KR100203631B1 - 광로 조절 장치의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광로 조절 장치에 관한 것으로서, 트랜지스터가 매트릭스 형태로 내장되고 표면에 각각의 트랜지스터에 전기적으로 연결된 패드를 갖는 구동기판의 상부에 상기 패드가 노출되도록 희생막을 형성하는 공정과, 상기 노출된 구동기판과 패드의 상부에 멤브레인을 형성하는 공정과, 상기 멤브레인의 소정 부분에 상기 패드가 노출시키는 개구를 형성하는 공정과, 상기 개구내에 플러그를 상기 패드와 전기적으로 연결되도록 형성하는 공정과, 상기 멤브레인의 상부의 소정 부분에 인접하는 액츄에이터들을 전기적으로 분리하는 전극분리영역을 형성하는 공정과, 상기 하부전극의 상부와 상기 전극분리영역에 변형부와 상부전극을 순차적으로 형성하는 공정과, 상기 상부전극으로 부터 상기 멤브레인 까지 상기 희생막이 노출되도록 식각하여 액츄에이터를 분리하는 공정과 , 상기 상부전극의 표면 및 액츄에이터의 측면에 보호막을 형성하는 공정과, 상기 상부전극의 크랙이 발생된 부분에 형성된 상기 보호막을 제거하여 보강영역을 형성하는 공정과, 상기 보강영역과 보호막의 상부에 상기 상부전극과 동일한 물질을 도포하는 공정과, 상기 희생막과 상기 보호막을 제거하여 보강부를 형성하는 공정을 포함한다. 따라서, 본 발명은 인접하는 액츄에이터들 사이를 전기적으로 분리하기 위해 하부전극을 분리하는 전극분리영역을 한정할 때 상부전극에 크랙이 발생되어 단락되는 것을 방지할 수 있다.
Description
제1도는 일반적인 광로 조절 장치의 평면도.
제2도는 제1도를 a-a선으로 자른 광로 조절 장치의 단면도.
제3a도 내지 d는 본 발명에 따른 광로 조절 장치의 제조공정도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
51 : 구동기판 53 : 패드
55 : 희생막 57 : 멤브레인
58 : 개구 59 : 플러그
61 : 하부전극 62 : 전극분리영역
63 : 변형부 65 : 상부전극
66 : 보호막 67 : 보강영역
68 : 보강부 69 : 에어갭
70 : 액츄에이터
본 발명은 투사형 화상 표시장치에 사용되는 광로 조절장치의 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 인접하는 액츄에이터들 사이를 전기적으로 분리하기 위해 하부전극을 분리하는 전극분리 영역을 한정할 때 상부전극에 크랙이 발생되어 단락되는 것을 방지 할 수 있는 광로 조절 장치의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 표시장치는 표시 방법에 따라 직시형 화상 표시장치와 투사형 화상 표시장치로 구분된다.
직시형 화상 표시장치는 CRT(Cathode Ray Tube) 등이 있는 데, 이러한 CRT 화상 표시장치는 화질은 좋으나 화면이 커짐에 따라 중량 및 두께의 증대되어 대화면을 구현하는 데 한계가 있고 가격이 비싸지는 문제점이 있다.
투사형 화상 표시장치는 액정표시장치 등이 있는 데, 이는 박형화가 가능하여 중량을 감소시킬 수 있다. 그러나, 상기 액정표시장치는 편광판에 의한 광의 손실이 크고 구동소자인 박막 트랜지스터가 화소 마다 형성되어야 하므로 개구율을 증가시키는 한계가 있으므로 광의 효율이 매우 낮으며 시야 각이 작은 문제점이 있다.
따라서, 미합중국 Aura사에 의해 새로운 광로조절장치인 액츄에이터 미러 어레이(Acutated Mirror Array : 이하, AMA라 칭함)에 의해 광로를 조절하여 화상을 표시할 수 있는 투사형 화상 표시장치가 개발되었다. 상기 AMA는 광원에서 발광된 백색광을 적색, 녹색 및 청색의 광으로 분리한 후, 이 색광을 엑츄에이터들로 이루어진 광로조절장치의 구동에 의해 광로를 변경시킨다. 상기에서 액츄에이터들은 화상신호에 의해 개별적으로 구동되어 상부에 실장된 거울들을 경사지게 하므로 각각의 색광의 광로를 변경시키고 나이프 에지 등의 광량을 조절하는 장치에 의해 색광의 량을 조절하여 화면으로 투사시킨다. 상기 액츄에이터들은 압전 세라믹 또는 전왜 세라믹으로 형성되어 화상 신호로 인가되는 전압에 의해 발생되는 전계에 의해 변형되어 실장된 거울들을 경사지게 한다.
상기 액츄에이터는 형태에 따라 벌크형(bulk type)과 박막형(thin film type)으로 구별된다.
상기 벌크형은 내부에 금속 전극들이 형성된 다층 세라믹을 상기 금속 전극들과 수직되는 방향으로 얇게 잘른 세라믹 웨이퍼를 구동기판에 실장한 후 쏘잉(sawing) 등으로 가공하고
각각의 액츄에이터들에 거울들을 실장한다. 상기 벌크형은 각각의 액츄에이터들을 쏘잉에 의해 분리하여야 하므로 공정 시간이 길며, 또한, 액츄에이터들의 응답 속도가 느린 문제점이 있었다.
따라서, 상기 벌크형의 문제점을 해결하기 위해 반도체 공정을 이용하여 제조가 가능하며, 응답 속도가 빠른 박막형의 액츄에이터가 대한민국의 대우전자에 의해 개발되었다.
제1도는 상술한 광로조절장치의 평면도이고, 제2도는 제1도를 a-a 선으로 자른 단면도이다.
광로 조절 장치는 구동기판(11) 및 액츄에이터(30)를 포함한다. 구동기판(11)은 유리 또는 알루미나(Al2O3)등의 절연물질, 또는 실리콘 등의 반도체로 이루어지며 M*N개의 트랜지스터(도시되지 않음)가 매트릭스 형태로 내장되어 있다. 또한, 구동기판(11)의 표면에 트랜지스터와 전기적으로 연결된 패드(13)가 형성되어 있는데, 각 트랜지스터마다 패드(13)가 연결되도록 형성되어 있다.
액츄에이터(30)는 멤브레인(17), 플러그(19), 하부전극(21), 변형부(23) 및 상부전극(25)으로 이루어져 이웃하는 액츄에이터들과 분리되어 있다.
멤브레인(17)은 절연물질로 1~2㎛정도의 두께로 구동기판(11) 상부의 소정부분이 접촉되도록 형성된다. 멤브레인(17)은 액츄에이터(30)의 중앙을 중심으로 일축에 2개의 레그(leg)가, 타측에 돌출부가 형성되는 데 , 레그는 타측이 액츄에이터(30)의 중앙에 일측 끝단과 일치되어 함께 '요(凹)'자의 형태를 이루고, 돌출부는 일측이 '철(凸)'자의 형태를 이룬다. 또한, 멤브레인(17)은 2개의 레그 사이의 오목한 부분에 일측에서 인접하는 액츄에이터의 돌출부가, 돌출부가 타측과 인접하는 액츄에이터의 레그들 사이의 오목한 부분에 끼어져 상보적으로 이루어진다.
플러그(19)는 구동기판(11)의 패드(13)위에 적층되어 있는 멤브레인(17)의 소정 부분에 형성된 개구(18)의 내부에 텅스텐(W) 또는 티타늄(Ti) 등의 금속을 채워져 패드(13)와 전기적으로 연결되게 형성된다.
하부전극(21)은 멤브레인(17)의 상부에 백금(Pt) 또는 백금/티타늄(Pt/Ti) 등으로 상기 플러그(19)와 전기적으로 연결되게 형성된다. 상기에서, 하부전극(21)은 전극분리영역(22)에 의해 인접하는 하부전극과 분리되어 전기적으로 이격되므로 상기 액츄에이터(30)를 인접하는 액츄에이터와 분리시킨다.
