專利名稱：具有埋置式結(jié)構(gòu)的基片、包括該基片的顯示器件、制造該基片的方法和制造顯示器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于互聯(lián)器、黑色矩陣(光屏蔽膜)或波導(dǎo)管的具有埋置式結(jié)構(gòu)的基片。本發(fā)明還涉及包括該基片的顯示器件、制造該基片的方法和制造顯示器件的方法。
背景技術(shù)：
時(shí)下開發(fā)的不同類型的顯示器件，包括液晶顯示器件和有機(jī)EL顯示器件，在日復(fù)一日的減小厚度，并提高清晰度或增加屏幕的尺寸。這些厚度減小的顯示器件可采用不同的技術(shù)驅(qū)動(dòng)。在其它技術(shù)中，有源矩陣驅(qū)動(dòng)技術(shù)對(duì)顯示清晰度的改善特別有效。
有源矩陣驅(qū)動(dòng)顯示器件包括多種有源元件(例如TFT或MIM)，所提供的各自元件與其像素相關(guān)。在這種類型的顯示器件中，各像素的光學(xué)狀態(tài)可根據(jù)所對(duì)應(yīng)的有源元件而變化。各有源元件制成于玻璃基片上，并與柵極線和源極線相連接。例如，TFT，與以行和列(例如矩陣中)排列的所對(duì)應(yīng)的像素的可與相互交叉排列的柵極線(或掃描線)和源極線(或數(shù)據(jù)線)相連接。
多種有源元件以矩陣的方式制成于玻璃基片上(這種基片也常稱為“有源矩陣基片”)，這種玻璃基片一般具有這樣一種結(jié)構(gòu)其多重柵極線和多重源極線互相交錯(cuò)。例如有源矩陣基片可采用源極線延續(xù)，并與柵極線相互交迭的結(jié)構(gòu)制成。在這種情況下，雖然絕緣薄膜沉積在各柵極線和所對(duì)應(yīng)的源極線之間，但是源極線依然必須克服由柵極線造成的水平差異。
因此，為了防止源極線因?yàn)闁艠O線造成的水平差異而導(dǎo)致的斷路，或防止液晶顯示器件中液晶分子的取向狀態(tài)被基片表面的水平差異擾亂，就必須減小水平差異的高度(或厚度)，或減小所定義的水平差異與基片表面的夾角。另一方面，柵極線和源極線應(yīng)具有足夠低的電阻以保證在足夠高的速率下傳輸預(yù)定的電信號(hào)。為了滿足這些要求，包括柵極線和源極線的互聯(lián)器，在常規(guī)有源矩陣基片上必須具有對(duì)它們的厚度限制(例如低于0.3μm)，使之不會(huì)因?yàn)檫@些水平差異而斷路(或斷開)。并調(diào)整它們的寬度，以充分減小它們的電阻。為達(dá)到此目的，互聯(lián)器有時(shí)呈現(xiàn)錐形側(cè)表面。
在這種方式中，根據(jù)常規(guī)技術(shù)，限制了厚度的互聯(lián)器應(yīng)調(diào)整其寬度以得到所要求的電阻值。那就是說(shuō)，常規(guī)技術(shù)只能對(duì)互聯(lián)器的設(shè)計(jì)提供低水平的靈活性。這樣，例如在透射型液晶顯示器件中，就不得不犧牲其孔徑比以使互聯(lián)器能滿足這些要求。眾所周知，對(duì)角線大于10英寸的顯示器件的孔徑比會(huì)受到這種互聯(lián)結(jié)構(gòu)的不利限制。
可是，在透射型液晶顯示器件中，隨著其孔徑比的減小，顯示器所顯示的圖像的亮度就會(huì)降低或者器件的功耗就會(huì)增加。因此，為了提高透射型液晶顯示器件的性能，就必須實(shí)現(xiàn)具有較窄的線寬度和足夠低的電阻值的互聯(lián)器。
為了解決這些問題，例如日本特許公開公報(bào)No.4-170519提出一種方法，以減小基片上水平差異的厚度，并實(shí)現(xiàn)具有足夠低電阻值的互聯(lián)器。據(jù)此所提方法，厚度大于常規(guī)互聯(lián)器的互聯(lián)器嵌入在已經(jīng)制成于基片表面的凹槽中。這種類型的互聯(lián)器在此稱為“嵌入式互聯(lián)器”。
可是，在玻璃基片的表面制成這樣一個(gè)嵌入式互聯(lián)器的技術(shù)還沒有建立。于是，日本特許公開公報(bào)No.4-170519說(shuō)明了上述還未披露的關(guān)于在玻璃基片的表面制成凹槽的具體方法。本發(fā)明者通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)了當(dāng)使用氫氟酸和氟化銨的混合物作為常規(guī)蝕刻劑腐蝕玻璃基片時(shí)，其表面不能均勻地或在足夠高的速率下腐蝕，或者其凹槽寬度被非正常邊界腐蝕現(xiàn)象不必要地增加。如果玻璃基片的表面被不均勻地腐蝕，則腐蝕的表面就會(huì)過(guò)度地散射光，從而使所顯示的圖像變白。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的較佳實(shí)施方式提供一種具有埋置式結(jié)構(gòu)的基片，例如，在玻璃基片上的嵌入式互聯(lián)器，還提供包括這樣一種基片的顯示器件、制造上述基片的方法和制造上述顯示器件的方法。
本發(fā)明的較佳實(shí)施方式提供一種制造具有埋置式結(jié)構(gòu)的基片的方法。此方法最好包括以下步驟制備具有主表面的玻璃基片；用濕法蝕刻工藝在玻璃基片的主表面上制成凹槽；和在玻璃基片的主表面上沉積第1材料并用其填充凹槽，制成具有與主表面基本齊平的表面的埋置式結(jié)構(gòu)。制成凹槽的步驟最好包括用包括氫氟酸、氟化銨、和鹽酸或草酸在內(nèi)的蝕刻劑進(jìn)行濕法蝕刻。
在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施方式中，制成凹槽的步驟最好包括制成滿足d≥r的關(guān)系的凹槽，式中，d為凹槽的深度，r為凹槽側(cè)壁的曲率半徑。具體地說(shuō)，凹槽的深度d可在0.5μm以上。
