专利名称：具有埋置式结构的基片、包括该基片的显示器件、制造该基片的方法和制造显示器件的方法
技术领域：
本发明涉及用于互联器、黑色矩阵(光屏蔽膜)或波导管的具有埋置式结构的基片。本发明还涉及包括该基片的显示器件、制造该基片的方法和制造显示器件的方法。
背景技术：
时下开发的不同类型的显示器件，包括液晶显示器件和有机EL显示器件，在日复一日的减小厚度，并提高清晰度或增加屏幕的尺寸。这些厚度减小的显示器件可采用不同的技术驱动。在其它技术中，有源矩阵驱动技术对显示清晰度的改善特别有效。
有源矩阵驱动显示器件包括多种有源元件(例如TFT或MIM)，所提供的各自元件与其像素相关。在这种类型的显示器件中，各像素的光学状态可根据所对应的有源元件而变化。各有源元件制成于玻璃基片上，并与栅极线和源极线相连接。例如，TFT，与以行和列(例如矩阵中)排列的所对应的像素的可与相互交叉排列的栅极线(或扫描线)和源极线(或数据线)相连接。
多种有源元件以矩阵的方式制成于玻璃基片上(这种基片也常称为“有源矩阵基片”)，这种玻璃基片一般具有这样一种结构其多重栅极线和多重源极线互相交错。例如有源矩阵基片可采用源极线延续，并与栅极线相互交迭的结构制成。在这种情况下，虽然绝缘薄膜沉积在各栅极线和所对应的源极线之间，但是源极线依然必须克服由栅极线造成的水平差异。
因此，为了防止源极线因为栅极线造成的水平差异而导致的断路，或防止液晶显示器件中液晶分子的取向状态被基片表面的水平差异扰乱，就必须减小水平差异的高度(或厚度)，或减小所定义的水平差异与基片表面的夹角。另一方面，栅极线和源极线应具有足够低的电阻以保证在足够高的速率下传输预定的电信号。为了满足这些要求，包括栅极线和源极线的互联器，在常规有源矩阵基片上必须具有对它们的厚度限制(例如低于0.3μm)，使之不会因为这些水平差异而断路(或断开)。并调整它们的宽度，以充分减小它们的电阻。为达到此目的，互联器有时呈现锥形侧表面。
在这种方式中，根据常规技术，限制了厚度的互联器应调整其宽度以得到所要求的电阻值。那就是说，常规技术只能对互联器的设计提供低水平的灵活性。这样，例如在透射型液晶显示器件中，就不得不牺牲其孔径比以使互联器能满足这些要求。众所周知，对角线大于10英寸的显示器件的孔径比会受到这种互联结构的不利限制。
可是，在透射型液晶显示器件中，随着其孔径比的减小，显示器所显示的图像的亮度就会降低或者器件的功耗就会增加。因此，为了提高透射型液晶显示器件的性能，就必须实现具有较窄的线宽度和足够低的电阻值的互联器。
为了解决这些问题，例如日本特许公开公报No.4-170519提出一种方法，以减小基片上水平差异的厚度，并实现具有足够低电阻值的互联器。据此所提方法，厚度大于常规互联器的互联器嵌入在已经制成于基片表面的凹槽中。这种类型的互联器在此称为“嵌入式互联器”。
可是，在玻璃基片的表面制成这样一个嵌入式互联器的技术还没有建立。于是，日本特许公开公报No.4-170519说明了上述还未披露的关于在玻璃基片的表面制成凹槽的具体方法。本发明者通过实验发现并确认了当使用氢氟酸和氟化铵的混合物作为常规蚀刻剂腐蚀玻璃基片时，其表面不能均匀地或在足够高的速率下腐蚀，或者其凹槽宽度被非正常边界腐蚀现象不必要地增加。如果玻璃基片的表面被不均匀地腐蚀，则腐蚀的表面就会过度地散射光，从而使所显示的图像变白。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的较佳实施方式提供一种具有埋置式结构的基片，例如，在玻璃基片上的嵌入式互联器，还提供包括这样一种基片的显示器件、制造上述基片的方法和制造上述显示器件的方法。