변형부(23)는 하부전극(21)의 상부에 적층되고 전극분리영역(22)을 채우도록 적층된다. 변형부(23)는 압전세라믹이나 전왜세라믹으로 형성된다.
상부전극(25)은 변형부(23)의 상부 표면에 알루미늄(Al) 또는 은(Ag) 등의 전기적 특성 및 반사특성이 양호한 금속으로 형성되며 인접하는 액츄에이터들의 상부전극과 공통으로 연결된다. 상기에서, 상부전극(25)은 하부전극(21)과의 전압 차이에 변형부(23)를 변형되게 한다.
그러나, 상술한 종래의 광로 조절 장치는 인접하는 액츄에이터들 사이를 전기적으로 분리하기 위해 하부전극을 분리하는 전극분리영역을 한정할 때 상부전극에 크랙이 발생되어 상부전극이 단락되는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명의 목적은 인접하는 액츄에이터들 사이를 전기적으로 분리하기 위해 하부전극을 분리하는 전극분리영역을 한정할 때 상부전극에 크랙이 발생되어 단락되는 것을 방지할 수 있는 광로 조절 장치의 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광로 조절 장치의 제조방법은 트랜지스터가 매트릭스 형태로 내장되고 표면에 각각의 트랜지스터에 전기적으로 연결된 패드를 갖는 구동기판의 상부에 상기 패드가 노출되도록 희생막을 형성하는 공정과, 상기 노출된 구동기판과 패드의 상부에 멤브레인을 형성하는 공정과, 상기 멤브레인의 소정 부분에 상기 패드가 노출시키는 개구를 형성하는 공정과 상기 개구 내에 플러그를 상기 패드와 전기적으로 연결되도록 형성하는 공정과, 상기 멤브레인의 상부의 소정 부분에 인접하는 액츄에이터들을 전기적으로 분리하는 전극분리영역을 형성하는 공정과, 상기 하부전극의 상부와 상기 전극분리영역에 변형부와 상부전극을 순차적으로 형성하는 공정과, 상기 상부전극으로부터 상기 멤브레인까지 상기 희생막이 노출되도록 식각하여 액츄에이터를 분리하는 공정과, 상기 상부전극의 표면 및 액츄에이터의 측면에 보호막을 형성하는 공정과, 상기 상부전극의 크랙이 발생된 부분에 형성된 상기 보호막을 제거하여 보강영역을 형성하는 공정과, 상기 보강영역과 보호막의 상부에 상기 상부전극과 동일한 물질을 도포하는 공정과, 상기 희생막과 상기 보호막을 제거하여 보강부를 형성하는 공정을 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제3도 (a)내지 (d)는 본 발명에 따른 광로 조절 장치의 제조 공정도이다.
제3도(a)를 참조하면, 표면에 트랜지스터들(도시되지 않음)이 매트릭스 형태로 내장되고, 이 트랜지스터들에 전기적으로 연결된 패드(pad : 53)를 갖는 구동기판(51) 상부의 전 표면에 PSG(Phospho-Silicate Glass) 등을 1~2㎛ 정도의 두께로 증착하여 희생막(55)을 형성한다. 상기에서, 구동기판(51)은 유리나 알루미나 등의 절연물질, 또는, 실리콘 등의 반도체기판으로 이루어진다. 그리고, 상기 희생막(55)을 통상의 포토리쏘그래피 방법에 의해 제거하여 패드(53)를 노출시킨다.
제3도(b)를 참조하면, 상기 구동기판(51)과 희생막(55)의 상부에 질화실리콘 또는 탄화실리콘 등의 규화물을 스퍼터링 또는 화학기상침적법 등의 방법으로 1~2㎛ 정도의 두께로 증착하여 멤브레인(57)을 형성한다. 그리고, 상기 패드(53)가 노출되도록 상기 멤브레인(57)의 소정 부분을 제거하야 개구(58)를 형성한 후, 이 개구(58)의 내부에 백금(Pt) 또는 백금/티타늄(Pt/Ti) 등의 전도성 금속을 채워 패드(53)와 전기적으로 연결되는 플러그(Plug : 59)를 형성한다. 계속해서, 멤브레인(57)의 상부 표면의 전도성 금속을 증착하여 플러그(59)와 전기적으로 연결되는 하부전극(61)을 백금(Pf) 또는 백금/티타늄(Pt/Ti)으로 스퍼터링 또는 진공증착으로 500~2000Å의 두께로 증착하여 형성한다. 그리고, 상기 하부전극(61)을 통상의 포토리쏘그래피 방법으로 상기 멤브레인(57)이 노출되도록 소정 부분을 제거하여 인접하는 액츄에이터들의 하부전극과 전기적으로 분리하는 전극분리영역(62)을 한정한다.
제3도(c)를 참조하면, 상기 하부전극(61)의 상부에 변형부(63) 및 상부전극(65)을 순차적으로 형성한다. 상기 변형부(63)는 BaTiO3, PZT(Pb(Zr,Ti)O3) 또는 PLZT(Pb,La)(Zr,Ti)O3)등의 압전세라믹, 또는, PMN(Pb(Mg,Nb)O3)등의 전왜세라믹을 0.7~2㎛ 정도의 두께로 스퍼터링, 스핀코팅 또는 스프레이 코팅하여 형성한다. 이때. 변형부(63)가 얇게 형성되므로 별도의 분극을 하지 않고도 구동시 화상신호에 의해 분극된다. 그리고, 상부전극(65)은 알루미늄(Al) 또는 운 등(Ag)의 전기적 특성 및 반사특성이 양호한 금속을 500~2000Å정도의 두께로 스퍼터링 또는 진공 증착하여 형성한다. 그리고, 상기 상부전극(65), 변형부(63), 하부전극(61) 및 멤브레인(57)을 순차적으로 식각하여 액츄에이터(70)를 한정한다. 계속해서, 상부전극(65)의 표면과 액츄에이터(70)들의 분리에 의해 생긴 측면들에 포토레지스트를 도포하고 노광 및 현상하여 보호막(66)을 형성한다. 그 다음, 보호막(66)의 소정 부분, 예를 들면, 크랙이 발생된 부분을 제거하여 보강영역(67)을 한정한다. 그리고, 보호막(66)의 상부와 보강영역(67)에 상부전극(65)을 형성하는 물질인 백금(Pt) 또는 백금/티타늄(Pt/Ti) 등을 스퍼터링 또는 진공증착 등의 방법으로 500~2000Å 정도의 두께로 증착한다.
제3도(d)를 참조하면, 상기 희생막(55)을 제거하여 에어갭(69)을 한정한다. 그리고, 상기 희생막(55)을 제거하고 남은 식각용액을 탈이온수로 세정하고 상기 보호막(66)을 리프트-오프(lift-off)법으로 제거하여 보강부(68)를 형성한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 멤브레인의 상부에 형성된 하부전극의 소정 부분을 제거하여 인접하는 액츄에이터들의 하부전극과 전기적으로 분리하는 전극분리영역을 한정한다. 그리고, 하부전극의 상부에 변형부 및 상부전극을 순차적으로 형성하고 상기 상부전극, 변형부, 하부전극 및 멤브레인을 순차적으로 식각하여 액츄에이터를 한정한다. 계속해서, 상부전극의 표면과 액츄에이터들의 분리에 의해 생긴 측면들에 보호막을 형성한다. 그 다음, 보호막의 소정 부분을 제거하여 보강영역을 한정하고 보호막의 상부와 보강영역에 상부전극을 형성하는 물질을 증착한다. 그리고, 보호막을 리프트-오프(lift-off)법으로 제거하여 보강부를 형성한다.