在本發(fā)明的另一個(gè)較佳實(shí)施方式中，制備玻璃基片的步驟最好包括制備主要由二氧化硅構(gòu)成并還包含非二氧化硅的金屬氧化物的玻璃基片。具體地說(shuō)，玻璃基片可以用無(wú)堿玻璃制造，也可以用鈉鈣玻璃制造。
在又一個(gè)較佳實(shí)施方式中，制成凹槽的步驟最好包括確定使玻璃基片主表面的將制成凹槽的區(qū)域露出的蝕刻掩模。制成埋置式結(jié)構(gòu)的步驟最好包括通過(guò)使用蝕刻掩模的剝離工藝從玻璃基片的主表面去除第1材料，但填充凹槽的這部分第1材料除外。
在此特定較佳實(shí)施方式中，制成凹槽的步驟最好還包括在確定蝕刻掩模的步驟前，對(duì)玻璃基片的主表面進(jìn)行表面處理，使蝕刻掩膜與主表面的接觸更緊密。
更具體地說(shuō)，制成凹槽的步驟最好包括將主表面進(jìn)行甲硅烷基化的表面處理，并在主表面上確定用作蝕刻掩模的光致抗蝕劑圖形。
在再一個(gè)較佳實(shí)施方式中，沉積第1材料的步驟最好包括通過(guò)濺鍍工藝沉積第1材料。
在再一個(gè)較佳實(shí)施方式中，沉積第1材料的步驟可包括沉積導(dǎo)電性材料作為第1材料，及制成互聯(lián)器作為埋置式結(jié)構(gòu)?；蛘撸练e第1材料的步驟也可包括沉積光屏蔽材料作為第1材料，及制成黑色矩陣作為埋置式結(jié)構(gòu)。
作為另一種選擇，沉積第1材料的步驟可包括沉積透明材料作為第1材料，及制成波導(dǎo)管作為埋置式結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一個(gè)較佳實(shí)施方式提供了一種制造包括有源矩陣基片和顯示介質(zhì)層的顯示器件的方法。此工藝最好包括通過(guò)用導(dǎo)電材料或光屏蔽材料制造具有埋置式結(jié)構(gòu)的基片的方法來(lái)制造有源矩陣基片的步驟。
在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施方式中，埋置式結(jié)構(gòu)可以是柵極線。在這種情況下，制造有源矩陣基片的步驟最好包括在源極線上制成反向交錯(cuò)的TFT。
在另一個(gè)較佳實(shí)施方式中，埋置式結(jié)構(gòu)可以是源極線。在這種情況下，制造有源矩陣基片的步驟最好包括在源極線上制成交錯(cuò)的TFT。
本發(fā)明的再一個(gè)較佳實(shí)施方式的基片最好包括具有在其主表面上制成的凹槽和埋置式結(jié)構(gòu)的玻璃板。埋置式結(jié)構(gòu)最好由沉積于主表面上的以填充凹槽的第1材料制成，且最好具有與主表面基本齊平的表面。凹槽最好滿足d≥r的關(guān)系，式中，d為凹槽的深度，r為凹槽側(cè)壁的曲率半徑。
在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施方式中，凹槽內(nèi)表面最好具有凹槽深度d的十分之一以下的粗糙度。這是因?yàn)?，本發(fā)明者通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)了當(dāng)凹槽內(nèi)表面具有大于此值的粗糙度時(shí)，中間介電層的介電強(qiáng)度減小，在線之間流動(dòng)的漏泄電流的量增加或線路斷開。這類基片可根據(jù)上述本發(fā)明的任何一個(gè)較佳實(shí)施方式中描述的方法來(lái)制造。
在本發(fā)明的另一個(gè)較佳實(shí)施方式中，第1材料可以是導(dǎo)電性材料，埋置式結(jié)構(gòu)可以是互聯(lián)器。在另一個(gè)較佳實(shí)施方式中，第1材料可以是光屏蔽材料，埋置式結(jié)構(gòu)可以是黑色矩陣。
作為另一種選擇，第1材料也可以是透明材料，埋置式結(jié)構(gòu)也可以是波導(dǎo)管。
本發(fā)明的另一個(gè)較佳實(shí)施方式提供一種顯示器件。該顯示器件最好包括用導(dǎo)電材料或光屏蔽材料和顯示介質(zhì)層制成的有源矩陣基片。
在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施方式中，埋置式結(jié)構(gòu)可以是柵極線，有源矩陣基片可以包括在柵極線上制成的反向交錯(cuò)的TFT。
在另一個(gè)較佳實(shí)施方式中，埋置式結(jié)構(gòu)也可以是源極線，有原矩陣也可以包括制成于源極線上的交錯(cuò)的TFT。
下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施方式的詳細(xì)描述將會(huì)使本發(fā)明的其它特征、要素、工藝、步驟、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)變得更加清晰。


圖1A、1B和1C是顯示當(dāng)使用常規(guī)蝕刻劑腐蝕玻璃基片時(shí)所產(chǎn)生的問題的截面圖。
圖2A、2B和2C用圖解法說(shuō)明本發(fā)明的具體的較佳實(shí)施方式的有源矩陣基片的結(jié)構(gòu)。
圖3A-3E是說(shuō)明制造圖2A和2B所示的有源矩陣基片的各工藝步驟的截面圖。
圖4A是本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施方式的包括嵌入式互聯(lián)器的有源矩陣基片420的平面圖。
圖4B是包括沿著圖4A的IVb-IVb線觀察到的有源矩陣基片420的液晶顯示器件400的截面圖。
圖5是示意性地說(shuō)明本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施方式的交錯(cuò)的TFT結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖6A-6E是說(shuō)明制造圖5所示交錯(cuò)的TFT的各工藝步驟的截面圖。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明中，為了制成預(yù)期的埋置式結(jié)構(gòu)，很重要的是使用能均勻地和在足夠高的速率腐蝕玻璃的蝕刻劑。通過(guò)使用包括氫氟酸、氟化銨、和鹽酸(HCl)或草酸(HBr)的蝕刻劑能實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。
首先，將描述當(dāng)使用包括氫氟酸(HF)和氟化銨(NH4F)的常規(guī)蝕刻劑腐蝕玻璃時(shí)出現(xiàn)的問題。此常規(guī)蝕刻劑在此將被稱為“氫氟酸+氟化銨系蝕刻劑”或“緩沖氫氟酸系蝕刻劑”。在現(xiàn)有技術(shù)中，玻璃有時(shí)通過(guò)使用氫氟酸系蝕刻劑腐蝕?？墒?，在這種情況下，在蝕刻劑中易于制成氫氟酸的非均勻性濃度分布，因此玻璃就不能被均勻地腐蝕。因此，現(xiàn)在廣泛使用具有緩沖作用的氫氟酸+氟化銨系蝕刻劑。
氫氟酸+氟化銨系蝕刻劑與玻璃(例如硅化玻璃)中通常所含的無(wú)硅金屬元素(例如Al、Ba、Ca和Mg)反應(yīng)，由此產(chǎn)生金屬鹽。這些金屬鹽(例如鋇鹽)中的一些在蝕刻劑(例如水溶液)中微溶。如果在腐蝕的表面產(chǎn)生這些微溶的金屬鹽，或者，如果作為雜質(zhì)漂浮在蝕刻劑中的金屬鹽沉積在腐蝕的表面，則被金屬鹽覆蓋的表面部分將不再腐蝕。結(jié)果，腐蝕表面的粗糙度增加。
另外，設(shè)置在腐蝕槽的管道上的使蝕刻劑順利反復(fù)循環(huán)使用的過(guò)濾器，也可能被這些微溶金屬鹽的顆粒堵塞，這就有可能妨礙蝕刻劑的良好循環(huán)。在這種情況下，難以均勻地腐蝕對(duì)角線大于10英寸的巨大的玻璃基片。
可是，本發(fā)明者通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)了當(dāng)氫氟酸加入氫氟酸+氟化銨系蝕刻劑后，這些金屬鹽，其它二氧化硅和硅，溶解度增加。以下將詳細(xì)描述通過(guò)加入氫氟酸而得到的這些效果。在以下說(shuō)明例中，假定玻璃基片由鈉鈣玻璃制得。但是，需要注意的是，同樣的陳述也可應(yīng)用于玻璃基片由無(wú)堿玻璃制造的情況。
通過(guò)在蝕刻劑中加入氫氟酸，作為以1∶3混合的氫氟酸和氟化銨的混合物(單位mol/kg)，結(jié)果，金屬鹽的溶解度增加，且腐蝕表面的粗糙度下降?？墒?，如果加入過(guò)量的氫氟酸，則粗糙度再趨于增加。因此，采用該方法最好能控制加入的氫氟酸的量，使得金屬鹽能充分溶解，但不會(huì)過(guò)度增加腐蝕表面的粗糙度。加入的氫氟酸的量可根據(jù)腐蝕玻璃的主要成分而變化，但最好在3mol/kg-5mol/kg的范圍內(nèi)。
在此方法中，通過(guò)使用包括氫氟酸、氟化銨和鹽酸的這類蝕刻劑，可防止這些微溶的金屬鹽覆蓋于腐蝕表面。這樣，可獲得具有較低的表面粗糙度(具體地說(shuō)，低于通過(guò)腐蝕工藝制成的凹槽的深度d的十分之一)的腐蝕表面。
此外，由于也可防止金屬鹽的多余顆粒漂浮在蝕刻劑中，所以采用所提供的蝕刻劑能均勻地覆蓋玻璃基片的整個(gè)表面。這樣，即使對(duì)角線大于10英寸的巨大的玻璃基片，其整個(gè)表面都能被均勻地腐蝕。
如上所述，這些經(jīng)常使腐蝕表面不均勻的微溶金屬鹽，能通過(guò)在氫氟酸+氟化銨系蝕刻劑中加入鹽酸而溶解。可是，通過(guò)加入草酸代替鹽酸可達(dá)到同樣的效果。
以下將參照?qǐng)D1A、1B和1C具體地描述，當(dāng)通過(guò)使用常規(guī)氫氟酸+氟化銨系蝕刻劑在玻璃基片上制成凹槽時(shí)所出現(xiàn)的問題。
通常，濕法蝕刻工藝本質(zhì)上是各向同性的。因此，如果蝕刻掩模2是在玻璃基片1的表面制成的，如果深度為d的凹槽3是通過(guò)腐蝕蝕刻掩模的開口2a所露出的一部分玻璃基片1而制成的，則理論上凹槽3的側(cè)壁的曲率半徑r0應(yīng)該與凹槽3的深度d相等(即r0＝d)，如圖1A所示。
實(shí)際上，雖然當(dāng)玻璃基片1通過(guò)使用氫氟酸+氟化銨系蝕刻劑腐蝕時(shí)，玻璃基片1被過(guò)度地(或非正常地)側(cè)面腐蝕，凹槽3的側(cè)壁的曲率半徑r1變得比凹槽3的深度d要大(即r1＞d)，如圖1B所示。在圖1B中，曲率半徑r1是在玻璃基片1的表面和凹槽3的底部之間制成的側(cè)壁的曲率半徑的平均值。這種非正常的側(cè)面腐蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生是因?yàn)椋g刻劑易于滲入蝕刻掩模2和玻璃基片1之間的界面，從而在界面中引起和推進(jìn)腐蝕反應(yīng)。因此，如圖1B中的圖解說(shuō)明，與玻璃基片1的表面越靠近，凹槽3的側(cè)壁部分的曲率半徑r1’越大。以下將這種與圖1A所示的理想側(cè)面腐蝕反應(yīng)相比過(guò)度進(jìn)行的側(cè)面腐蝕反應(yīng)稱為“非正常側(cè)面腐蝕現(xiàn)象”。
例如，如果采用濺鍍工藝將金屬材料(例如鋁)4沉積在玻璃基片1上以使用金屬材料4來(lái)填充凹槽3，作為非正常側(cè)面腐蝕現(xiàn)象的結(jié)果，在凹槽3中制成曲率半徑r1大于凹槽3的深度d的側(cè)壁，則金屬材料4將只能以較高速率沉積在玻璃基片上具有相對(duì)較大的曲率半徑r1的部分，而不能沉積在玻璃基片上具有相對(duì)較小的曲率半徑的部分。因此，如圖1C的圖解說(shuō)明，已經(jīng)沉積在進(jìn)行了非正常側(cè)面腐蝕的玻璃基片1的那些部分上的金屬材料4a將從玻璃基片1的表面翹起。在這種情況下，即使后續(xù)采用諸如光刻工藝來(lái)去除所沉積的金屬材料4的多余部分，但沉積在玻璃基片1的非正常側(cè)面腐蝕部分上的金屬材料4a將依然產(chǎn)生一定的水平差異。
上述非正常側(cè)面腐蝕現(xiàn)象是通過(guò)氫氟酸+氟化銨系蝕刻劑滲入蝕刻掩模2(典型的光致抗蝕劑圖形)和玻璃基片1之間的界面而引起的，因?yàn)椴ＡП粴浞?氟化銨系蝕刻劑腐蝕地相對(duì)較慢。
在制成根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施方式的埋置式結(jié)構(gòu)的方法中，使用包括氫氟酸、氟化銨和鹽酸或草酸的蝕刻劑。這樣，與使用常規(guī)氫氟酸+氟化銨系蝕刻劑的情況相比，根據(jù)本發(fā)明能夠提高腐蝕速率。因此，在蝕刻劑滲入蝕刻掩模2和玻璃基片1之間的界面并在那里開始腐蝕反應(yīng)之前，凹槽3可以制成預(yù)期的深度d。結(jié)果，可制成示于圖1A的、曲率半徑r0與深度d基本相等的凹槽3。當(dāng)材料4采用諸如濺鍍工藝來(lái)沉積以填充具有示于圖1A的截面形狀的凹槽3時(shí)，可制成具有與玻璃基片1的表面基本齊平的表面的埋置式結(jié)構(gòu)。這是因?yàn)?，凹?的一部分側(cè)壁越靠近玻璃基片1的表面(即由側(cè)壁部分與玻璃基片1的表面所定義的夾角越接近90度)，沉積速率越低。
如上所述，通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施方式的蝕刻劑，能基本消除會(huì)使腐蝕表面非均勻的多余的金屬鹽，可實(shí)現(xiàn)足夠高的腐蝕速率，并使非正常側(cè)面腐蝕現(xiàn)象減至最小。
也可通過(guò)增加蝕刻掩模2和玻璃基片1表面之間的接觸程度將非正常側(cè)面腐蝕現(xiàn)象減至最小。例如，在玻璃基片1的表面將要圖形化的光致抗蝕劑層制成蝕刻掩模2之前，可將玻璃基片1的表面甲硅烷基化。從而增加了接觸程度。在這種情況下，如果蝕刻掩模2和玻璃基片1之間的界面通過(guò)將玻璃基片1的表面進(jìn)行甲硅烷基化制成疏水的(或防水的)，則蝕刻劑將不進(jìn)入界面中，并且可將非正常側(cè)面腐蝕現(xiàn)象減至最小。此外，側(cè)面腐蝕反應(yīng)本身難以在側(cè)壁上發(fā)生。這樣，最終的凹槽3可具有側(cè)壁的曲率半徑r小于深度d(即r＜d)的截面形狀。那就是說(shuō)，通過(guò)使界面疏水，可各向異性地采用腐蝕工藝。
能增加玻璃基片1的表面與光致抗蝕劑層之間接觸程度，并可使界面疏水的這樣的硅烷試劑的例子包括六甲基二硅烷(HMDS)。
當(dāng)使用包括氫氟酸、氟化銨和鹽酸或草酸的這類蝕刻劑時(shí)，可使腐蝕表面的粗糙度下降，且可在比常規(guī)方法更高的速率下，制成具有如含有很少量的非正常側(cè)面腐蝕部分的這樣一種截面形狀的凹槽。埋置式結(jié)構(gòu)是通過(guò)填充凹槽而得到的，它可通過(guò)使用這類蝕刻劑，并采用大量沉積技術(shù)中的一種來(lái)沉積任何不同類型的材料制成。從而，可制成任何任意形式的裝置。
例如，如果凹槽是用通過(guò)濺鍍工藝沉積的導(dǎo)電性材料(例如金屬材料、ITO或半導(dǎo)體材料)填充的，則可制成嵌入式的互聯(lián)器。所制成這類互聯(lián)器使其具有與玻璃基片的表面基本齊平的表面。因此，TFT、另一個(gè)互聯(lián)器或任何制成于嵌入式互聯(lián)器上的其它元件將不受任何水平差異的影響。
例如，也可制成深度大于0.5μm的凹槽。因此，可制成具有較窄的寬度的更厚的互聯(lián)器。這樣的嵌入式互聯(lián)器可應(yīng)用于如發(fā)明背景中所述的液晶顯示器件、有機(jī)EL顯示器件等所使用的有源矩陣基片。則可使孔徑比增加，或減小在互聯(lián)器之間的相交點(diǎn)處產(chǎn)生的電容。
例如，當(dāng)制成嵌入式互聯(lián)器用作柵極線時(shí)，可在柵極線上制成反向交錯(cuò)的TFT。另一方面，當(dāng)制成嵌入式互聯(lián)器作為源極線時(shí)，可在源極線上制成反向交錯(cuò)的TFT。
另外，如果凹槽是用沉積的光屏蔽材料來(lái)填充的，可制成如日本特許公開專利No.3-107128所公開的嵌入式黑色矩陣。
在根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施方式制成埋置式結(jié)構(gòu)的方法中，當(dāng)使用包括氫氟酸、氟化銨和鹽酸或草酸的蝕刻劑時(shí)，可制成具有低粗糙度的腐蝕表面。因此，具有這種腐蝕表面的玻璃基片將不散射入射光，顯示的圖像看上去也不發(fā)白。因此，即使當(dāng)具有這種腐蝕表面的玻璃基片用作顯示器件的透明基片(例如用作有源矩陣基片或?yàn)V色鏡基片)時(shí)，最終的顯示質(zhì)量不下降(例如器件的透光率不下降)。
