 등의 금속을 패터닝하여 거울 포스트(135) 및 거울(132)을 동시에 형성한다. 그러므로, 상기 거울(132)의 단면은 일측 하부가 상부 전극(117)의 일측 상부에 형성된 거울 포스트(135)에 의하여 지지되며, 타측이 상부 전극(117)과 평행한 평판의 형상을 가진다.
도 8g를 참조하면, 상기와 같이 거울(132)을 형성한 후, 상기 제2 희생층(126)을 산소 플라즈마(O2plasma)를 사용하여 제거한다. 그 결과, 거울(132)과 상부 전극(117) 사이에 제2 에어 갭(129)이 형성됨으로써, 거울(132)이 장착된 완전한 액츄에이터(100)가 완성된다.
전술한 바와 같이 액티브 매트릭스(90) 상부에 M × N개의 AMA 소자를 완성한 후, 크롬(Cr), 니켈(Ni), 또는 금(Au) 등의 금속을 스퍼터링 방법, 또는 증착(evaporation) 방법을 이용하여 액티브 매트릭스(90)의 하단에 증착시켜 저항 컨택(ohmic contact)(도시하지 않음)을 형성한다. 그리고, 후속하는 공통 전극인 상부 전극(117)에 바이어스 전압을 인가하고 신호 전극인 하부 전극(111)에 화상 신호를 인가하기 위한 TCP본딩을 대비하여 포토리쏘그래피 방법을 이용하여 액티브 매트릭스(90)를 자른다. 이 경우, 후속되는 공정을 대비하여 액티브 매트릭스(90)를 완전히 잘라 내지는 않고 소정의 두께까지만 잘라낸다. 이어서, AMA 패널(pannel)의 패드(도시되지 않음)와 TCP의 패드(도시되지 않음)를 연결하여 박막형 AMA 모듈(module)의 제조를 완성한다.
상술한 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 상부 전극(117)에는 TCP의 패드 및 AMA 패널의 패드를 통하여 바이어스 전압이 인가된다. 동시에 상기 TCP의 패드 및 AMA 패널의 패드를 통하여 전달된 화상 신호는 상기 액티브 매트릭스(90)에 내장된 트랜지스터와 드레인 패드(193) 및 비어 컨택(123)을 통하여 하부 전극(111)에 인가된다. 따라서, 상기 상부 전극(117)과 하부 전극(111) 사이에 전계가 발생하며, 이 전계에 의하여 상부 전극(117)과 하부 전극(111) 사이의 변형층(114)이 변형을 일으킨다. 상기 변형층(114)은 각각 전계에 대하여 수직한 방향으로 수축하며, 따라서, 상기 변형층(114) 및 멤브레인(108)을 포함하는 액츄에이터(100)는 소정의 각도를 가지고 휘어진다. 광원으로부터 입사되는 광속을 반사하는 거울(132)은 상기 액츄에이터(100)의 상부에 형성되어 있으므로 상기 액츄에이터(100)와 같은 각도로 경사지게 된다. 이에 따라, 거울(132)은 입사되는 광속을 소정의 각도로 반사하며, 반사된 광속은 슬릿을 통과하여 스크린에 화상을 맺을 수 있다.
본 발명에 따른 광로 조절 장치의 제조 방법에 따르면, 3 개의 층으로 구성되며, 액티브 매트릭 상에 형성된 하나의 소자의 하부를 거의 덮을 수 있도록 넓은 면적을 가지는 드레인 패드를 형성함으로써, 광원으로부터 입사되는 광속이 상부 전극 뿐만 아니라 상 부전극이 형성된 부분을 제외한 부분에도 입사됨으로 인하여, 액티브 매트릭스에 광전류가 흐르게 되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 액티브 매트릭스 내의 실리콘이 상기 액티브 매트릭스 내부로부터 외방 확산되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당업자에 의해 개량이나 변형이 가능하다.