따라서, 본 발명은 인접하는 액츄에이터들 사이를 전기적으로 분리하기 위해 하부전극을 분리하는 전극분리영역을 한정할 때 상부전극에 크랙이 발생되어 단락되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
Claims (15)
- 트랜지스터가 매트릭스 형태로 내장되고 표면에 각각의 트랜지스터에 전기적으로 연결된 패드(53)를 갖는 구동기판(51)의 상부에 상기 패드가 노출되도록 희생막(55)을 형성하는 공정과, 상기 노출된 구동기판(51)과 패드(53)의 상부에 멤브레인(57)을 형성하는 공정과, 상기 멤브레인(57)의 소정 부분에 상기 패드(53)가 노출시키는 개구(58)를 형성하는 공정과, 상기 개구(58) 내에 플러그(59)를 상기 패드(53)와 전기적으로 연결되도록 형성하는 공정과, 상기 멤브레인(57)의 상부의 소정 부분에 인접하는 액츄에이터들을 전기적으로 분리하는 전극분리영역(62)을 형성하는 공정과, 상기 하부전극(61)의 상부와 상기 전극분리영역(62)에 변형부(63)와 상부전극(65)을 순차적으로 형성하는 공정과, 상기 상부전극(65)로부터 상기 멤브레인(57)까지 상기 희생막(55)이 노출되도록 식각하여 액츄에이터(70)를 분리하는 공정과, 상기 상부전극(65)의 표면 및 액츄에이터(70)의 측면에 보호막(66)을 형성하는 공정과, 상기 상부전극(65)의 크랙이 발생된 부분에 형성된 상기 보호막(66)을 제거하여 보강영역(67)을 형성하는 공정과, 상기 보강영역(67)과 보호막(66)의 상부에 상기 상부전극(65)과 동일한 물질을 도포하는 공정과, 상기 희생막(55)과 상기 보호막(66)을 제거하여 보강부(68)를 형성하는 공정을 포함하는 광로 조절 장치의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 희생막(55)을 PSG(Phospho-Silicate Glass)로 형성하는 광로 조절 장치의 제조방법.
- 제2항에 있어서, 상기 희생막(55)을 1 ~ 2㎛의 두께로 증착하는 광로 조절 장치의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 멤브레인(57)을 질화실리콘 또는 탄화실리콘의 규화물로 형성하는 광로조절 장치의 제조방법.
- 제4항에 있어서, 상기 멤브레인(57)을 스퍼터링 또는 화학기상침적법으로 1 ~ 2㎛의 두께로 증착하는 광로 조절 장치의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 하부전극(61)을 백금(Pt) 또는 백금/티타늄(Pt/Ti)으로 형성하는 광로 조절 장치의 제조방법.
- 제6항에 있어서, 상기 하부전극(61)을 스퍼터링 또는 진공증착으로 500~ 2000Å의 두께로 증착하는 광로 조절 장치의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 변형부(63)를 BaTiO3, PZT(Pb(Zr,Ti)O3) 또는 PLZT((Pb,La)(Zr,Ti)O3)의 압전세라믹으로 형성하는 광로 조절 장치의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 변형부(63)를 PMN(Pb(Mg,Nb)O3) 의 전왜세라믹으로 형성하는 광로 조절 장치의 제조방법.
- 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 변형부(63)를 0.7 ~ 2㎛의 두께로 광로 조절 장치의 제조방법.
- 제10항에 있어서, 상기 변형부(63)를 스퍼터링하여 형성하는 광로 조절 장치의 제조방법.
- 제10항에 있어서, 상기 변형부(63) 스핀 코팅 또는 스프레이 코팅하여 형성하는 광로 조절 장치의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 상부전극(65)을 전기적 특성 및 반사특성이 양호한 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)으로 형성하는 광로 조절 장치의 제조방법.
- 제13항에 있어서, 상기 상부전극(65)을 스퍼터링 또는 진공 증착하여 500 ~ 2000Å의 두께로 형성하는 광로 조절 장치의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 보강부(68)를 리프트-오프법으로 형성하는 광로 조절 장치의 제조방법.
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| KR970067654A (ko) | 1997-10-13 |
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