本发明的较佳实施方式提供一种制造具有埋置式结构的基片的方法。此方法最好包括以下步骤制备具有主表面的玻璃基片；用湿法蚀刻工艺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积第1材料并用其填充凹槽，制成具有与主表面基本齐平的表面的埋置式结构。制成凹槽的步骤最好包括用包括氢氟酸、氟化铵、和盐酸或草酸在内的蚀刻剂进行湿法蚀刻。
在本发明的一个较佳实施方式中，制成凹槽的步骤最好包括制成满足d≥r的关系的凹槽，式中，d为凹槽的深度，r为凹槽侧壁的曲率半径。具体地说，凹槽的深度d可在0.5μm以上。
在本发明的另一个较佳实施方式中，制备玻璃基片的步骤最好包括制备主要由二氧化硅构成并还包含非二氧化硅的金属氧化物的玻璃基片。具体地说，玻璃基片可以用无碱玻璃制造，也可以用钠钙玻璃制造。
在又一个较佳实施方式中，制成凹槽的步骤最好包括确定使玻璃基片主表面的将制成凹槽的区域露出的蚀刻掩模。制成埋置式结构的步骤最好包括通过使用蚀刻掩模的剥离工艺从玻璃基片的主表面去除第1材料，但填充凹槽的这部分第1材料除外。
在此特定较佳实施方式中，制成凹槽的步骤最好还包括在确定蚀刻掩模的步骤前，对玻璃基片的主表面进行表面处理，使蚀刻掩膜与主表面的接触更紧密。
更具体地说，制成凹槽的步骤最好包括将主表面进行甲硅烷基化的表面处理，并在主表面上确定用作蚀刻掩模的光致抗蚀剂图形。
在再一个较佳实施方式中，沉积第1材料的步骤最好包括通过溅镀工艺沉积第1材料。
在再一个较佳实施方式中，沉积第1材料的步骤可包括沉积导电性材料作为第1材料，及制成互联器作为埋置式结构。或者，沉积第1材料的步骤也可包括沉积光屏蔽材料作为第1材料，及制成黑色矩阵作为埋置式结构。
作为另一种选择，沉积第1材料的步骤可包括沉积透明材料作为第1材料，及制成波导管作为埋置式结构。
本发明的另一个较佳实施方式提供了一种制造包括有源矩阵基片和显示介质层的显示器件的方法。此工艺最好包括通过用导电材料或光屏蔽材料制造具有埋置式结构的基片的方法来制造有源矩阵基片的步骤。
在本发明的一个较佳实施方式中，埋置式结构可以是栅极线。在这种情况下，制造有源矩阵基片的步骤最好包括在源极线上制成反向交错的TFT。
在另一个较佳实施方式中，埋置式结构可以是源极线。在这种情况下，制造有源矩阵基片的步骤最好包括在源极线上制成交错的TFT。
本发明的再一个较佳实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结构的玻璃板。埋置式结构最好由沉积于主表面上的以填充凹槽的第1材料制成，且最好具有与主表面基本齐平的表面。凹槽最好满足d≥r的关系，式中，d为凹槽的深度，r为凹槽侧壁的曲率半径。
在本发明的一个较佳实施方式中，凹槽内表面最好具有凹槽深度d的十分之一以下的粗糙度。这是因为，本发明者通过实验发现并确认了当凹槽内表面具有大于此值的粗糙度时，中间介电层的介电强度减小，在线之间流动的漏泄电流的量增加或线路断开。这类基片可根据上述本发明的任何一个较佳实施方式中描述的方法来制造。
在本发明的另一个较佳实施方式中，第1材料可以是导电性材料，埋置式结构可以是互联器。在另一个较佳实施方式中，第1材料可以是光屏蔽材料，埋置式结构可以是黑色矩阵。
作为另一种选择，第1材料也可以是透明材料，埋置式结构也可以是波导管。
本发明的另一个较佳实施方式提供一种显示器件。该显示器件最好包括用导电材料或光屏蔽材料和显示介质层制成的有源矩阵基片。
在本发明的一个较佳实施方式中，埋置式结构可以是栅极线，有源矩阵基片可以包括在栅极线上制成的反向交错的TFT。
在另一个较佳实施方式中，埋置式结构也可以是源极线，有原矩阵也可以包括制成于源极线上的交错的TFT。
下面参照附图对本发明的较佳实施方式的详细描述将会使本发明的其它特征、要素、工艺、步骤、特点和优点变得更加清晰。
图1A、1B和1C是显示当使用常规蚀刻剂腐蚀玻璃基片时所产生的问题的截面图。
图2A、2B和2C用图解法说明本发明的具体的较佳实施方式的有源矩阵基片的结构。
图3A-3E是说明制造图2A和2B所示的有源矩阵基片的各工艺步骤的截面图。
图4A是本发明一个较佳实施方式的包括嵌入式互联器的有源矩阵基片420的平面图。
图4B是包括沿着图4A的IVb-IVb线观察到的有源矩阵基片420的液晶显示器件400的截面图。
图5是示意性地说明本发明一个较佳实施方式的交错的TFT结构的截面图。
图6A-6E是说明制造图5所示交错的TFT的各工艺步骤的截面图。
具体实施例方式
在本发明中，为了制成预期的埋置式结构，很重要的是使用能均匀地和在足够高的速率腐蚀玻璃的蚀刻剂。通过使用包括氢氟酸、氟化铵、和盐酸(HCl)或草酸(HBr)的蚀刻剂能实现这个目标。
首先，将描述当使用包括氢氟酸(HF)和氟化铵(NH4F)的常规蚀刻剂腐蚀玻璃时出现的问题。此常规蚀刻剂在此将被称为“氢氟酸+氟化铵系蚀刻剂”或“缓冲氢氟酸系蚀刻剂”。在现有技术中，玻璃有时通过使用氢氟酸系蚀刻剂腐蚀。可是，在这种情况下，在蚀刻剂中易于制成氢氟酸的非均匀性浓度分布，因此玻璃就不能被均匀地腐蚀。因此，现在广泛使用具有缓冲作用的氢氟酸+氟化铵系蚀刻剂。
氢氟酸+氟化铵系蚀刻剂与玻璃(例如硅化玻璃)中通常所含的无硅金属元素(例如Al、Ba、Ca和Mg)反应，由此产生金属盐。这些金属盐(例如钡盐)中的一些在蚀刻剂(例如水溶液)中微溶。如果在腐蚀的表面产生这些微溶的金属盐，或者，如果作为杂质漂浮在蚀刻剂中的金属盐沉积在腐蚀的表面，则被金属盐覆盖的表面部分将不再腐蚀。结果，腐蚀表面的粗糙度增加。
另外，设置在腐蚀槽的管道上的使蚀刻剂顺利反复循环使用的过滤器，也可能被这些微溶金属盐的颗粒堵塞，这就有可能妨碍蚀刻剂的良好循环。在这种情况下，难以均匀地腐蚀对角线大于10英寸的巨大的玻璃基片。
可是，本发明者通过实验发现和确认了当氢氟酸加入氢氟酸+氟化铵系蚀刻剂后，这些金属盐，其它二氧化硅和硅，溶解度增加。以下将详细描述通过加入氢氟酸而得到的这些效果。在以下说明例中，假定玻璃基片由钠钙玻璃制得。但是，需要注意的是，同样的陈述也可应用于玻璃基片由无碱玻璃制造的情况。
