專利名稱：改善微反射鏡間介質(zhì)層缺陷及制作硅基液晶顯示器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硅基液晶(LCOS)顯示器的制作方法，特別涉及改善微反射 鏡間介質(zhì)層缺陷的方法。
背景技術(shù)：
近幾年來，在液晶(LCD)業(yè)界出現(xiàn)了許多新技術(shù)，其中較熱門的技術(shù) 是硅基液晶顯示器(LCOS, Liquid Crystal on Silicon)技術(shù)。LCOS (Liquid Crystal on Silicon)屬于新型的反射式micro LCD投影技術(shù)，其結(jié)構(gòu)是在硅基 片上長電晶體，利用半導(dǎo)體工藝制作驅(qū)動面板(又稱為CMOS-LCD),然后在 電晶體上透過研磨技術(shù)磨平，并鍍上鋁當(dāng)作微反射鏡，形成CMOS基板，然 后將CMOS基板與含有透明電極之上玻璃基板貼合，再抽入液晶，進(jìn)行封裝 測試。
與傳統(tǒng)的LCD及數(shù)字光學(xué)工藝(DLP， Digital Light Processing)技術(shù)相 比，LCOS具有下列技術(shù)優(yōu)勢a.光利用效率高LCOS與LCD技術(shù)類似，主 要的差別就是LCOS屬反射式成像，所以光利用效率可達(dá)40%以上，與DLP 相當(dāng)，而穿透式LCD僅有3%左右；b.體積小LCOS可將驅(qū)動IC等外圍線 路完全整合至CMOS基板上，減少外圍IC的數(shù)目及封裝成本，并使體積縮??； c.分辨率高由于LCOS的晶體管及驅(qū)動線路都制作于硅基片內(nèi)，位于反射面 之下，不占表面面積，所以僅有像素間隙占用開口面積，不像穿透式LCD的 薄膜晶體管(TFT， Thin Film Transistor)及導(dǎo)線皆占用開口面積，故LCOS 不論分辨率或開口率都會比穿透式LCD高；d.制造技術(shù)較成熟LCOS的制 作可分為前道的半導(dǎo)體CMOS制造及后道的液晶面板貼合封裝制造。前道的半導(dǎo)體CMOS制造已有成熟的設(shè)計、仿真、制作及測試技術(shù)，所以目前良率
已可達(dá)90%以上，成本極為低廉；至于后道的液晶面板貼合封裝制造，雖然 目前的良率只有30%,但由于液晶面板制造已發(fā)展得相當(dāng)成熟，理論上其良 率提升速率應(yīng)遠(yuǎn)高于it字微鏡芯片(DMD， Digital Micromirror Device )，所 以LCOS應(yīng)比DLP更有機(jī)會成為技術(shù)的主流。因此LCOS技術(shù)在數(shù)碼相機(jī)、 數(shù)碼攝像機(jī)、投影機(jī)外、監(jiān)視器、大尺寸電視、移動電話等應(yīng)用市場，都深 具發(fā)展?jié)摿Α?br>
現(xiàn)有硅基液晶顯示裝置的制作方法，如圖l所示，在包含驅(qū)動電路等結(jié)構(gòu) 的硅基底101上用濺射方法形成金屬層102,其中金屬層的材料為鋁銅合金(銅 含量為0.5%);在金屬層102上涂覆光阻層104,對光阻層104進(jìn)行曝光及顯影 處理，形成開口圖形107。
如圖2所示，以光阻層104為掩膜，蝕刻金屬層102,形成溝槽105。
如圖3所示，先對光阻層104進(jìn)行灰化處理；再用堿性溶液進(jìn)一步去除灰 化后殘留的光阻層104;用高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法在金屬層102上形 成介質(zhì)層106,用于器件間的隔離，并且將介質(zhì)層106填滿溝槽105，由于介質(zhì) 層106沉積于金屬層102上和填滿溝槽105后的高度不一致，因此介質(zhì)層106在 溝槽105處有開口 110,由于高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法的偏壓為 2200W 2800W,使開口110的高寬比不夠大，即寬度不夠大，為10000埃 13000 埃；用旋涂法在介質(zhì)層106上形成光阻層111,由于光阻層lll的流動性能要比 介質(zhì)層106好，從而在溝槽105內(nèi)形成光阻層要比介質(zhì)層上形成的厚，同時由 于蝕刻介質(zhì)層106和蝕刻光阻層111的選擇比不同，這樣在后續(xù)蝕刻工藝中， 溝槽105與介質(zhì)層106界面處，不會因為被完全蝕刻而造成凹陷。
如圖4所示，對光阻層111和介質(zhì)層106進(jìn)行等離子體化學(xué)蝕刻，形成孩吏反 射鏡108陣列，由于蝕刻介質(zhì)層106速率和蝕刻光阻層111的蝕刻速率不同，同時開口 110寬度不夠大，蝕刻后使與溝槽105相鄰的金屬層102上殘留介質(zhì)層側(cè) 墻109。
在如下中國專利申請200310122960還可以發(fā)現(xiàn)更多與上述4支術(shù)方案相關(guān) 的信息，用高密度等離子體化學(xué)氣相沉積絕緣介層填充滿溝槽。
如圖5所示，用電子掃描顯孩(鏡(SEM)在放大倍數(shù)為100000倍時觀察孩吏 反射鏡面，由于蝕刻介質(zhì)層的速率和蝕刻光阻層的速率不同，同時沉積介質(zhì) 層時，溝槽內(nèi)的介質(zhì)層比金屬層上的介質(zhì)層低，因此在溝槽上出現(xiàn)開口，由 于高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法的偏壓為2200W 2800W時，在溝槽內(nèi)沉積 介質(zhì)層形成的開口高寬比不夠大，即開口寬度不夠大，蝕刻后使與溝槽相接 的金屬層上殘留介質(zhì)層側(cè)墻(橢圓內(nèi)所示)。
現(xiàn)有技術(shù)由于與溝槽相接的金屬層上殘留介質(zhì)層側(cè)墻，使微反射鏡面產(chǎn) 生漫反射，降低了微反射鏡的反射率，進(jìn)而影響微反射鏡的質(zhì)量。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種改善微反射鏡間介質(zhì)層缺陷的方法，防止 與溝槽相接的金屬層上產(chǎn)生殘留絕介質(zhì)層側(cè)墻。
為解決上述問題，本發(fā)明提供 一種改善微反射鏡間介質(zhì)層缺陷的方法， 包括下列步驟首先提供帶有金屬層的硅基底，所述金屬層中包含貫穿金屬 層的溝槽；在金屬層上沉積介質(zhì)層，且介質(zhì)層填充滿溝槽；對介質(zhì)層進(jìn)行酸 蝕；在介質(zhì)層上形成光阻層；蝕刻光阻層和介質(zhì)層至露出金屬層，形成微反 射鏡陣列。
實施例中，所述酸蝕采用的液體為緩沖氧化蝕刻劑。所述緩沖氧化蝕刻 劑的濃度為0.5%。所述酸蝕時間為1分鐘 20分鐘。所述光阻層的厚度為800 埃 1000埃。
本發(fā)明提供一種制作硅基液晶顯示器的方法，包括下列步驟首先提供包含晶體管和電容器的硅基底，在硅基底上依次形成有像素開關(guān)電路層、導(dǎo)
電層、絕緣層及金屬層，所述金屬層中包含貫穿金屬層的溝槽；在金屬層上 沉積介質(zhì)層，且介質(zhì)層填充滿溝槽；對介質(zhì)層進(jìn)行酸蝕；在介質(zhì)層上形成光 阻層；蝕刻光阻層和介質(zhì)層至露出金屬層，形成微反射鏡陣列。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，以上方案具有以下優(yōu)點對介質(zhì)層進(jìn)行酸蝕，使介質(zhì) 層在溝槽處的開口高寬比增大、即開口寬度增大，進(jìn)而在后續(xù)蝕刻工藝中在 與溝槽相接的金屬層上不產(chǎn)生絕介質(zhì)層側(cè)墻，減少了微反射鏡漫反射，提高 微反射鏡反射率。
圖1至圖4是現(xiàn)有制作硅基液晶顯示裝置的示意圖5是現(xiàn)有制作的硅基液晶顯示裝置電鏡圖6是本發(fā)明改善微反射鏡間介質(zhì)層缺陷的實施例流程圖7是本發(fā)明制作硅基液晶顯示器的實施例流程圖8至圖12是本發(fā)明改善微反射鏡間介質(zhì)層缺陷的實施例示意圖13至圖20是本發(fā)明制作硅基液晶顯示裝置過程中改善微反射鏡間介 質(zhì)層缺陷的實施例示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明對介質(zhì)層進(jìn)行酸蝕，使介質(zhì)層在溝槽處的開口高寬比增大、即開 口寬度增大，進(jìn)而在后續(xù)蝕刻工藝中在與溝槽相接的金屬層上不產(chǎn)生絕介質(zhì) 層側(cè)墻，減少了微反射鏡漫反射，提高微反射鏡反射率。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實方式做詳細(xì)的說明。
圖6是本發(fā)明改善微反射鏡間介質(zhì)層缺陷的實施例流程圖。如圖6所示， 執(zhí)行步驟S101，首先提供帶有金屬層的硅基底，所述金屬層中包含貫穿金屬層的溝槽；執(zhí)行步驟S102,在金屬層上沉積介質(zhì)層，且介質(zhì)層填充滿溝槽； 執(zhí)行步驟S103,對介質(zhì)層進(jìn)行酸蝕；執(zhí)行步驟S104，在介質(zhì)層上形成光阻層； 執(zhí)行步驟S105,蝕刻光阻層和介質(zhì)層至露出金屬層，形成微反射鏡陣列。
圖7是本發(fā)明制作硅基液晶顯示器的實施例流程圖。如圖7所示，執(zhí)行 步驟S201，首先提供包含晶體管和電容器的硅基底，在硅基底上依次形成有 像素開關(guān)電路層、導(dǎo)電層、絕緣層及金屬層，所述金屬層中包含貫穿金屬層 的溝槽；執(zhí)行步驟S202,在金屬層上沉積介質(zhì)層，且介質(zhì)層填充滿溝槽；執(zhí) 行步驟S203,對介質(zhì)層進(jìn)行酸蝕；執(zhí)行步驟S204,在介質(zhì)層上形成光阻層； 執(zhí)行步驟S205,蝕刻光阻層和介質(zhì)層至露出金屬層，形成微反射鏡陣列。
圖8至圖12是本發(fā)明改善微反射鏡間介質(zhì)層缺陷的實施例示意圖。如圖 8所示，在包含驅(qū)動電路等結(jié)構(gòu)的硅基底201上用賊射方法形成厚度為1300 埃至3100埃，反射率在90%以上的金屬層202，其中金屬層202的材料為銅 鋁合金(銅含量為0.5%);在金屬層202上用旋涂法形成光阻層204,對光阻 層204進(jìn)行曝光及顯影處理，形成開口圖形207。
本實施例中，金屬層202的具體厚度例如1300埃、1500埃、1700埃、 1900埃、2100埃、2300埃、2500埃、2700埃、2900?；?100埃等，其中 優(yōu)選為3000埃。金屬層202的反射率最佳可達(dá)92%。
如圖9所示，以光阻層204為掩膜，用干法蝕刻法蝕刻金屬層202，直至 將金屬層202穿透，形成溝槽205。
如圖10所示，用等離子體氧氣在溫度為240。C至280。C時對光阻層204 進(jìn)行灰化處理；用PH值為10至11的NEKC溶液清洗灰化后殘留的光阻層 204;用高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法在金屬層202上形成厚度為3000埃 至4000埃的介質(zhì)層206，所述介質(zhì)層206的材料優(yōu)選氧化硅，用于器件間的 隔離，并且將介質(zhì)層206填滿溝槽205,由于介質(zhì)層206沉積于金屬層202上 和填滿溝槽205后的高度不一致，因此介質(zhì)層206在溝槽205處有開口 210;對介質(zhì)層206進(jìn)行酸蝕，增大開口210的高寬比，也就是使開口210的寬度 從10000埃 13000埃增大至20000埃 25000埃。
本實施例中，用等離子體氧氣在溫度為240。C至280。C時對光阻層204進(jìn) 行灰化處理，具體溫度例如240°C、 250°C、 260°C、 270。C或280。C等。但是 用等離子體氧氣不能完全清除光阻層204,因此需要用堿性溶液去除殘留的光 阻層204。
本實施例中，介質(zhì)層206的厚度具體例如3000埃、3200埃、3400埃、 3600埃、3800埃或4000埃等。
本實施例中，所述酸蝕采用的液體為緩沖氧化蝕刻劑，其中緩沖氧化蝕 刻劑的濃度為0.5%;所述酸蝕時間為1分鐘 20分鐘，具體例如1分鐘、5 分鐘、IO分鐘、15分鐘或20分鐘等。
如圖11所示，用》走涂法在介質(zhì)層206上形成厚度為800埃 1000埃的光 阻層211,由于光阻層211的流動性能要比介質(zhì)層206好，從而在溝槽205內(nèi) 形成光阻層要比介質(zhì)層上形成的厚，同時由于蝕刻介質(zhì)層206和蝕刻光阻層 211的選擇比不同，這樣在后續(xù)蝕刻工藝中，溝槽205內(nèi)的介質(zhì)層206不會因 為過蝕刻而造成凹陷。
本實施例中，光阻層211的厚度具體例如800埃、850埃、900埃、950 埃或1000埃等。
如圖12所示，對光阻層211和介質(zhì)層206進(jìn)行蝕刻至露出金屬層202, 形成微反射鏡面208陣列，由于介質(zhì)層206在溝槽205處的開口 210寬度增 大，因此在后續(xù)蝕刻工藝中，在與溝槽邊緣相接的金屬層202上不再產(chǎn)生介 質(zhì)層側(cè)墻。
圖13至圖20是本發(fā)明制作硅基液晶顯示裝置過程中改善微反射鏡間介 質(zhì)層缺陷的實施例示意圖。如圖13所示，首先在硅基底301上形成像素開關(guān) 電^各層302，所述內(nèi)部驅(qū)動電^各為MOS晶體管304和電容器305相串聯(lián)組成的動態(tài)隨機(jī)存儲器，形成像素開關(guān)電路層302,像素開關(guān)電路層302包括層間 絕緣層306和鑲嵌在層間絕緣層306內(nèi)的接地墊層308、信號墊層309和連接 墊層310以及連接上、下導(dǎo)電層的通孔，所述接地墊層308接地信號，信號 墊層309是為驅(qū)動電^^的MOS晶體管304施加電壓，信號墊層309通過通孔 和下層驅(qū)動電路的MOS晶體管304的漏端電連4妄，則MOS晶體管304的源 端和電容器305的一端通過連接墊層310和通孔相電連接(即為上電極)，第 一電容器的另一端通過通孔和接地墊層308電連接(即為下電極)。
然后在層間絕緣層306上形成導(dǎo)電層312，所述導(dǎo)電層312為一層或者多 層導(dǎo)電材料構(gòu)成，比較優(yōu)化的導(dǎo)電層312依次采用金屬鈦、氮化鈦、鋁銅合 金、金屬鈦和氮化鈦組成的多層結(jié)構(gòu)，比較優(yōu)化的厚度范圍為1000埃至6000 埃。
如圖14所示，在導(dǎo)電層312上采用現(xiàn)有的光刻技術(shù)形成圖案化第一光阻 層(圖未示)；以第一光阻層為掩膜，采用現(xiàn)有蝕刻技術(shù)在導(dǎo)電層312中形成 島狀的連接鏡面墊層313和光屏蔽層312a,形成所述光屏蔽層312a的目的是 防止漏光進(jìn)入硅基片中的電路器件，則影響電路性能以及壽命，因此需要專 門用一層金屬來遮光。所述連接鏡面墊層313和光屏蔽層312a之間的間隙 313a使得連接鏡面墊層313和光屏蔽層312a相互絕緣隔離，所述連接鏡面墊 層313通過連接墊層310和通孔與像素開關(guān)電路層的MOS晶體管304的源端 相電連接。
參照圖15,去除第一光阻層；在光屏蔽層312a、連接鏡面墊層313上以 及間隙313a內(nèi)采用高密度等離子體化學(xué)氣相沉積技術(shù)形成介電層314，由于 要填充滿間隙313a，在所述介電層314表面對著間隙313a處產(chǎn)生凹槽，所述 形成的介電層314的厚度范圍為200 nm至1000nm,介電層314的材料為氧 化硅、氮化硅、氮氧化硅以及他們的組合，也可以是由比如氧化鉿、氧化鋁、 氧化鋯等高k介質(zhì)組成的介電層314。參照圖16,用化學(xué)機(jī)械拋光法研磨介電層314直至將介電層314表面的 凹槽去除，使介電層314平坦化，進(jìn)而使后續(xù)沉積的膜層表面平整。
參照圖17,采用現(xiàn)有光刻^^支術(shù)在介電層314上形成圖案化第二光阻層(未 圖示)；然后以第二光阻層為掩膜，蝕刻介電層314至露出連接鏡面墊層313, 形成開口 320，所述開口 320暴露出部分連接鏡面墊層313;用化學(xué)氣相沉積 法在介電層314上形成金屬鴒層319，且將金屬鴒層319填充滿開口 320，形 成鵠插塞與連接鏡面墊層313連通。
如圖18所示，用化學(xué)機(jī)械拋光法研磨金屬鴒層319至露出介電層314; 用賊射方法在介電層314上形成厚度為1300埃至3100埃，反射率在90%以 上的金屬層322,其中金屬層322的材料為銅鋁合金(銅含量為0.5%);在金 屬層322上用旋涂法形成光阻層324,對光阻層324進(jìn)行曝光及顯影處理，形 成開口圖形326,在用以定義后續(xù)溝槽。
本實施例中，金屬層322的具體厚度例如1300埃、1400埃、1500埃、 1600埃、1700埃、1800埃、1900埃、2000埃、2100埃、2200埃、2300埃、 2400埃、2500埃、2600埃、2700埃、2800埃、2900埃、3000埃或3100埃 等，其中優(yōu)選為3000埃。金屬層322的反射率最佳可達(dá)92%。
如圖19所示，以光阻層324為掩膜，用干法蝕刻法蝕刻金屬層322直至 露出介電層314,形成溝槽；用等離子體氧氣在溫度為240。C至280。C時，對 光阻層324進(jìn)行灰化處理；用PH值為10至11的NEKC溶液清洗灰化后殘 留的光阻層324;用高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法在金屬層322上形成厚度 為3000埃至4000埃的介質(zhì)層328，所述介質(zhì)層328的材料優(yōu)選氧化硅，用于 器件間的隔離，并且將介質(zhì)層328填滿溝槽，由于介質(zhì)層328沉積于金屬層 322上和填滿溝槽后的高度不一致，因此介質(zhì)層328在溝槽處有開口 329;對 介質(zhì)層328進(jìn)行酸蝕，增大開口 329的高寬比，也就是使開口 329的寬度從 10000埃 13000埃增大至20000埃~25000埃。本實施例中，用等離子體氧氣對光阻層324進(jìn)行灰化的具體溫度例如 240°C、 250°C、 260°C、 270。C或280。C等。但是用等離子體氧氣不能完全清除 光阻層324,因此需要用堿性溶液去除殘留的光阻層324。
本實施例中，介質(zhì)層328的厚度具體例如3000埃、3200埃、3400埃、 3600埃、3800?；?000埃等。
本實施例中，所述酸蝕采用的液體為緩沖氧化蝕刻劑，其中緩沖氧化蝕 刻劑的濃度為0.5%;所述酸蝕時間為1分鐘 20分鐘，具體例如1分鐘、5 分鐘、IO分鐘、15分鐘或20分鐘等。
本實施例中，光阻層330的厚度具體例如800埃、850埃、900埃、950 ?；?000埃等。
如圖20所示，對光阻層330和介質(zhì)層328進(jìn)行蝕刻至露出金屬層322，形成 微反射鏡面332陣列，由于介質(zhì)層328在溝槽處的開口329寬度增大，因此在后 續(xù)蝕刻工藝中，在與溝槽邊緣相接的金屬層322上不再產(chǎn)生介質(zhì)層側(cè)墻。
本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā) 明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍 應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種改善微反射鏡間介質(zhì)層缺陷的方法，其特征在于，包括下列步驟首先提供帶有金屬層的硅基底，所述金屬層中包含貫穿金屬層的溝槽；在金屬層上沉積介質(zhì)層，且介質(zhì)層填充滿溝槽；對介質(zhì)層進(jìn)行酸蝕；在介質(zhì)層上形成光阻層；蝕刻光阻層和介質(zhì)層至露出金屬層，形成微反射鏡陣列。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述改善微反射鏡間介質(zhì)層缺陷的方法，其特征在于所 述酸蝕釆用的液體為緩沖氧化蝕刻劑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述改善微反射鏡間介質(zhì)層缺陷的方法，其特征在于所 述緩沖氧化蝕刻劑的濃度為0.5%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述改善微反射鏡間介質(zhì)層缺陷的方法，其特征在于所 述酸蝕時間為1分鐘 20分鐘。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述改善微反射鏡間介質(zhì)層缺陷的方法，其特征在于所 述光阻層的厚度為800埃 1000埃。
6. —種制作硅基液晶顯示器的方法，其特征在于，包括下列步驟首先提供包含晶體管和電容器的硅基底，在硅基底上依次形成有像素開關(guān) 電路層、導(dǎo)電層、絕緣層及金屬層，所述金屬層中包含貫穿金屬層的溝槽； 在金屬層上沉積介質(zhì)層，且介質(zhì)層填充滿溝槽； 對介質(zhì)層進(jìn)行酸蝕； 在介質(zhì)層上形成光阻層；蝕刻光阻層和介質(zhì)層至露出金屬層，形成微反射鏡陣列。
全文摘要
一種改善微反射鏡間介質(zhì)層缺陷的方法，包括下列步驟首先提供帶有金屬層的硅基底，所述金屬層中包含貫穿金屬層的溝槽；在金屬層上沉積介質(zhì)層，且介質(zhì)層填充滿溝槽；對介質(zhì)層進(jìn)行酸蝕；在介質(zhì)層上形成光阻層；蝕刻光阻層和介質(zhì)層至露出金屬層，形成微反射鏡陣列。本發(fā)明還提供一種制作硅基液晶顯示器的方法。本發(fā)明對介質(zhì)層進(jìn)行酸蝕，使介質(zhì)層在溝槽處的開口高寬比及開口寬度增大，進(jìn)而在后續(xù)蝕刻工藝中在與溝槽相接的金屬層上不產(chǎn)生絕介質(zhì)層側(cè)墻，減少了微反射鏡漫反射，提高微反射鏡反射率。
文檔編號G02F1/13GK101315501SQ20071004135
公開日2008年12月3日 申請日期2007年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月28日
發(fā)明者向陽輝, 曾賢成 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司