專利名稱：一種硅上液晶及其鋁反射鏡的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及集成電路微顯器件領域，特別涉及硅上液晶領域。
背景技術：
在許多微顯器件(Micro-imaging device)中，鏡狀光反射表面(以下簡稱反射 鏡)是很重要的部件，其性能直接影響成像質量，由此得到了越來越多的關注。其中，硅上液晶(LCOS，Liquid Crystal on Silicon)是一種新型的反射式micro LCD投影技術，由于其很容易實現高分辨率和色彩表現，使得其具有利用光效率高、體積小、 開口率高、制造技術較程度等特點。與普通液晶驅動方式不同的是，LCOS結合CMOS工藝在 硅片上直接實現驅動電路，并采用CMOS技術將有源像素矩陣制作在硅襯底上，并在上面鍍 鋁膜電極作為鋁反射鏡，形成CMOS有源點陣基板，然后將CMOS基板與含有ITO透明電極之 上玻璃基板貼合，最后灌注液晶就形成了 LCOS顯示器件。液晶像素的驅動電路做在單晶硅 基底上，每一個像素包括MOS晶體管電路開關、存儲電容和在它們上面的鋁反射鏡。當開關 選通后，驅動電壓通過液晶下面的金屬層加在液晶上，產生外電場來控制液晶分子的排列， 不同的液晶分子排列對來自光路的光線影響就不相同，光線經反射以后的強弱也有區(qū)別， 從而實現信息顯示。理想的LCOS晶片平坦、光滑并有很高的反射率，這樣才能保證很好的液晶排列及 液晶層厚度一致性，并且不扭曲反射光線。所以，用來做反射板的頂層金屬必須相當平整， 才能精確地控制反射光路，這給鋁反射鏡的制造提出了更高的要求。業(yè)內主要采用物理氣相淀積來形成鋁金屬層，鋁金屬容易在此過程中出現團聚， 使得最后形成的鋁反射鏡表面由于蝕損斑的存在而呈現凹凸不平，其中，凹陷經常發(fā)生在 晶粒邊緣處，這主要歸結于局部侵蝕作用。對于鋁合金的基于電化學的局部侵蝕效應機 制在下列文獻中有詳細記載《S. Maitra and G. C English, "Mechanism of Localized Corrosion of 7075 alloy Plate，，〉〉，〈〈J. R. Galvele and S. M. de De Micheli, "Mechanism of Intergranular Corrosion of Al-Cu Alloys，，》，《I. L. Muller and J. R. Galvele, "Pitting Potential of High Purity Binary aluminum Alloys-I. Al-Cu Alloys Pitting and Intergranular Corrosion，，Corrosion Science，17，179 (1977)〉〉。因此，消除鋁反射鏡面凹陷是獲得高反射率的鋁反射鏡面的核心問題之一，本發(fā) 明正是基于此提出的。

發(fā)明內容
為了解決上述缺陷，本發(fā)明提供一種硅上液晶及其鋁反射鏡面的制造方法，可以 簡單有效地消除鋁金屬層上的凹陷從而獲得平整光滑的鋁反射鏡面，由此得到成像質量更 佳的硅上液晶。本發(fā)明的第一方面提供了一種用于硅上液晶的鋁反射鏡的制造方法，該方法主要 包括如下步驟
a.在襯底上形成鋁金屬層；b.圖案化所述鋁金屬層；c.在圖案化的鋁金屬層上淀積絕緣層；d.去除部分所述絕緣層；e.對鋁金屬層表面進行化學機械研磨。優(yōu)選地，形成所述鋁金屬層采用的鋁的純度高于95. 5%。本發(fā)明的第二方面提供了一種硅上液晶，其中，包括本發(fā)明第一方面提供的鋁反 射鏡。采用本發(fā)明提供的硅上液晶及其鋁反射鏡面的制造方法，采用純度高的鋁作為硅 上液晶的反射鏡材料，并結合化學機械研磨，使得鋁反射鏡的光反射率得到有效提高。并 且，采用本發(fā)明的方法，局部侵蝕效應導致的凹陷問題可以被完全避免，使成硅上液晶的成 像質量得到了保證。


通過閱讀以下參照附圖所作的對非限制性實施例的詳細描述，本發(fā)明的其它特 征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯。圖1是根據本發(fā)明的一個具體實施例的用于硅上液晶的鋁反射鏡的制造方法的 步驟流程圖；圖2A 2D是根據本發(fā)明的一個具體實施例的用于硅上液晶的鋁反射鏡的工藝流 程的結構剖面圖。附圖中，相同或者相似的附圖標識代表相同或者相似的部件。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。圖1示出了根據本發(fā)明的一個具體實施例的用于硅上液晶的鋁反射鏡的制造方 法的步驟流程圖，圖2A 2D示出了根據本發(fā)明的一個具體實施例的用于硅上液晶的鋁反 射鏡的工藝流程的結構剖面圖，下面結合圖1和圖2A 2D，本發(fā)明第一方面提供的一種用 于硅上液晶的鋁反射鏡的制造方法包括如下步驟首先，在步驟Sll中，提供一襯底10，典型地，所述襯底10中已利用CMOS工藝制 造了驅動電路，并采用CMOS技術將有源像素矩陣制作在硅襯底上。本領域技術人員應該理 解，上述襯底的制造現有技術已有成熟的工藝支持，且并非本發(fā)明的核心所在，不再贅述。 此外，在襯底上方形成鋁金屬層11，典型地，可采用物理氣相淀積在襯底上形成鋁金屬層 11，所述物理氣相淀積所采用的氣壓的取值范圍為1. 5mT 205mT，所述物理氣相淀積所采 用的交變電場的功率的取值范圍為IOKW 20KW，所述物理氣相淀積的底板溫度設置在室 溫，并選擇46mm的距離來限制靶材(Target)和硅襯底(Substrate)的距離。優(yōu)選地，形成上述鋁金屬層11采用的鋁的純度高于95.5%。需要說明的是，現有 技術的LCOS雖都標稱選擇鋁作為反射層的制造材料，但事實上，其更確切地說應為銅鋁合 金，其鋁的純度大都小于99. 5%，含有一定量的銅金屬雜質。銅雜質導致了鋁材料中潛在坡 度的存在，給局部侵蝕提供了驅動力，因此銅鋁合金相較于純鋁更加容易被局部侵蝕。
優(yōu)選地，所述鋁金屬層11的厚度為3000 A 5000 A。然后，在步驟S12中，圖案化所述鋁金屬層11，使之具備溝槽結構。具體地，可以在 圖2A所示的鋁金屬層11的基礎上選擇性地生長光刻膠作為掩膜版，并以此為掩膜對所述 鋁金屬層11進行蝕刻，使得所述鋁金屬層獲得由圖2B所示的結構。接著，在步驟S13中，在圖案化后的鋁金屬層11上方形成絕緣層12，典型地，所述 絕緣層可由二氧化硅(SiO2)或氮化鈦(TiN)等材料制成，其用于作為隔離層。然后，在步驟S14中，去除位于所述鋁金屬層11上方的那部分絕緣層12，典型地， 可以采用蝕刻工藝完成上述步驟，具體可采用反應離子蝕刻(RIE)。需要說明的是，由于蝕 刻工藝的精度限制，不可能完全去除上述部分的絕緣層12，在所述絕緣層12上方還存在一 定的絕緣層殘余。最后，在步驟S15中，對鋁金屬層11表面進行化學機械研磨(CMP，Chemical Mechanical Planarization)，以得到如圖2D所示的鋁反射鏡?；瘜W機械研磨又稱化學機 械平坦化，其是一種表面全局平坦化技術，它通過硅片和一個拋光頭之間的相對運動來平 坦化硅片表面，在硅片和拋光頭之間有磨料，并同時施加壓力?；瘜W機械研磨通過比去除低 處圖形塊的速度去除高處圖形來獲得均勻的硅片表面。需要說明的是，由于鋁金屬的硬度較低，在現有技術中一般并未采用化學機械研 磨對其進行平坦化，由于本發(fā)明采用的是純度極高的鋁，其硬度更低，由此更加困難。本發(fā) 明的優(yōu)越之處在于，通過改進用于鋁金屬平坦化的化學機械研磨技術，使器件結構中可以 引入純度較高的鋁，并且應用于硅上液晶。具體地，本發(fā)明采用的化學機械研磨為修飾性化 學機械研磨(touch up CMP)，以去除在步驟S14中殘留的絕緣層以及鋁反射鏡表面的蝕刻 斑。其中，典型地，所述化學機械研磨所采用的磨料含有苯甲酰三氟丙酮、三乙醇胺、結構中 具有水溶性基團及S、P、Zn元素的高分子化合物，所述化學機械研磨所采用的拋光速率的 取值范圍為20rpm(Revolutions/Rotations Per Minute) lOOrpm，所述化學機械研磨所 采用的拋光墊的壓力的取值范圍為Ipsi (Pounds per square inch) IOpsi0本發(fā)明的第二方面還提供了一種硅上液晶，其包括由上述方法所制成的鋁反射 鏡。由于硅上液晶的主體結構非本發(fā)明的要點，且可參考成熟的現有技術，故在本發(fā)明中對 此部分內容不進行詳細介紹。以凹陷程度及數量觀之，現有技術采用鋁銅合金(假設其鋁的純度為95. 5% )制 成的鋁反射鏡刻蝕斑較多較深較大。而本發(fā)明由于采用了純度較高的鋁作為鋁反射鏡表面 光滑平整，蝕刻斑較少較淺較小。這充分說明了本發(fā)明的優(yōu)越性。以反射率觀之，現有技術采用鋁銅合金(假設其鋁的純度為95. 5% )制成的鋁反 射鏡可達到97%左右的反射率，而本發(fā)明由于采用了純度較高的鋁作為鋁反射鏡，減少了 漫反射提高了全反射率，可達到高于98%的反射率，這對于硅上液晶的成像具有較大的改 善。這更加說明了本發(fā)明的優(yōu)越性以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述 特定實施方式，本領域技術人員可以在所附權利要求的范圍內做出各種變形或修改。
權利要求
1.一種用于硅上液晶的鋁反射鏡的制造方法，其中，包括如下步驟a.在襯底上形成鋁金屬層；b.圖案化所述鋁金屬層；c.在所述鋁金屬層上形成絕緣層；d.去除位于所述鋁金屬層上方的部分所述絕緣層；e.對鋁金屬層表面進行化學機械研磨。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述鋁金屬層采用的鋁的純度高于 99. 5%。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述鋁金屬層的厚度為3000人 5000人。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟a還包括如下步驟-采用物理氣相淀積在襯底上形成鋁金屬層。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述物理氣相淀積所采用的氣壓的取值 范圍為1. 5mT 205mT ；所述物理氣相淀積所采用的交變電場的功率的取值范圍為IOKW 20KW。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟d還包括如下步驟-采用蝕刻去除位于所述鋁金屬層上方的部分所述絕緣層。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述刻蝕包括反應離子刻蝕。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟e所采用的化學機械研磨所采用 的磨料含有苯甲酰三氟丙酮、三乙醇胺、以及結構中具有水溶性基團及S、P、Zn元素的高分 子化合物；所述化學機械研磨所采用的拋光速率的取值范圍為20rpm IOOrpm ；所述化學 機械研磨所采用的拋光墊的壓力的取值范圍為Ipsi IOpsi。
9.一種硅上液晶，其特征在于，所述硅上液晶包括采用權利要求1 8任一項所述的方 法制得的鋁反射鏡。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于硅上液晶的鋁反射鏡的制造方法，其中，包括如下步驟在襯底上形成鋁金屬層；圖案化所述鋁金屬層；在所述鋁金屬層上形成絕緣層；去除位于所述鋁金屬層上方的部分所述絕緣層；對鋁金屬層表面進行化學機械研磨。本發(fā)明還提供了一種硅上液晶，其結構包括由上述方法制造的鋁反射鏡。本發(fā)明可以提高用于硅上液晶的鋁反射鏡的反射率。
文檔編號G02F1/1362GK102043294SQ200910197249
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月15日 優(yōu)先權日2009年10月15日
發(fā)明者俞昌, 張雅禮, 楊春曉, 陸恩蓮 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司