Claims (6)

  1. M×N(M, N은 정수)개의 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스의 상부에 상기 트랜지스터를 가리도록 복수 개의 층을 갖는 드레인 패드를 형성하는 단계;
    상기 드레인 패드 및 상기 액티브 매트릭스의 상부에 멤브레인을 형성하는 단계;
    상기 멤브레인의 상부에 하부 전극을 형성하는 단계;
    상기 하부전극의 상부에 변형층을 형성하는 단계;
    상기 변형층의 상부에 상부 전극을 형성하는 단계; 그리고
    상기 상부 전극, 상기 변형층, 상기 하부 전극 및 상기 멤브레인을 패터닝하는 단계를 포함하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 드레인 패드를 형성하는 단계는, 질화 티타늄을 사용하여 제1 질화 티타늄층을 형성하는 단계, 상기 제1 질화 티타늄층의 상부에 텅스텐을 사용하여 텅스텐층을 형성하는 단계 및 상기 텅스텐층의 상부에 질화 티타늄을 사용하여 제2 질화 티타늄층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 질화 티타늄층을 형성하는 단계는, 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법, 또는 스퍼터링 방법을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 질화 티타늄층을 형성하는 단계는, 800∼900℃의 온도에서 5∼10분 동안 열처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 텅스텐층을 형성하는 단계는, 스퍼터링 방법을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
  6. 제2항에 있어서, 상기 제2 질화 티타늄층을 형성하는 단계는, 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법, 또는 스퍼터링 방법을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
KR1019970014857A 1997-04-22 1997-04-22 광전류를 차단할 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법 KR19980077658A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970014857A KR19980077658A (ko) 1997-04-22 1997-04-22 광전류를 차단할 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970014857A KR19980077658A (ko) 1997-04-22 1997-04-22 광전류를 차단할 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR19980077658A true KR19980077658A (ko) 1998-11-16

Family

ID=65954490

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970014857A KR19980077658A (ko) 1997-04-22 1997-04-22 광전류를 차단할 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR19980077658A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR19980077658A (ko) 광전류를 차단할 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법
KR100235607B1 (ko) 박막형 광로 조절장치의 제조방법
KR100244518B1 (ko) 박막형 광로 조절장치의 제조 방법
KR100209959B1 (ko) 박막형 광로 조절장치의 제조 방법
KR100248985B1 (ko) 박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법
KR100209960B1 (ko) 광효율을 향상시킬 수 있는 박막형 광로 조절장치의 제조 방법
JP3887424B2 (ja) 薄膜型光路調節装置及びその製造方法
KR100233371B1 (ko) 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법
KR100209961B1 (ko) 광효율을 향상시킬 수 있는 박막형 광로 조절 장치
KR100225586B1 (ko) 박막형 광로 조절 장치 모듈 및 그 제조 방법
KR100251308B1 (ko) 박막형광로조절장치및이의제조방법
KR100251101B1 (ko) 박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법
KR100235608B1 (ko) 저온에서 내식성이 향상된 멤브레인을 갖는 박막형 광로 조절장치의 제조방법
KR100233995B1 (ko) 박막형 광로 조절장치 모듈의 제조 방법
KR100244513B1 (ko) 박막형 광로 조절장치 및 이의 제조 방법
KR100251107B1 (ko) 박막형광로조절장치및그제조방법
KR100233370B1 (ko) 큰 구동 각도를 갖는 박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법
KR100251108B1 (ko) 매립된비어컨택을가지는박막형광로조절장치및그제조방법
KR100270991B1 (ko) 박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법
KR100238804B1 (ko) 광효율을 향상시킬 수 있는 박막형 광로 조절장치의 제조 방법
KR19980040067A (ko) 광효율을 향상시킬 수 있는 박막형 광로 조절 장치
KR19980077659A (ko) 형상 기억 합금을 이용한 박막형 광로 조절 장치
KR19980061488A (ko) 박막형 광로 조절 장치의 제조방법
KR19980069195A (ko) 안정한 액츄에이터를 갖는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법
KR19980061491A (ko) 박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid