KR100248990B1 - 박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법이 개시되어 있다. 상기 장치는 M×N 개의 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스와 상기 액티브 매트릭스의 상부에 형성된 액츄에이터를 포함한다. 상기 액티브 매트릭스는, 상기 액티브 매트릭스의 상부에 형성되며 드레인 패드를 포함하는 제1 금속층, 상기 제1 금속층의 상부에 형성된 제1 보호층, 상기 제1 보호층의 상부에 형성된 제2 금속층, 그리고 상기 제2 금속층의 상부에 형성된 제2 보호층을 포함한다. 상기 액츄에이터는, 상기 제2 보호층의 상부에 형성된 지지층, 지지층의 상부에 형성된 하부 전극, 하부 전극의 상부에 형성된 변형층, 변형층의 상부에 형성되는 상부 전극, 상기 상부 전극으로부터 상기 제2 금속층까지 형성된 제1 비어 컨택, 그리고 상기 하부 전극으로부터 상기 제1 금속층의 상기 드레인 패드까지 형성된 제2 비어 컨택을 포함한다. 하나의 액츄에이터의 상부 전극 중 그 아래에 상기 제1 비어 컨택이 형성된 부분의 일측이 인접하는 액츄에이터의 상부 전극 중 상기 제2 비어 컨택과 근접한 부분의 일측과 분리된다. 상부 전극을 스윙 없이 형성하여 제2 비어 컨택을 지지부의 넓은 부분에 걸쳐 안정적으로 형성시킬 수 있다.

Description

박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법

본 발명은 AMA(Actuated Mirror Array)를 이용한 박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상부 전극을 광 누설 전류를 방지하는 제2 금속층에 연결시킴으로써 보다 안정적인 상부 전극을 형성할 수 있으며, 상부 전극을 각각의 화소별로 분리시켜 스윙(swing)없이 형성함으로써 하부 전극과 드레인 패드를 전기적으로 연결시키는 비어 컨택을 용이하게 형성할 수 있는 박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

광학 에너지(optical energy)를 스크린 상에 투영하기 위한 광로 조절 장치 또는 공간적 광 변조기(spatial light modulator)는 광통신, 화상 처리, 그리고 정보 디스플레이 장치와 같은 다양한 분야에 응용될 수 있다. 통상적으로 이러한 장치들은 광학 에너지를 스크린 상에 표시하는 방법에 따라 직시형 화상 표시 장치(direct-view image display device)와 투사형 화상 표시 장치(projection-type image display device)로 구분된다.

직시형 화상 표시 장치의 예로서는 CRT(Cathode Ray Tube)를 들 수 있는데, 이러한 CRT 장치는 소위 브라운관으로 불리는 것으로서 화질은 우수하나 화면의 대형화에 따라 그 중량과 용적이 증가하여 제조 비용이 상승하게 되는 문제가 있다. 투사형 화상 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display : LCD), DMD(Deformable Mirror Device), 그리고 AMA를 들 수 있다. 이러한 투사형 화상 표시 장치는 다시 그들의 광학적 특성에 따라 2개의 그룹으로 나뉠 수 있다. 즉, LCD와 같은 장치는 전송 광 변조기(transmissive spatial light modulators)로 분류될 수 있는데 반하여, DMD 및 AMA는 반사 광 변조기(reflective spatial light modulators)로 분류될 수 있다.

LCD와 같은 전송 광 변조기는 광학적 구조가 매우 간단하므로, 얇게 형성하여 중량을 가볍게 할 수 있으며 용적을 줄이는 것이 가능하다. 그러나, 빛의 극성으로 인하여 광효율이 낮으며, 액정 재료에 고유하게 존재하는 문제, 예를 들면 응답 속도가 느리고 그 내부가 과열되기 쉬운 단점이 있다. 또한, 현존하는 전송 광 변조기의 최대 광효율은 1 내지 2 % 범위로 한정되며, 수용 가능한 디스플레이 품질을 제공하기 위해서 암실 조건을 필요로 한다. 따라서, 상술한 문제점들을 해결하기 위하여 DMD 및 AMA와 같은 광 변조기가 개발되었다.

DMD는 5％ 정도의 비교적 양호한 광효율을 나타내지만, DMD에 채용된 힌지 구조물에 의해서 심각한 피로 문제가 발생할 뿐만 아니라, 매우 복잡하고 값비싼 구동 회로가 요구된다는 단점이 있다. AMA는 그 내부에 설치된 각각의 거울들이 광원으로부터 입사되는 빛을 소정의 각도로 반사하고, 상기 반사된 빛이 슬릿(slit)이나 핀홀(pinhole)과 같은 개구(aperture)를 통과하여 스크린에 투영되어 화상을 맺도록 광을 조절할 수 있는 장치이다. 따라서, 그 구조와 동작 원리가 간단하며, LCD나 DMD에 비해 높은 광효율(10% 이상의 광효율)을 얻을 수 있다. 또한, 스크린에 투영되는 화상의 콘트라스트(contrast)가 향상되어 밝고 선명한 화상을 얻을 수 있다.

AMA의 각 액츄에이터는 인가되는 전기적인 화상 신호 및 바이어스 신호에 의하여 발생되는 전기장에 따라 변형을 일으킨다. 상기 액츄에이터가 변형을 일으킬 때 그 상부에 장착된 각각의 거울들이 경사지게 된다. 따라서, 상기 경사진 거울들은 광원으로부터 입사된 빛을 소정의 각도로 반사시켜 스크린 상에 화상을 맺을 수 있도록 한다. 상기 각각의 거울들을 구동하는 액츄에이터로서 PZT(Pb(Zr, Ti)O₃), 또는 PLZT((Pb, La)(Zr, Ti)O₃) 등의 압전 물질이 이용된다. 또한, PMN(Pb(Mg, Nb)O₃) 등의 전왜 물질로서 상기 액츄에이터를 구성할 수도 있다.

이러한 AMA 장치는 크게 벌크형(bulk type)과 박막형(thin film type)으로 구분된다. 상기 벌크형 광로 조절 장치는 Gregory Um 등에게 허여된 미합중국 특허 제5,085,497호에 개시되어 있다. 벌크형 광로 조절 장치는 다층 세라믹을 얇게 절단하여 내부에 금속 전극이 형성된 세라믹 웨이퍼를 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(active matrix)에 장착한 후, 쏘잉 방법으로 가공하고 그 상부에 거울을 설치함으로써 이루어진다. 그러나, 상기 벌크형 광로 조절 장치는 설계 및 제조에 있어서 매우 높은 정밀도가 요구되며, 변형층의 응답이 느리다는 단점이 있다.

이에 따라, 반도체 제조 공정을 이용하여 제조할 수 있는 박막형 광로 조절 장치가 개발되었다. 상기 박막형 광로 조절 장치는 본 출원인이 대한민국 특허청에 특허 출원한 특허 출원 제97-11058호(발명의 명칭: 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법)에 개시되어 있다.