而且，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)較佳實(shí)施方式，也可通過(guò)如日本特許公開專利No.3-29903所公開的，使用填充凹槽所沉積的透明材料制成嵌入式波導(dǎo)管。當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施方式的蝕刻劑時(shí)，就可制成具有低粗糙度的腐蝕表面。因此，腐蝕表面既不散射入射光也不增加通過(guò)波導(dǎo)管傳輸光的損耗。
以下，將參照?qǐng)D2A和2B描述具有根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施方式的嵌入式互聯(lián)器的有源矩陣基片。圖2A是有源矩陣基片100的平面圖，圖2B是圖2A的IIb-IIb線所示的截面圖。
如圖2B所示，柵極線103被嵌入凹槽102中，凹槽102是通過(guò)下述使用包括氫氟酸、氟化銨和鹽酸或草酸的蝕刻劑的方法制成于玻璃基片101的表面的。在這種情況下，凹槽102滿足關(guān)系r≤d，式中r為凹槽102側(cè)壁的曲率半徑，d為凹槽102的深度。因此，通過(guò)使用由諸如濺鍍工藝沉積的鋁來(lái)填充凹槽102而制成的柵極線103，具有與玻璃基片101的表面基本齊平的表面。如圖2B所示，門絕緣薄膜104幾乎沉積在整個(gè)玻璃基片101的表面。如圖2A和2B所示，多重源極線105可制成于門絕緣薄膜104上。柵極線103被嵌入玻璃基片101中使其具有與玻璃基片101的表面基本齊平的表面。因此，被沉積在柵極線103上的門絕緣薄膜104和玻璃基片101也具有基本平坦的表面，在平坦表面上制成源極線105。這樣，就不必?fù)?dān)心在源極線105與柵極線103之間的交點(diǎn)處的任何源極線105的斷路。采用熟悉的技術(shù)在這些嵌入式柵極線103上制成反向交錯(cuò)的TFT(未顯示)和其它組件(例如像素電極)，就能得到有源矩陣基片100。
根據(jù)本發(fā)明的此較佳實(shí)施方式的嵌入式互聯(lián)器可具有比常規(guī)互聯(lián)器更窄的寬度，這樣減小了在線路交點(diǎn)處生成的電容。而且，由于交叉部分具有平坦的結(jié)構(gòu)，不必?fù)?dān)心斷路。為了進(jìn)一步減小交點(diǎn)處的電容，柵極線103也可在柵極線103和源極線105的交點(diǎn)處局部地減小寬度，如圖2C所示。
在圖2A和2B中說(shuō)明的具體的實(shí)施例中，制成柵極線103用作嵌入式互聯(lián)器。另外，源極線105可代替柵極線103而被嵌入，且可在源極線105上制成交錯(cuò)的TFT。當(dāng)然，最好是制成MIM器件來(lái)取代TFT。
以下將參照?qǐng)D3A-3E描述怎樣制成嵌入式柵極線103。
首先，如圖3A所示，制備玻璃基片101。將玻璃基片101的表面涂覆HMDS溶液，由此進(jìn)行甲硅烷基化以增加制成于其表面以確定蝕刻掩模201的光致抗蝕劑層與玻璃基片101的表面之間的接觸程度。同時(shí)，通過(guò)執(zhí)行此甲硅烷基化工藝，將使蝕刻掩模201和玻璃基片101之間的界面防水，并且可將非正常側(cè)面腐蝕現(xiàn)象減至最小。一旦將玻璃基片101進(jìn)行了甲硅烷基化工藝，就在玻璃基片101的表面上涂覆一層光致抗蝕劑材料(例如具有防酸作用的線型酚醛清漆)，然后進(jìn)行光刻工藝以確定如圖3A所示的具有開口201a的蝕刻掩模。
接著，如圖3B所示，開口201a所露出的玻璃基片101的部分表面通過(guò)使用包括氫氟酸、氟化銨和鹽酸或草酸的蝕刻劑進(jìn)行濕腐蝕。在此較佳實(shí)施方式中，濕法蝕刻工藝最好在25℃通過(guò)使用1∶3∶5混合的氫氟酸、氟化銨和鹽酸的混合物(單位mol/Kg)來(lái)進(jìn)行。由于在此工藝中使用根據(jù)本發(fā)明的蝕刻劑，最終的腐蝕速率將足夠高，沒有金屬鹽生成，且可得到具有低粗糙度的均勻的腐蝕表面。此外，由于腐蝕速率較高，在凹槽的側(cè)壁上就很難出現(xiàn)非正常側(cè)面腐蝕現(xiàn)象，且由于通過(guò)甲硅烷基化工藝生成的防水性，使側(cè)面腐蝕反應(yīng)本身明顯地減少。因此，最終的凹槽102能滿足關(guān)系r≤d，式中r為凹槽102側(cè)壁的曲率半徑，d為凹槽102的深度。從而，要留下蝕刻掩模201的部分201b，以便于向凹槽102擴(kuò)展。
隨后，如圖3C所示，將圖3B所示的基片置于水中(例如耐光致抗蝕劑材料的液體)以例如20KHz-1MHz的頻率進(jìn)行超聲波清洗，有選擇性地去除蝕刻掩模201的擴(kuò)展部分201b。另一方面，在玻璃基片101上的蝕刻掩模201的保留部分201c足夠穩(wěn)固地粘附于玻璃基片101的表面，即使在施加超聲波下也不會(huì)從玻璃基片101上剝離。在此較佳實(shí)施方式中，在蝕刻掩模201和玻璃基片101的表面之間的界面上進(jìn)行了甲硅烷基化工藝處理。因此，蝕刻掩模201c能非常牢固地粘附于玻璃基片101的表面。
隨后，如圖3D所示，例如，導(dǎo)電性材料103′通過(guò)濺鍍工藝被沉積在玻璃基片101上，也沉積在蝕刻掩模201c上。所沉積的導(dǎo)電性材料103′的厚度最好能近似于凹槽102的深度。導(dǎo)電性材料103′并不一定是單一材料，它可包括多種不同的材料以制成多層結(jié)構(gòu)。較佳的導(dǎo)電性材料的例子包括Ti、Al、Ta、Mo和其它金屬材料。由于這些金屬材料各自都具有蔽光性，被沉積的材料也可用作TFT通道區(qū)域的光屏蔽薄膜。導(dǎo)電性材料103′并不一定要通過(guò)濺鍍工藝來(lái)沉積，也可通過(guò)電鍍技術(shù)、CVD工藝或任何其它適合的技術(shù)來(lái)沉積。
接著，采用眾所周知的抗蝕劑脫模工藝去除蝕刻掩模201c。在此工藝步驟中，沉積于蝕刻掩模201c上的導(dǎo)電性材料103′的多余部分隨同蝕刻掩模201c一起去除(即剝離)。結(jié)果，可在凹槽102內(nèi)制成柵極線103，使凹槽表面與玻璃基片101的表面齊平，如圖3E所示。
隨后，沉積門絕緣薄膜，并采用各種眾所周知的技術(shù)制成源極線和TFT，由此完成示于圖2A和2B的有源矩陣基片100。
在上述具體的實(shí)施例中，通過(guò)剝離工藝確定柵極線103的圖形。另外，也可通過(guò)以下方法確定柵極線103的圖形。具體地說(shuō)，首先，當(dāng)制成凹槽102時(shí)，就剝離蝕刻掩模201。接著，將導(dǎo)電性材料103′沉積于玻璃基片101上，也沉積于凹槽102內(nèi)。然后，可執(zhí)行光刻工藝(包括制成光致抗蝕劑層、曝光、腐蝕和剝離抗蝕劑圖形的步驟)，僅剩填充凹槽102的導(dǎo)電性材料103′的選擇部分，由此制成柵極線103?？墒?，在這種情況下，所需的工藝步驟與圖3A-3E所示的工藝相比增加了。
如果要實(shí)現(xiàn)理想的各向異性的腐蝕工藝，就必須滿足關(guān)系L＝2d+δ，式中L為凹槽的寬度(即互聯(lián)器的線寬度)，d為凹槽的深度，δ為抗蝕劑圖形的線寬度(即蝕刻掩模開口的寬度)。假定采用適用于分辨極限為1.5μm光刻工藝的i-line深度曝光技術(shù)來(lái)制成深度約為1μm的凹槽，最終的凹槽(或互聯(lián)器)可具有大約3.5μm的寬度。即使此互聯(lián)器由現(xiàn)有的金屬引線材料制得，并應(yīng)用于對(duì)角線大約為30英寸長(zhǎng)的高清晰度液晶顯示器件，該互聯(lián)器依然能實(shí)現(xiàn)一個(gè)足夠低的電阻值。這樣，在現(xiàn)有技術(shù)中，即使當(dāng)互聯(lián)器只具有大約10μm的線寬度，根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施方式可將線寬度變窄至大約3.5μm。
例如，如果通過(guò)利用上述嵌入式柵極線結(jié)構(gòu)制成30英寸QXGA(具有2048×1536(R，G，B)像素的分辨率)用有源矩陣基片，它包含具有1μm厚度和6μm寬度的柵極線及具有0.5μm厚度和4μm寬度的源極線，則可將常規(guī)顯示器件的孔徑比從大約65％增加到83％。此外，由于在兩線之間交點(diǎn)處所產(chǎn)生的電容減小，可將顯示器件的耗電減小至約為常規(guī)顯示器件的一半。
以下，將參照?qǐng)D4A和4B描述包括根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施方式的嵌入式互聯(lián)器的有源矩陣基片的液晶顯示器件400。圖4A是說(shuō)明液晶顯示器件400的有源矩陣基片420的平面圖，圖4B是示于圖4A的液晶顯示器件400的IVb-IVb線路所示的截面圖。
如圖4B所示，液晶顯示器件400包括面對(duì)面設(shè)置的有源矩陣基片420和基片440，而液晶層460夾在這些基片420和440之間。
以下，將描述有源矩陣基片420的結(jié)構(gòu)。如圖4A和4B所示，有源矩陣基片420包括柵極線422、源極線428和TFT 450。柵極線422和源極線428設(shè)置在玻璃基片420′上，并通過(guò)插在它們中間的門絕緣薄膜426相互交叉。TFT 450置于柵極線422和源極線428的交叉點(diǎn)附近。
有源矩陣基片還包括存儲(chǔ)電容線432、漏極線430和像素電極436。所設(shè)置的存儲(chǔ)電容線432的延伸線與柵極線422基本平行。漏極線430與TFT 450連接。像素電極436通過(guò)接觸孔與漏極線430連接，而漏極線430制成于層間介電膜434中。調(diào)整包括表面上的這些元件和引線的薄膜438制成于基片420′上，以控制液晶層460中液晶分子的取向。
在有源矩陣基片420中，柵極線422、從柵極線422延伸出的柵極電極424、和存儲(chǔ)電容線432被嵌入制成于玻璃基片420′的表面上的凹槽中。嵌入了這些元件422、424和432，使其表面能與具有如圖3E所示的有源矩陣基片100一樣，與玻璃基片420′的表面基本齊平。因此，門絕緣薄膜426具有基本平坦的表面，且源極線428將不會(huì)斷路，因?yàn)樵礃O線428已制成于門絕緣薄膜426的平坦表面上。
在具有這種結(jié)構(gòu)的有源矩陣基片中，通過(guò)柵極線422將寫時(shí)序信號(hào)施加于TFT450的柵極電極424，由此使TFT 450導(dǎo)通。響應(yīng)后，根據(jù)此時(shí)施加于源極線428上的數(shù)據(jù)信號(hào)，將預(yù)期電壓施加至像素電極436。應(yīng)該注意的是，存儲(chǔ)電容是通過(guò)存儲(chǔ)電容線432、漏極線430和設(shè)置在這些線路432和430之間的絕緣薄膜426所構(gòu)成的。
另一方面，反基片440包括玻璃基片440′和在玻璃基片440′上按序制成的反電極442及調(diào)整薄膜444。
在此液晶顯示器件400中，將由像素電極436和反電極442產(chǎn)生的預(yù)期電壓施加于液晶層460，由此調(diào)節(jié)透過(guò)液晶層460的入射光。采用該方法，液晶顯示器件400在其表面上顯示圖像。
在圖4A和4B所說(shuō)明的具體實(shí)施例中，將根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施方式的埋置式結(jié)構(gòu)應(yīng)用于柵極線和包括反向交錯(cuò)的TFT的液晶顯示器件的其它組件。另外，也可將埋置式結(jié)構(gòu)應(yīng)用于源極線和具有圖5所示類型的交錯(cuò)TFT的液晶顯示器件的漏極電極。
在圖5所示的交錯(cuò)的TFT 550中，其源電極501和漏極電極502采用上述相同工藝嵌入玻璃基片503中。同時(shí)，在玻璃基片503上制成半導(dǎo)體層(即晶硅層)504，使其與源和漏極電極501和502相重疊。在半導(dǎo)體層504上，柵極絕緣薄膜505和柵極電極506按序?qū)盈B。同時(shí)，在源和漏極電極501和502之間設(shè)置光屏蔽層507，以防止入射光進(jìn)入半導(dǎo)體層504的通道區(qū)域。光屏蔽層507最好是電絕緣的，并由低反射率的光屏蔽材料(例如黑色光致抗蝕劑材料)制成。需要注意的是，當(dāng)半導(dǎo)體層504由耐光材料(例如多晶硅)制成時(shí)，可省去光屏蔽層507。
以下，將參照?qǐng)D6A-6E描述如何制成TFT 550。
首先，如圖6A所示，可采用圖3A所示的相同工藝在玻璃基片601的表面制成凹槽602。去除第一層光致抗蝕劑層603的擴(kuò)展部分，然后采用諸如濺鍍工藝來(lái)沉積將圖形化源和/或漏極電極的金屬材料604，金屬材料604的厚度成與凹槽602的深度近似相等。以這樣的方法，在玻璃基片601上制成金屬層604。
接著，如圖6B所示，第二層光致抗蝕劑層605在金屬層604上制成，采用圖形化技術(shù)去除在第二層光致抗蝕劑層605下應(yīng)該制成光屏蔽層部分的光致抗蝕劑層。
隨后，如圖6C所示，采用干法腐蝕工藝去除其中應(yīng)制成光屏蔽層的一部分金屬層604。干法腐蝕工藝可以是使用諸如BCl3氣體的含氯氣體的反應(yīng)離子刻蝕(RIE)工藝。
隨后，如圖6D所示，將光屏蔽材料606沉積于第二光致抗蝕劑層605的整個(gè)表面，及穿過(guò)第二光致抗蝕劑層605和金屬層604的開口內(nèi)部。
然后，通過(guò)抗蝕劑脫離工藝去除第一和第二光致抗蝕劑層603和605。在該工藝步驟中，同時(shí)脫離了第一層光致抗蝕劑層603上的金屬材料604的多余部分和第二光致抗蝕劑層605上的光屏蔽材料606的多余部分。因此，在凹槽602內(nèi)制成了光屏蔽層606，從而將金屬層604的保留部分分割成兩部分，如圖6E所示。
在此工藝中，在嵌入式源和漏極電極之間制成光屏蔽層606。此埋置式結(jié)構(gòu)具有平坦的上表面。
隨后，采用眾所周知的技術(shù)在光屏蔽層上按序制成半導(dǎo)體層504、柵極絕緣薄膜505和柵極電極506，由此完成了如圖5所示的TFT 550。
在采用該方法制成的TFT 550中，半導(dǎo)體層504和柵極絕緣薄膜505都具有平坦的表面。這樣，此TFT 550僅允許少量漏泄電流流經(jīng)、很少有缺陷地操作、并很難產(chǎn)生由工藝所產(chǎn)生的變化。
上述根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施方式的埋置式結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于液晶顯示器件。但是，當(dāng)然也可將埋置式結(jié)構(gòu)應(yīng)用于在玻璃基片上包含互聯(lián)結(jié)構(gòu)的任何其它類型的顯示器件(例如有機(jī)EL顯示器件)。
上述本發(fā)明的不同的較佳實(shí)施方式提供了具有埋置式結(jié)構(gòu)的基片(如在玻璃基片的表面制成的嵌入式互聯(lián)器)、包括這樣一種基片的顯示器件、制造基片的方法及構(gòu)成顯示器件的方法。根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，可制成滿足關(guān)系d≥r的凹槽，式中d為凹槽的深度，r為凹槽側(cè)壁的曲率半徑。另外，可制成其表面與玻璃基片的表面基本齊平的埋置式結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施方式的埋置式結(jié)構(gòu)可有效地應(yīng)用于不同類型裝置的互聯(lián)器、光屏蔽膜或波導(dǎo)管。
在結(jié)合較佳實(shí)施方式來(lái)描述本發(fā)明時(shí)，明顯地，對(duì)本專業(yè)的專業(yè)人士而言，所披露的發(fā)明可以有多種方法改進(jìn)，也可以采用許多不是以上所詳細(xì)討論的實(shí)施例。因此，希望所附的權(quán)利要求書能覆蓋本發(fā)明核心思想和范圍內(nèi)的本發(fā)明的所有改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.制造具有埋置式結(jié)構(gòu)的基片的方法，該方法包括以下步驟(a)制備具有主表面的玻璃基片；(b)通過(guò)濕法蝕刻工藝在玻璃基片的主表面上制成凹槽；以及，(c)在玻璃基片的主表面沉積第1材料，并用其填充凹槽，制成具有與主表面基本齊平的表面的埋置式結(jié)構(gòu)，其中，步驟(b)包括用包括氫氟酸、氟化銨、和鹽酸或草酸在內(nèi)的蝕刻劑進(jìn)行濕法蝕刻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(b)包括制成滿足d≥r的關(guān)系的凹槽，式中，d為凹槽的深度，r為凹槽側(cè)壁的曲率半徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(a)包括制備主要由二氧化硅構(gòu)成并還包含非二氧化硅的金屬氧化物的玻璃基片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于步驟(a)包括制備由無(wú)堿玻璃制成的玻璃基片。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于步驟(a)包括制備由鈉鈣玻璃制成的玻璃基片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(b)包括確定使玻璃基片主表面的將制成凹槽的區(qū)域露出的蝕刻掩模；以及，步驟(c)包括通過(guò)使用蝕刻掩模的剝離工藝，從玻璃基片的主表面去除第1材料，但填充凹槽的第1材料部分除外。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于步驟(b)還包括在確定蝕刻掩模的步驟前，對(duì)玻璃基片的主表面進(jìn)行表面處理，使蝕刻掩膜與主表面的接觸更緊密。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于步驟(b)包括將主表面進(jìn)行甲硅烷基化的表面處理，并在主表面上確定用作蝕刻掩模的光致抗蝕劑圖形。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(c)包括通過(guò)濺鍍工藝沉積第1材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(c)包括沉積導(dǎo)電性材料作為第1材料，及制成互聯(lián)器用作埋置式結(jié)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(c)包括沉積光屏蔽材料作為第1材料，及制成黑色矩陣用作埋置式結(jié)構(gòu)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(c)包括沉積透明材料作為第1材料，及制成波導(dǎo)管用作埋置式結(jié)構(gòu)。
13.制造顯示器件的方法，該顯示器件包括有源矩陣基片和顯示介質(zhì)層，該制造顯示器件的方法的特征在于包括通過(guò)如權(quán)利要求10所述的方法制造有源矩陣基片的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于所述埋置式結(jié)構(gòu)是柵極線；以及，所述制造有源矩陣基片的步驟包括在柵極線上制成反向交錯(cuò)的TFT。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于所述埋置式結(jié)構(gòu)是源極線；以及，所述制造有源矩陣基片的步驟包括在源極線上制成交錯(cuò)的TFT。
16.制造顯示器件的方法，該顯示器件包括有源矩陣基片和顯示介質(zhì)層，其特征在于用權(quán)利要求11所述的制造具有埋置式基片的方法制造有源矩陣基片。
17.基片，它包括具有在其主表面上制成凹槽的玻璃板；和，埋置式結(jié)構(gòu)，它是由沉積于上述主表面以填充凹槽的第1材料制成的，并具有與上述主表面基本齊平的表面。其特征在于凹槽滿足d≥r的關(guān)系，式中，d為凹槽的深度，r為凹槽側(cè)壁的曲率半徑。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的基片，其特征在于凹槽內(nèi)表面的粗糙度在凹槽深度d的十分之一以下。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的基片，其特征在于第1材料為導(dǎo)電性材料，埋置式結(jié)構(gòu)是互聯(lián)器。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的基片，其特征在于第1材料為光屏蔽材料，埋置式結(jié)構(gòu)是黑色矩陣。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的基片，其特征在于第1材料為透明材料，埋置式結(jié)構(gòu)是波導(dǎo)管。
22.顯示器件，它包括由權(quán)利要求17所述的基片制成的有源矩陣基片；和，顯示介質(zhì)層。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于埋置式結(jié)構(gòu)是柵極線，有源矩陣基片包括在柵極線上制成的反向交錯(cuò)的TFT。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于埋置式結(jié)構(gòu)是源極線，有源矩陣基片包括在源極線上制成的反向交錯(cuò)的TFT。
全文摘要
制造具有埋置式結(jié)構(gòu)的基片的方法，包括以下步驟制備具有主表面的玻璃基片；通過(guò)濕法蝕刻工藝在玻璃基片的主表面制成凹槽；和在玻璃基片的主表面沉積第1材料，并用其填充凹槽，制成具有與主表面基本齊平的表面的埋置式結(jié)構(gòu)，制成凹槽的步驟包括使用包含氫氟酸、氟化銨、和鹽酸或草酸的蝕刻劑進(jìn)行濕法蝕刻工藝。
文檔編號(hào)G02F1/1362GK1402066SQ02142050
公開日2003年3月12日 申請(qǐng)日期2002年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月24日
發(fā)明者小林和樹, 藤野公明, 迫野郁夫, 大見忠弘, 須川成利, 森本明大 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社, 大見忠弘