도 1a는 상기 선행 출원에 기재된 박막형 광로 조절 장치의 평면도를 도시한 것이고, 도 2는 도 1a에 도시한 장치를 A-A' 선으로 자른 단면도를 도시한 것이다.

도 1a 및 도 2를 참조하면, 상기 박막형 광로 조절 장치는 액티브 매트릭스(10)와 액티브 매트릭스(10)의 상부에 형성된 액츄에이터(40)를 포함한다.

상기 액티브 매트릭스(10)는, M×N(M, N은 정수) 개의 MOS 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(10)의 상부에 적층된 제1 금속층(15), 제1 금속층(15)의 상부에 적층된 제1 보호층(20), 제1 보호층(20)의 상부에 적층된 제2 금속층(25), 제2 금속층(25)의 상부에 적층된 제2 보호층(30), 제2 보호층(30)의 상부에 적층된 식각 방지층(35)을 포함한다. 상기 제1 금속층(15)은 제1 신호(화상 신호)를 전달하기 위한 드레인 패드를 포함한다. 상기 제2 금속층(25)은 티타늄(Ti)으로 이루어진 제1 층(25a) 및 질화 티타늄(TiN)으로 이루어진 제2 층(25b)을 포함한다.

상기 액츄에이터(40)는, 상기 식각 방지층(35) 중 아래에 제1 금속층(15)의 드레인 패드가 형성된 부분에 일측이 접촉되며 타측이 에어 갭(80)을 개재하여 식각 방지층(35)과 평행하게 형성된 단면을 갖는 멤브레인(45), 멤브레인(45)의 상부에 적층된 하부 전극(50), 하부 전극(50)의 상부에 적층된 변형층(55), 변형층(55)의 상부에 적층된 상부 전극(60), 그리고 상기 변형층(55)의 일측으로부터 변형층(55), 하부 전극(50), 멤브레인(45), 식각 방지층(35), 제2 보호층(30) 및 제1 보호층(20)을 통하여 상기 제1 금속층(15)의 드레인 패드까지 수직하게 형성된 비어 홀(70) 내부에 상기 하부 전극(50)과 드레인 패드가 연결되도록 형성된 비어 컨택(75)을 포함한다.

상기 상부 전극(60)의 중앙부에는 상부 전극(60)을 균일하게 작동시켜 입사되는 빛의 난반사를 방지하기 위한 스트라이프(65)가 형성된다.

이하, 상기 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 도 3a 내지 3d를 참조하여 설명한다. 도 3a 내지 도 3d에 있어서, 도 2와 동일한 부재들에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용한다.

도 3a를 참조하면, 내부에 M×N(M, N은 정수) 개의 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(10)의 상부에 제1 금속층(15)을 형성한다. 이어서, 상기 제1 금속층(15)을 패터닝하여 그 아래의 MOS 트랜지스터의 게이트(11) 부위를 노출시킨다. 따라서, 상기 제1 금속층(15)은 MOS 트랜지스터의 드레인(12) 및 소오스(13)와 연결된다. 상기 액티브 매트릭스(10)는 실리콘 등의 반도체로 이루어지거나 유리, 또는 알루미나(alumina)(Al₂O₃) 등의 절연 물질로 구성된다. 상기 제1 금속층(15)은 텅스텐(W)으로 구성되며, 후에 형성되는 멤브레인(45)의 일측까지 연장되는 드레인 패드를 포함한다.

이어서, 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(10)를 보호하기 위하여 상기 제1 금속층(15)의 상부에 제1 보호층(20)을 형성한다. 제1 보호층(20)은 인 실리케이트 유리(Phosphor-Silicate Glass : PSG)를 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition : CVD) 방법을 이용하여 8000Å 정도의 두께로 증착함으로써 형성한다. 상기 제1 보호층(20)은 후속하는 공정 동안 액티브 매트릭스(10)에 내장된 트랜지스터가 손상을 입게 되는 것을 방지한다.

상기 제1 보호층(20)의 상부에는 제2 금속층(25)이 형성된다. 제2 금속층(25)을 형성하기 위하여, 먼저 티타늄(Ti)을 스퍼터링하여 300Å 정도의 두께로 제1 층(25a)을 형성한다. 이어서, 상기 제1 층(25a)의 상부에 질화 티타늄(TiN)을 물리 기상 증착(Physical Vapor Deposition : PVD) 방법을 사용하여 1200Å 정도의 두께로 증착시켜 제2 층(25b)을 형성한다.

상기 제2 금속층(25)은 광원으로부터 입사되는 빛이 반사층인 상부 전극(60) 뿐만 아니라 상부 전극(60)이 형성된 부분을 제외한 부분에도 입사됨으로 인하여, 액티브 매트릭스(10)에 광 누설 전류가 흐르게 되는 것을 방지한다. 이어서, 상기 제2 금속층(25) 중 후속 공정에서 비어 컨택(75)이 형성될 부분을 패터닝하여 제2 금속층(25)에 개구부(opening)를 형성한다.

상기 제2 금속층(25)의 상부에는 제2 보호층(30)이 적층된다. 제2 보호층(30)은 인 실리케이트 유리(PSG)를 사용하여 2000Å 정도의 두께로 형성한다. 상기 제2 보호층(30) 역시 후속하는 공정 동안 액티브 매트릭스(10)에 내장된 트랜지스터가 손상을 입게 되는 것을 방지한다. 상기 제2 보호층(30)의 상부에는 식각 방지층(35)이 적층된다. 식각 방지층(35)은 질화물을 저압 화학 기상 증착(Low Pressure CVD : LPCVD) 방법을 이용하여 1000∼2000Å 정도의 두께로 증착함으로써 형성한다. 상기 식각 방지층(35)은 액티브 매트릭스(10) 및 제2 보호층(30)이 후속되는 식각 공정으로 인하여 식각되는 것을 방지한다.

상기 식각 방지층(35)의 상부에는 희생층(37)이 적층된다. 희생층(37)은 인(P)의 농도가 높은 실리케이트 유리(PSG)를 대기압 화학 기상 증착(Atmospheric Pressure CVD : APCVD) 방법으로 2．0∼3．3㎛ 정도의 두께로 증착하여 형성한다. 이 경우, 상기 희생층(37)은 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(10)의 상부를 덮고 있으므로 그 표면의 평탄도가 매우 불량하다. 따라서, 스핀 온 글래스(Spin-On Glass : SOG)를 사용하는 방법 또는 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing : CMP) 방법을 이용하여 상기 희생층(37)이 1．6㎛ 정도의 두께가 되도록 희생층(37)의 표면을 연마함으로써 평탄화시킨다.

이어서, 상기 희생층(37) 중 아래에 제1 금속층(15)의 드레인 패드가 형성된 부분을 식각하여 상기 식각 방지층(35)의 일부를 노출시킴으로써, 액츄에이터(40)의 지지부(38)를 형성한다.

도 3b를 참조하면, 멤브레인(45)은 상기 노출된 식각 방지층(35)의 상부 및 희생층(37)의 상부에 적층된다. 멤브레인(45)은 질화물을 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법을 이용하여 1000∼3000Å 정도의 두께로 증착하여 형성한다. 이어서, 하부 전극(50)을 상기 멤브레인(45)의 상부에 적층한다. 하부 전극(50)은 백금(Pt), 탄탈륨(Ta), 또는 백금-탄탈륨(Pt-Ta) 등의 금속을 스퍼터링하여 2000∼4000Å 정도의 두께를 갖도록 형성한다. 이와 동시에, 상기 하부 전극(50)을 각 화소(pixel)별로 분리시킴으로써 각 화소들에 독자적인 제1 신호(화상 신호)가 인가되도록 한다 (Iso-Cutting 공정). 상기 하부 전극(50)에는 외부로부터 액티브 매트릭스(10)에 내장된 트랜지스터 및 드레인 패드를 통하여 제1 신호(화상 신호)가 인가된다.

상기 하부 전극(50)의 상부에는 PZT 또는 PLZT 등의 압전 물질로 이루어진 변형층(55)이 적층된다. 변형층(55)은 졸-겔(sol-gel)법, 스퍼터링 방법, 또는 화학 기상 증착 방법을 이용하여 4000∼6000Å, 바람직하게는 4000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 그리고, 상기 변형층(55)을 구성하는 압전 물질을 급속 열처리(Rapid Thermal Annealing : RTA) 방법으로 열처리하여 상변이시킨 후 분극시킨다. 상기 변형층(55)은 상부 전극(60)과 하부 전극(50) 사이에 발생하는 전기장에 의하여 변형을 일으킨다.

상부 전극(60)은 상기 변형층(55)의 상부에 적층된다. 상부 전극(60)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 또는 백금(Pt) 등의 금속을 스퍼터링하여 2000∼6000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 상부 전극(60)은 외부로부터 공통 전극선(도시되지 않음)을 통하여 제2 신호(바이어스 신호)가 인가된다. 상기 상부 전극(60)은 전기 전도성 및 반사성이 우수하므로 바이어스 전극의 기능뿐만 아니라 입사되는 빛을 반사하는 거울의 기능도 함께 수행한다.

계속하여, 상기 상부 전극(60)의 상부로부터 순차적으로 상부 전극(60), 변형층(55), 그리고 하부 전극(50)을 소정의 화소 형상으로 패터닝한다. 이 때, 상기 상부 전극(60)의 중앙부에는 상부 전극(60)의 작동을 균일하게 하여 광원으로부터 입사되는 빛의 난반사를 방지하는 스트라이프(65)가 형성된다.

도 3c를 참조하면, 상기 변형층(55)의 일측으로부터 변형층(55), 하부 전극(50), 멤브레인(45), 식각 방지층(35), 제2 보호층(30) 및 제1 보호층(20)을 차례로 식각하여 비어 홀(70)을 형성한다. 따라서, 상기 비어 홀(70)은 상기 변형층(55)의 타측으로부터 상기 제1 금속층(15)의 드레인 패드까지 형성된다. 이어서, 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 또는 티타늄(Ti) 등의 전기 전도성이 우수한 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 증착시켜 비어 컨택(75)을 형성한다. 비어 컨택(75)은 상기 제1 금속층(15) 중 드레인 패드와 하부 전극(50)을 전기적으로 연결한다. 그러므로, 외부로부터 인가된 제1 신호는 액티브 매트릭스(10)에 내장된 트랜지스터, 드레인 패드 및 비어 컨택(75)을 통하여 하부 전극(50)에 인가된다. 이어서, 상기 멤브레인(45)을 소정의 화소 형상을 갖도록 패터닝한다.

도 3d를 참조하면, 상기 희생층(37)을 플루오르화 수소(HF) 증기를 사용하여 식각하여 에어 갭(80)을 형성한 후, 세정 및 건조(rinse and dry) 처리를 수행하여 박막형 AMA 소자를 완성한다.

상술한 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 외부로부터 제1 신호(화상 신호)가 액티브 매트릭스(10)에 내장된 MOS 트랜지스터, 드레인 패드 및 비어 컨택(75)을 통하여 신호 전극인 하부 전극(50)에 인가된다. 또한, 상부 전극(60)에는 외부로부터 공통 전극선을 통하여 제2 신호(바이어스 신호)가 인가되어 상부 전극(60)과 하부 전극(50) 사이에 전기장이 발생한다. 이러한 전기장에 의하여 상부 전극(60)과 하부 전극(50) 사이에 적층되어 있는 변형층(55)이 변형을 일으킨다. 변형층(55)은 상기 전기장에 대하여 직교하는 방향으로 수축하며, 변형층(55)을 포함하는 액츄에이터(40)는 멤브레인(45)이 형성되어 있는 방향의 반대 방향으로 휘어진다. 따라서, 액츄에이터(40) 상부의 상부 전극(60)도 같은 방향으로 경사진다. 광원으로부터 입사되는 빛은 상부 전극(60)에 의해 소정의 각도로 반사된 후, 스크린에 투영되어 화상을 맺는다.

그러나, 상술한 박막형 광로 조절 장치에서는 도 1b에 도시한 바와 같이 비어 컨택(75)이 형성될 공간을 확보하기 위하여 상부 전극(60)과 변형층(55)이 스윙되어 있다. 이에 따라, 상부 전극(60)의 저항이 증가할 뿐만 아니라 상기 상부 전극(60)이 오픈될 가능성이 높아지게 된다. 또한, 상부 전극(60)을 공통 전극으로 사용하기 때문에, 네 개의 공통 패드(common pad)와 전체 화소가 모두 상부 전극(60)으로 연결된다. 따라서, 상기 상부 전극(60)이 얇아지는 곳이나 단차가 있는 곳에서 상부 전극(60)의 오픈이 일어날 가능성이 많아진다.

그 결과, 상부 전극(60) 또는 상부 전극들 사이의 연결 부위에서 오픈(open)이 발생한 부분 이후에 연결된 화소들의 상부 전극에는 제2 신호가 인가되지 못하여 상부 전극과 하부 전극 사이에 전기장이 발생하지 않게 되어 화소를 사용할 수 없게 된다. 또한, 상기 비어 컨택(75)을 형성할 공간이 작기 때문에 상기 비어 컨택(75)을 안정적으로 형성하기가 어렵다.

따라서, 본 발명의 일 목적은 공통 전극인 상부 전극을 광 누설 전류를 방지하는 제2 금속층에 연결시킴으로써 보다 안정적인 상부 전극을 형성할 수 있는 박막형 광로 조절 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상부 전극을 각각의 화소별로 분리시켜 스윙없이 형성함으로써 비어 컨택을 용이하게 형성할 수 있는 박막형 광로 조절 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 상기한 박막형 광로 조절 장치를 제조하는데 특히 적합한 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 제공하는데 있다.

도 1a는 본 출원인의 선행 출원에 기재된 박막형 광로 조절 장치의 평면도이다.

도 1b는 도 1a에 도시한 장치 중 'E' 부분을 확대한 단면도이다.

도 2는 도 1a에 도시한 장치를 A-A' 선으로 자른 단면도이다.

도 3a 내지 도 3d는 도 2에 도시한 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 4a는 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 평면도이다.

도 4b는 도 4에 도시한 장치 중 'A' 부분을 확대한 평면도이다.

도 5는 도 4에 도시한 장치를 B-B' 선으로 자른 단면도이다.

도 6은 도 4에 도시한 장치를 C-C' 선으로 자른 단면도이다.

도 7은 도 4에 도시한 장치를 D-D' 선으로 자른 단면도이다.

도 8a 내지 도 14b는 도 5 및 도 6에 도시한 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

100 : 액티브 매트릭스105 : 제1 금속층

110 : 제1 보호층115a : 제1 층

115b : 제2 층115 : 제2 금속층

120 : 제2 보호층125 : 식각 방지층

130 : 희생층135 : 지지층

140 : 하부 전극145 : 변형층

150 : 상부 전극160 : 스트라이프

165 : 제1 비어 홀170 : 제1 비어 컨택

175 : 제2 비어 홀180 : 제2 비어 컨택

200 : 액츄에이터225 : 에어 갭

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위하여 본 발명은, M×N(M, N은 정수) 개의 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스와 상기 액티브 매트릭스의 상부에 형성된 액츄에이터를 포함하는 박막형 광로 조절 장치를 제공한다. 상기 액티브 매트릭스는, 상기 액티브 매트릭스의 상부에 형성되며 드레인 패드를 포함하는 제1 금속층, 상기 제1 금속층의 상부에 형성된 제1 보호층, 상기 제1 보호층의 상부에 형성된 제2 금속층, 그리고 상기 제2 금속층의 상부에 형성된 제2 보호층을 포함한다. 상기 액츄에이터는, 상기 제2 보호층의 상부에 형성된 지지층, 상기 지지층의 상부에 형성된 하부 전극, 상기 하부 전극의 상부에 형성된 변형층, 상기 변형층의 상부에 형성된 상부 전극, 상기 상부 전극으로부터 상기 제2 금속층까지 형성된 제1 비어 컨택, 그리고 상기 하부 전극으로부터 상기 제1 금속층의 상기 드레인 패드까지 형성된 제2 비어 컨택을 포함한다. 하나의 액츄에이터의 상부 전극 중 그 아래에 상기 제1 비어 컨택이 형성된 부분의 일측이 인접하는 액츄에이터의 상부 전극 중 상기 제2 비어 컨택과 근접한 부분의 일측과 분리된다.

또한, 상술한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명은, M×N(M, N은 정수) 개의 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스의 상부에 드레인 패드를 포함하는 제1 금속층을 형성하는 단계, 상기 제1 금속층의 상부에 제1 보호층을 형성하는 단계, 상기 제1 보호층의 상부에 제2 금속층을 형성한 후 상기 제2 금속층을 패터닝하여 상기 제2 금속층의 일부를 오픈시키는 단계, 상기 제2 금속층의 상부에 제2 보호층을 형성하는 단계, 그리고 상기 제2 보호층의 상부에 액츄에이터를 형성하는 단계를 포함하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 제공한다. 상기 액츄에이터를 형성하는 단계는, 상기 제2 보호층의 상부에 지지층을 형성하는 단계, 상기 지지층의 상부에 하부 전극을 형성한 후 상기 하부 전극을 패터닝하여 상기 하부 전극의 일부를 오픈시키는 단계, 상기 하부 전극의 상부에 변형층을 형성하는 단계, 상기 변형층으로부터 상기 제2 금속층의 상부까지 수직하게 제1 비어 홀을 형성하는 단계, 상기 변형층 및 상기 제1 비어 홀에 의해 노출된 제2 금속층의 상부에 상부 전극 및 제1 비어 컨택을 형성하는 단계, 상기 상부 전극을 각각의 화소별로 분리시키는 단계, 및 상기 하부 전극으로부터 상기 제1 금속층의 드레인 패드까지 제2 비어 컨택을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 외부로부터 전달된 제1 신호(화상 신호)는 액티브 매트릭스에 내장된 트랜지스터, 제1 금속층의 드레인 패드 및 제2 비어 컨택을 통하여 하부 전극에 인가된다. 동시에, 상부 전극은 제1 비어 컨택을 통하여 상기 제2 금속층에 접지되어 상부 전극과 하부 전극 사이의 전위차에 따른 전기장이 발생한다. 이러한 전기장에 의하여 상부 전극과 하부 전극 사이의 변형층이 변형을 일으킨다. 변형층은 상기 전기장에 대하여 수직한 방향으로 수축하게 되며, 이에 따라 변형층을 포함하는 상기 액츄에이터는 소정의 각도로 휘게 된다. 빛을 반사하는 거울의 기능도 수행하는 상부 전극은 액츄에이터의 상부에 형성되어 있으므로 액츄에이터와 함께 경사진다. 이에 따라서, 광원으로부터 입사되는 빛은 소정의 각도로 경사진 상부 전극에 의해 반사된 후 스크린에 투영되어 화상을 맺는다.

본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법에 의하면, 상부 전극과 제2 금속층을 전기적으로 연결시키는 제1 비어 컨택을 액츄에이터의 한쪽 지지부에 형성하고, 상기 제1 비어 컨택을 통하여 공통 전극인 상부 전극을 제2 금속층에 접지한다. 또한, 하부 전극과 제1 금속층의 드레인 패드를 전기적으로 연결시키는 제2 비어 컨택을 액츄에이터의 다른 쪽 지지부에 형성하고, 상기 제2 비어 컨택을 통하여 제1 신호(화상 신호)를 하부 전극에 인가한다.

따라서, 제1 비어 컨택을 통해 상부 전극과 전기적으로 연결된 제2 금속층을 공통 전극선으로 이용하기 때문에, 상부 전극을 보다 안정적으로 형성할 수 있다. 이때, 각각의 화소가 독립적으로 공통 전극선으로 이용되는 제2 금속층을 통하여 연결되기 때문에 인접하는 화소의 상부 전극들을 서로 연결하지 않아도 된다. 따라서, 하나의 액츄에이터의 상부 전극 중 그 아래에 제1 비어 컨택이 형성된 부분의 일측을 인접하는 액츄에이터의 상부 전극 중 제2 비어 컨택과 근접한 부분의 일측과 분리시킴으로써, 상부 전극을 스윙 없이 형성하여 제2 비어 컨택을 지지부의 넓은 부분에 걸쳐 안정적으로 형성시킬 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법을 상세하게 설명한다.

도 4a는 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 평면도를 도시한 것이고, 도 5는 도 4a에 도시한 장치를 B­B′선으로 자른 단면도를 도시한 것이며, 도 6은 도 4a에 도시한 장치를 C­C′선으로 자른 단면도를 도시한 것이며, 도 7은 도 4a에 도시한 장치를 D-D' 선으로 자른 단면도를 도시한 것이다.

도 4a 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 상기 박막형 광로 조절 장치는 액티브 매트릭스(100)와 액티브 매트릭스(100)의 상부에 형성된 액츄에이터(200)를 포함한다.

외부로부터 제1 신호(화상 신호)를 인가 받아 스위칭(switching) 동작을 수행하는 M×N(M, N은 정수) 개의 MOS 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장된 액티브 매트릭스(100)는, 상기 MOS 트랜지스터의 소오스 및 드레인의 상부에 형성된 제1 금속층(105), 제1 금속층(105)의 상부에 형성된 제1 보호층(110), 제1 보호층(110)의 상부에 형성된 제2 금속층(115), 제2 금속층(115)의 상부에 형성된 제2 보호층(120), 제2 보호층(120)의 상부에 형성된 식각 방지층(125)을 포함한다.

상기 액티브 매트릭스(100)는 실리콘(Si) 등의 반도체 물질, 또는 유리나 알루미나(Al₂O₃) 등의 절연 물질로 구성된다. 상기 제1 금속층(105)은 상기 MOS 트랜지스터의 드레인 영역으로부터 연장되어 상기 제1 신호를 전달하기 위한 드레인 패드를 포함한다. 상기 제2 금속층(115)은 티타늄으로 이루어진 제1 층(115a) 및 질화 티타늄으로 이루어진 제2 층(115b)을 포함한다.

상기 액츄에이터(200)는, 상기 식각 방지층(135) 중 아래에 제1 금속층(105)의 드레인 패드가 형성된 부분에 일측이 접촉되며, 타측이 에어 갭(190)을 개재하여 식각 방지층(125)과 평행하게 형성된 단면을 갖는 지지층(135), 지지층(135)의 상부에 형성된 하부 전극(140), 상기 하부 전극(140)의 상부에 형성된 변형층(145), 그리고 상기 변형층(145)의 상부에 형성된 상부 전극(150)을 포함한다. 상기 상부 전극(150)의 중앙부에는 상부 전극(150)을 균일하게 작동시켜 광원(도시되지 않음)으로부터 입사되는 빛이 난반사되는 것을 방지하는 스트라이프(160)가 형성된다.

상기 지지층(135) 중 아래에 제1 금속층(105)의 드레인 패드가 형성된 부분에 접촉되는 부분의 일측에는 상기 상부 전극(150)과 접하는 변형층(145)의 일측면으로부터 변형층(145), 지지층(135), 식각 방지층(125) 및 제2 보호층(120)을 통하여 상기 제2 금속층(115)까지 수직하게 제1 비어 홀(165)이 형성된다. 상기 제1 비어 홀(165)의 내부에는 상기 상부 전극(150)과 제2 금속층(115)을 전기적으로 연결하기 위한 제1 비어 컨택(170)이 형성된다. 상기 지지층(135)은 선행 출원에 기재된 박막형 광로 조절 장치 중 액츄에이터를 지지하는 멤브레인의 역할을 수행한다.

또한, 상기 지지층(135) 중 아래에 제1 금속층(105)의 드레인 패드가 형성된 부분에 접촉되는 부분의 타측에는, 상기 하부 전극(140)으로부터 지지층(135), 식각 방지층(125), 제2 보호층(120) 및 제1 보호층(110)을 통하여 상기 제1 금속층(105)의 드레인 패드까지 수직하게 제2 비어 홀(175)이 형성된다. 상기 제2 비어 홀(175)의 내부에는 상기 하부 전극(140)과 상기 제1 금속층(105)의 드레인 패드를 전기적으로 연결하기 위한 제2 비어 컨택(180)이 형성된다.

도 4b는 도 4a에 도시한 장치 중 'A' 부분을 확대한 단면도를 도시한 것이다.

도 4b를 참조하면, 상기 제1 비어 컨택(170)과 제2 비어 컨택(180)은 모두 액츄에이터(200)의 양측 지지부(200a)에 형성된다. 상기 제1 비어 컨택(170)이 형성된 부분의 하부 전극(140)에는 제1 비어 컨택(170)보다 큰 원형의 구멍(hole)(140a)이 형성된다. 이에 따라, 상기 제1 비어 컨택(170)은 하부 전극(140)과 접촉되지 않는다. 또한, 상기 제2 비어 컨택(180)이 형성된 부분의 제2 금속층(115)에는 제2 비어 컨택(180)보다 큰 원형의 구멍(115c)(도 8a 참조)이 형성된다. 이에 따라, 상기 제2 비어 컨택(180)은 제2 금속층(115)과 접촉되지 않는다.

또한, 상기 상부 전극(150)을 각각의 화소별로 분리하여 스윙(swing)없이 형성하기 위하여, 도 4b 및 도 7에 도시된 바와 같이 하나의 액츄에이터의 상부 전극(150) 및 변형층(145)은 그 아래에 상기 제1 비어 홀(165)이 형성된 부분의 일측이 인접하는 액츄에이터의 상부 전극(150) 및 변형층(145) 중 상기 제2 비어 홀(175)과 근접한 부분의 일측과 분리된다.

이하, 상술한 본 발명의 일실시예에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 8a 내지 도 14b는 본 발명에 따른 상기 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들로서, 각 'a' 도는 도 4a에 도시한 장치를 B-B' 선으로 자른 단면도를 도시한 것이고, 각 'b' 도는 도 4a에 도시한 장치를 C-C' 선으로 자른 단면도를 도시한 것이다. 도 8a 내지 도 14b에 있어서, 도 5 및 도 6과 동일한 부재들에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용한다.

도 8a 및 도 8b는 액티브 매트릭스(100) 상에 제1 보호층(110) 및 제2 금속층(115)을 적층한 후 제2 금속층(115)의 일부를 패터닝하는 단계를 도시한다.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 내부에 M×N(M, N은 정수) 개의 MOS 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(100)의 상부에 제1 금속층(105)을 형성한다. 이어서, 제1 금속층(105)의 일부를 패터닝하여 그 하부에 있는 MOS 트랜지스터의 게이트 부분을 노출시킨다. 따라서, 상기 제1 금속층(105)은 MOS 트랜지스터의 소오스 및 드레인과 연결된다. 상기 제1 금속층(105)은 티타늄, 질화 티타늄 및 텅스텐 등으로 구성되며, 후속 공정에서 형성되는 지지층(135)의 일측까지 연장되는 드레인 패드를 포함한다.

상기 제1 금속층(105) 및 액티브 매트릭스(100)의 상부에는 제1 보호층(110)이 형성한다. 제1 보호층(110)은 인 실리케이트 유리(PSG)를 화학 기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 0．8∼1．0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 제1 보호층(110)은 후속하는 공정 동안 상기 MOS 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(100)를 보호한다.

상기 제1 보호층(110)의 상부에는 제2 금속층(115)이 형성된다. 제2 금속층(115)은 티타늄으로 이루어진 제1 층(115a) 및 질화 티타늄으로 이루어진 제2 층(115b)을 포함한다. 상기 제1 층(115a)은 티타늄을 스퍼터링하여 300Å 정도의 두께를 가지도록 형성하며, 제2 층(115b)은 질화 티타늄을 물리 기상 증착(PVD) 방법으로 증착하여 1200Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 제2 금속층(115)은 광원으로부터 입사되는 빛이 반사층인 상부 전극(150) 뿐만 아니라, 상부 전극(150)이 형성된 부분을 제외한 부분에도 입사됨으로 인하여, 액티브 매트릭스(100) 내로 광 누설 전류가 흘러 소자가 오동작을 일으키는 것을 방지한다.

이어서, 도 8a에 도시한 바와 같이, 후속 공정에서 형성되는 지지층(135)이 상기 액티브 매트릭스(100) 상에 접촉되는 부분의 일측, 즉, 제2 비어 홀(175)이 형성될 위치를 고려하여, 사진 식각 공정을 이용하여 상기 제2 비어 홀(175)보다 넓게 상기 제2 금속층(115)의 일부를 식각하여 그 하부의 제1 보호층(110)을 노출시킨다. 즉, 상기 제2 비어 홀(175)이 형성될 제2 금속층(115)에는 상기 제2 비어 홀(175)보다 큰 원형의 구멍(115c)이 형성된다.

도 9a 및 도 9b는 액츄에이터(200)의 지지부(200a)를 형성하는 단계를 도시한다.

도 9a 및 도 9b를 참조하면, 상기 노출된 제1 보호층(110) 및 제2 금속층(115)의 상부에 제2 보호층(120)을 형성한다. 상기 제2 보호층(120)은 상기 제1 보호층(110)과 동일한 물질인 인 실리케이트 유리(PSG)를 화학 기상 증착(CVD) 방법으로 증착하여 2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 제2 보호층(120)은 제1 보호층(110)과 마찬가지로 후속하는 공정 동안 상기 MOS 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(100)를 보호한다.

상기 제2 보호층(120)의 상부에는 식각 방지층(125)이 형성된다. 식각 방지층(125)은 질화물을 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법으로 증착하여 1000∼2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 식각 방지층(125)은 후속하는 식각 공정 동안 상기 제2 보호층(120) 및 상기 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(100)가 식각되는 것을 방지하는 역할을 한다.

상기 식각 방지층(125)의 상부에는 희생층(130)이 형성된다. 희생층(130)은 인 실리케이트 유리(PSG)를 대기압 화학 기상 증착(APCVD) 방법으로 증착하여 2．0∼3．0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이 경우, 상기 희생층(130)은 상기 MOS 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(100)의 상부를 덮고 있으므로 그 표면의 평탄도가 매우 불량하다. 따라서, 스핀 온 글래스(SOG)를 사용하는 방법 또는 화학 기계적 연마(CMP) 방법을 이용하여 상기 희생층(130)이 약 1. 1㎛ 정도의 두께가 되도록 그 표면을 연마하여 평탄화시킨다.

이어서, 액츄에이터(200)의 지지부(200a)가 형성될 위치를 고려하여 사진 식각 공정으로 상기 희생층(130)을 패터닝함으로써, 상기 식각 방지층(125) 중 아래에 상기 제2 금속층(115)이 오픈된 부분 및 이와 인접한 상기 식각 방지층(125)의 일부를 노출시킨다. 상기 액츄에이터(200)의 양측 지지부(200a)에는 각각, 후속 공정에서 제1 비어 컨택(170) 및 제2 비어 컨택(180)이 형성된다.

도 10a 및 도 10b는 지지층(135) 및 하부 전극(140)을 형성하는 단계를 도시한다.

도 10a 및 도 10b를 참조하면, 상기 노출된 식각 방지층(125)의 상부 및 희생층(130)의 상부에 지지층(135)을 형성한다. 지지층(135)은 질화물 또는 금속 등의 경질(rigid)의 물질을 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법을 이용하여 1000∼5000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 지지층(135)의 상부에는 하부 전극(140)이 형성된다. 하부 전극(140)은 백금(Pt), 탄탈륨(Ta), 또는 백금-탄탈륨(Pt-Ta) 등의 전기 전도성을 갖는 금속을 스퍼터링하여 1000∼4000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 다음에, 후속 공정에서 형성되는 제1 비어 홀(165)이 형성될 위치를 고려하여, 사진 식각 공정을 이용하여 상기 제1 비어 홀(165)보다 넓게 상기 하부 전극(140)의 일부를 식각하여 그 하부의 지지층(135)을 노출시킨다. 즉, 상기 제1 비어 홀(165)이 형성될 하부 전극(140)에는 상기 제1 비어 홀(165)보다 큰 원형의 구멍(140a)이 형성된다.

도 11a 및 도 11b는 변형층(145) 및 제1 비어 홀(165)을 형성하는 단계를 도시한 것이다.

도 11a 및 도 11b를 참조하면, 상기 노출된 지지층(135) 및 상기 하부 전극(140)의 상부에 PZT 또는 PLZT 등의 압전 물질로 이루어진 변형층(145)을 형성한다. 상기 변형층(145)은 졸-겔법, 스퍼터링 방법, 또는 화학 기상 증착 방법을 이용하여 3000∼6000Å, 바람직하게는 4000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 그리고, 상기 변형층(145)을 구성하는 압전 물질을 급속 열처리(RTA) 방법으로 열처리하여 상변이시킨 후 분극시킨다. 상기 변형층(145)은 상부 전극(150)에 제2 신호(바이어스 신호)가 인가되고 하부 전극(140)에 제1 신호(화상 신호)가 인가되어 상부 전극(150)과 하부 전극(140) 사이의 전위차에 따라 발생하는 전기장에 의하여 변형을 일으킨다.

계속하여, 사진 식각 공정을 이용하여 상기 변형층(145) 중 그 하부에 제2 금속층(115)이 오픈된 부분과 인접한 부분으로부터 변형층(145), 지지층(135), 식각 방지층(125) 및 제2 보호층(120)을 순차적으로 식각함으로써 제1 비어 홀(165)을 형성한다. 따라서, 상기 제1 비어 홀(165)은 상기 변형층(145)으로부터 제2 금속층(115)까지 수직하게 형성된다.

도 12a 및 도 12b는 상부 전극(150) 및 제1 비어 컨택(170)을 형성하는 단계를 도시한 것이다.

도 12a 및 도 12b를 참조하면, 상기 변형층(145) 및 제1 비어 홀(165)의 상부에 알루미늄(Al), 은(Ag), 또는 백금(Pt) 등의 전기 전도성 및 반사성을 갖는 금속을 사용하여 상부 전극(150)을 형성한다. 상부 전극(150)은 스퍼터링 방법을 이용하여 500∼6000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기와 같이 금속을 스퍼터링하게 되면, 도 11b에 도시한 바와 같이 상기 금속이 제1 비어 홀(165)이 형성된 부분을 채우면서 상부 전극(150)을 형성한다. 따라서, 상기 상부 전극(150)과 접촉하는 변형층(145)의 일측면으로부터 지지층(135), 식각 방지층(125) 및 제2 보호층(120)을 통하여 상기 제2 금속층(115)까지 제1 비어 컨택(170)이 형성된다. 그러므로, 상기 제1 비어 컨택(170)은 상기 상부 전극(150)과 상기 제2 금속층(115)을 전기적으로 연결한다. 상기 제1 비어 컨택(170)이 형성된 부분의 하부 전극(140)에는 제1 비어 컨택(170)보다 큰 원형의 구멍(140a)이 형성되어 있으므로, 상기 제1 비어 컨택(170)은 하부 전극(140)과 접촉되지 않는다. 상기 상부 전극(150)은 전기 전도성 및 반사성이 우수하므로 전기장을 발생시키는 바이어스 전극의 기능뿐만 아니라 입사되는 빛을 반사하는 거울의 기능도 함께 수행한다.

도 13a 및 도 13b는 제2 비어 홀(175) 및 제2 비어 컨택(180)을 형성하는 단계를 도시한 것이다.

도 13a 및 도 13b를 참조하면, 사진 식각 공정을 이용하여 상기 상부 전극(150)을 소정의 화소 형상을 갖도록 패터닝한다. 이와 동시에, 상기 상부 전극(150)을 각 화소별로 분리하여 스윙 없이 형성하기 위하여, 하나의 액츄에이터의 상부 전극(150) 중 그 아래에 상기 제1 비어 홀(165)이 형성된 부분의 일측이 인접하는 액츄에이터의 상부 전극(150) 중 후속 공정에서 형성될 제2 비어 홀(175)과 근접한 부분의 일측과 분리되도록 상기 상부 전극(150)을 식각한다(도 4a 또는 도 7 참조). 또한, 상기한 공정의 결과로, 상기 상부 전극(150)의 일측에는 상부 전극(150)의 작동을 균일하게 하여 광원으로부터 입사되는 빛이 난반사되는 것을 방지하는 스트라이프(160)가 형성된다.

이어서, 상기 변형층(145)을 소정의 화소 형상을 갖도록 패터닝한다. 이때, 상기 하나의 액츄에이터의 변형층(145) 중 그 아래에 상기 제1 비어 홀(165)이 형성된 부분의 일측이 인접하는 액츄에이터의 변형층(145) 중 상기 제2 비어 홀(175)과 근접한 부분의 일측과 분리되도록 상기 변형층(145)을 식각한다(도 4a 또는 도 7 참조).

계속하여, 상기 하부 전극(140)을 각각의 화소별로 독립된 소정의 형상을 갖도록 패터닝한 후, 상기 하부 전극(140) 중 그 아래에 제2 금속층(115)이 오픈되어 있는 부분으로부터 상기 하부 전극(140), 지지층(135), 식각 방지층(125), 제2 보호층(120), 및 제1 보호층(110)을 순차적으로 식각하여 제2 비어 홀(175)을 형성한다. 따라서, 상기 제2 비어 홀(175)은 상기 하부 전극(140)으로부터 상기 제1 금속층(105)의 드레인 패드까지 수직하게 형성된다. 상기 제2 비어 홀(175) 부근에는 상부 전극(150)이 존재하지 않기 때문에, 상기 제2 비어 홀(175)을 지지부(200a)의 넓은 부분에 걸쳐 형성할 수 있다.

계속하여, 상기 제2 비어 홀(175)의 상부에 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 또는 티타늄(Ti) 등의 전기 전도성이 우수한 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 적층한 후 리프트-오프(lift-off)를 실시함으로써, 상기 제2 비어 홀(175)의 내부에 제2 비어 컨택(180)을 형성한다. 상기 제2 비어 컨택(180)은 상기 제1 금속층(105)의 드레인 패드와 하부 전극(140)을 전기적으로 연결한다. 그러므로, 외부로부터 인가된 제1 신호는 액티브 매트릭스(100)에 내장된 트랜지스터, 드레인 패드 및 제2 비어 컨택(180)을 통하여 하부 전극(140)에 인가된다. 상기 제2 비어 컨택(180)이 형성된 부분의 제2 금속층(115)에는 제2 비어 컨택(180)보다 큰 원형의 구멍(115c)이 형성되어 있으므로, 상기 제2 비어 컨택(180)은 제2 금속층(115)과 접촉되지 않는다.

도 14a 및 도 14b는 희생층(130)을 제거하여 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치를 완성한 상태를 도시한 것이다.

도 14a 및 도 14b를 참조하면, 상기 지지층(135)을 소정의 화소 형상으로 패터닝한 후, 플루오르화 수소(HF) 증기를 이용하여 상기 희생층(130)을 식각하여 에어 갭(190)을 형성함으로써 액츄에이터(200)를 완성한다. 이어서, 남아 있는 식각 용액을 제거하기 위하여 헹굼 및 건조(rinse and dry) 처리를 수행하여 박막형 AMA 소자를 완성한다.

상술한 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 외부로부터 전달된 제1 신호(화상 신호)는 액티브 매트릭스(100)에 내장된 트랜지스터, 제1 금속층(105)의 드레인 패드 및 제2 비어 컨택(180)을 통하여 하부 전극(140)에 인가된다. 이 경우, 상부 전극(150)은 제1 비어 컨택(170)을 통하여 제2 금속층(115)에 접지되기 때문에 전류가 인가되지 않으므로 상부 전극(150)과 하부 전극(140) 사이에 전위차에 따른 전기장이 발생한다. 이러한 전기장에 의하여 상부 전극(150)과 하부 전극(140) 사이의 변형층(145)이 변형을 일으킨다. 변형층(145)은 상기 전기장에 대하여 수직한 방향으로 수축하게 되며, 이에 따라 변형층(145)을 포함하는 상기 액츄에이터(200)는 소정의 각도로 휘게 된다. 빛을 반사하는 거울의 기능도 수행하는 상부 전극(150)은 액츄에이터(200)의 상부에 형성되어 있으므로 액츄에이터(200)와 함께 경사진다. 이에 따라서, 광원으로부터 입사되는 빛은 소정의 각도로 경사진 상부 전극(150)에 의해 반사된 후 스크린에 투영되어 화상을 맺는다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법에 의하면, 상부 전극과 제2 금속층을 전기적으로 연결시키는 제1 비어 컨택을 액츄에이터의 한쪽 지지부에 형성하고, 상기 제1 비어 컨택을 통하여 공통 전극인 상부 전극을 제2 금속층에 접지한다. 또한, 하부 전극과 제1 금속층의 드레인 패드를 전기적으로 연결시키는 제2 비어 컨택을 액츄에이터의 다른 쪽 지지부에 형성하고, 상기 제2 비어 컨택을 통하여 화상 신호 전류를 하부 전극에 인가한다. 따라서, 제1 비어 컨택을 통해 상부 전극과 전기적으로 연결된 제2 금속층을 공통 전극선으로 이용하기 때문에, 상부 전극을 보다 안정적으로 형성할 수 있다.

또한, 각각의 화소가 독립적으로 공통 전극선으로 이용되는 제2 금속층을 통하여 연결되기 때문에 인접하는 화소의 상부 전극들을 서로 연결하지 않아도 된다. 따라서, 하나의 액츄에이터의 상부 전극 중 그 아래에 제1 비어 컨택이 형성된 부분의 일측을 인접하는 액츄에이터의 상부 전극 중 제2 비어 컨택과 근접한 부분의 일측과 분리시킴으로써, 상부 전극을 스윙 없이 형성하여 제2 비어 컨택을 지지부의 넓은 부분에 걸쳐 안정적으로 형성시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (14)

1. M×N(M, N은 정수) 개의 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(100);

   상기 액티브 매트릭스(100)의 상부에 형성되며 드레인 패드를 포함하는 제1 금속층(105);

   상기 제1 금속층(105)의 상부에 형성된 제1 보호층(110);

   상기 제1 보호층(110)의 상부에 형성된 제2 금속층(115);

   상기 제2 금속층(115)의 상부에 형성된 제2 보호층(120); 그리고

   i) 상기 제2 보호층(120)의 상부에 형성된 지지층(135), 상기 지지층(135)의 상부에 형성된 하부 전극(140), 상기 하부 전극(140)의 상부에 형성된 변형층(145), 상기 변형층(145)의 상부에 형성된 상부 전극(150), 상기 상부 전극(150)으로부터 상기 제2 금속층(115)까지 형성된 제1 비어 컨택(170), 및 상기 하부 전극(140)으로부터 상기 제1 금속층(110)의 드레인 패드까지 형성된 제2 비어 컨택(180)을 갖는 액츄에이터(200)를 포함하며, 하나의 액츄에이터의 상부 전극은 인접하는 액츄에이터의 상부 전극과 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 액티브 매트릭스(100)는 상기 제2 보호층(120)의 상부에 형성된 식각 방지층(125)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 하나의 액츄에이터(200)의 상부 전극(150) 중 그 아래에 상기 제1 비어 컨택(170)이 형성된 부분의 일측이 인접하는 액츄에이터의 상부 전극(150) 중 상기 제2 비어 컨택(180)과 근접한 부분의 일측과 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 하나의 액츄에이터(200)의 변형층(145) 중 그 아래에 상기 제1 비어 컨택(170)이 형성된 부분의 일측이 인접하는 액츄에이터의 변형층(145) 중 상기 제2 비어 컨택(180)과 근접한 부분의 일측과 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 제2 비어 컨택(180)이 형성되는 제2 금속층(115)에는 상기 제2 비어 컨택(180)보다 큰 원형의 구멍(115a)이 형성되는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 제1 비어 컨택(170)이 형성되는 하부 전극(140)에는 상기 제1 비어 컨택(170)보다 큰 원형의 구멍(140a)이 형성되는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 제1 비어 컨택(170) 및 제2 비어 컨택(180)은 모두 상기 액츄에이터(200)의 양측 지지부(200a)에 형성되는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치.
8. M×N(M, N은 정수) 개의 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스의 상부에 드레인 패드를 포함하는 제1 금속층을 형성하는 단계;

   상기 제1 금속층의 상부에 제1 보호층을 형성하는 단계;

   상기 제1 보호층의 상부에 제2 금속층을 형성한 후 상기 제2 금속층을 패터닝하여 상기 제2 금속층의 일부를 오픈시키는 단계;

   상기 제2 금속층의 상부에 제2 보호층을 형성하는 단계; 그리고

   i) 상기 제2 보호층의 상부에 지지층을 형성하는 단계, ii) 상기 지지층의 상부에 하부 전극을 형성한 후 상기 하부 전극을 패터닝하여 상기 하부 전극의 일부를 오픈시키는 단계, iii) 상기 하부 전극의 상부에 변형층을 형성하는 단계, iv) 상기 변형층으로부터 상기 제2 금속층의 상부까지 수직하게 제1 비어 홀을 형성하는 단계, vi) 상기 변형층 및 상기 제1 비어 홀에 의해 노출된 제2 금속층의 상부에 상부 전극 및 제1 비어 컨택을 형성하는 단계, vii) 상기 상부 전극을 식각하여 하나의 액츄에이터의 상부 전극을 인접하는 액츄에이터의 상부 전극과 분리시키는 단계, 및 viii) 상기 하부 전극으로부터 상기 제1 금속층의 드레인 패드까지 제2 비어 컨택을 형성하는 단계로 이루어지는 액츄에이터를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 제2 보호층을 형성하는 단계는, 상기 제2 보호층의 상부에 식각 방지층을 형성하는 단계, 상기 식각 방지층의 상부에 희생층을 형성하는 단계, 및 상기 희생층을 패터닝하여 상기 식각 방지층 중 아래에 상기 제2 금속층이 오픈된 부분 및 이와 인접한 상기 식각 방지층의 일부를 노출시킴으로써 액츄에이터의 지지부를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 하나의 액츄에이터의 상부 전극을 인접하는 액츄에이터의 상부 전극과 분리시키는 단계는, 상기 하나의 액츄에이터의 상부 전극 중 그 아래에 상기 제1 비어 컨택이 형성된 부분의 일측을 인접하는 액츄에이터의 상부 전극 중 상기 제2 비어 컨택과 근접한 부분의 일측과 분리되도록 상기 상부 전극을 식각하는 단계, 및 상기 하나의 액츄에이터의 변형층 중 그 아래에 상기 제1 비어 컨택이 형성된 부분의 일측을 인접하는 액츄에이터의 변형층 중 그 아래에 상기 제2 비어 컨택과 근접한 부분의 일측과 분리되도록 상기 변형층을 식각하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
11. 제8항에 있어서, 상기 제1 비어 컨택을 형성하는 단계는 상기 변형층 중 상기 제2 금속층이 오픈된 부분과 인접한 부분으로부터 상기 제2 금속층까지 수직하게 제1 비어 홀을 형성하는 단계 후에 수행하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
12. 제8항에 있어서, 상기 제2 비어 컨택을 형성하는 단계는 상기 하부 전극으로부터 상기 제2 금속층이 오픈된 부분을 통하여 상기 제1 금속층의 드레인 패드까지 수직하게 제2 비어 홀을 형성하는 단계 후에 수행하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
13. 제8항에 있어서, 상기 제2 금속층의 일부를 오픈시키는 단계는, 후속 공정에서 형성될 상기 제2 비어 컨택이 위치하는 제2 금속층에 상기 제2 비어 컨택보다 큰 원형의 구멍이 형성되도록 패터닝함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
14. 제8항에 있어서, 상기 하부 전극의 일부를 오픈시키는 단계는, 후속 공정에서 형성될 상기 제1 비어 컨택이 위치하는 하부 전극에 상기 제1 비어 컨택보다 큰 원형의 구멍이 형성되도록 패터닝함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.

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