通过在蚀刻剂中加入氢氟酸，作为以1∶3混合的氢氟酸和氟化铵的混合物(单位mol/kg)，结果，金属盐的溶解度增加，且腐蚀表面的粗糙度下降。可是，如果加入过量的氢氟酸，则粗糙度再趋于增加。因此，采用该方法最好能控制加入的氢氟酸的量，使得金属盐能充分溶解，但不会过度增加腐蚀表面的粗糙度。加入的氢氟酸的量可根据腐蚀玻璃的主要成分而变化，但最好在3mol/kg-5mol/kg的范围内。
在此方法中，通过使用包括氢氟酸、氟化铵和盐酸的这类蚀刻剂，可防止这些微溶的金属盐覆盖于腐蚀表面。这样，可获得具有较低的表面粗糙度(具体地说，低于通过腐蚀工艺制成的凹槽的深度d的十分之一)的腐蚀表面。
此外，由于也可防止金属盐的多余颗粒漂浮在蚀刻剂中，所以采用所提供的蚀刻剂能均匀地覆盖玻璃基片的整个表面。这样，即使对角线大于10英寸的巨大的玻璃基片，其整个表面都能被均匀地腐蚀。
如上所述，这些经常使腐蚀表面不均匀的微溶金属盐，能通过在氢氟酸+氟化铵系蚀刻剂中加入盐酸而溶解。可是，通过加入草酸代替盐酸可达到同样的效果。
以下将参照图1A、1B和1C具体地描述，当通过使用常规氢氟酸+氟化铵系蚀刻剂在玻璃基片上制成凹槽时所出现的问题。
通常，湿法蚀刻工艺本质上是各向同性的。因此，如果蚀刻掩模2是在玻璃基片1的表面制成的，如果深度为d的凹槽3是通过腐蚀蚀刻掩模的开口2a所露出的一部分玻璃基片1而制成的，则理论上凹槽3的侧壁的曲率半径r0应该与凹槽3的深度d相等(即r0＝d)，如图1A所示。
实际上，虽然当玻璃基片1通过使用氢氟酸+氟化铵系蚀刻剂腐蚀时，玻璃基片1被过度地(或非正常地)侧面腐蚀，凹槽3的侧壁的曲率半径r1变得比凹槽3的深度d要大(即r1＞d)，如图1B所示。在图1B中，曲率半径r1是在玻璃基片1的表面和凹槽3的底部之间制成的侧壁的曲率半径的平均值。这种非正常的侧面腐蚀现象的产生是因为，蚀刻剂易于渗入蚀刻掩模2和玻璃基片1之间的界面，从而在界面中引起和推进腐蚀反应。因此，如图1B中的图解说明，与玻璃基片1的表面越靠近，凹槽3的侧壁部分的曲率半径r1’越大。以下将这种与图1A所示的理想侧面腐蚀反应相比过度进行的侧面腐蚀反应称为“非正常侧面腐蚀现象”。
例如，如果采用溅镀工艺将金属材料(例如铝)4沉积在玻璃基片1上以使用金属材料4来填充凹槽3，作为非正常侧面腐蚀现象的结果，在凹槽3中制成曲率半径r1大于凹槽3的深度d的侧壁，则金属材料4将只能以较高速率沉积在玻璃基片上具有相对较大的曲率半径r1的部分，而不能沉积在玻璃基片上具有相对较小的曲率半径的部分。因此，如图1C的图解说明，已经沉积在进行了非正常侧面腐蚀的玻璃基片1的那些部分上的金属材料4a将从玻璃基片1的表面翘起。在这种情况下，即使后续采用诸如光刻工艺来去除所沉积的金属材料4的多余部分，但沉积在玻璃基片1的非正常侧面腐蚀部分上的金属材料4a将依然产生一定的水平差异。
上述非正常侧面腐蚀现象是通过氢氟酸+氟化铵系蚀刻剂渗入蚀刻掩模2(典型的光致抗蚀剂图形)和玻璃基片1之间的界面而引起的，因为玻璃被氢氟酸+氟化铵系蚀刻剂腐蚀地相对较慢。
在制成根据本发明的较佳实施方式的埋置式结构的方法中，使用包括氢氟酸、氟化铵和盐酸或草酸的蚀刻剂。这样，与使用常规氢氟酸+氟化铵系蚀刻剂的情况相比，根据本发明能够提高腐蚀速率。因此，在蚀刻剂渗入蚀刻掩模2和玻璃基片1之间的界面并在那里开始腐蚀反应之前，凹槽3可以制成预期的深度d。结果，可制成示于图1A的、曲率半径r0与深度d基本相等的凹槽3。当材料4采用诸如溅镀工艺来沉积以填充具有示于图1A的截面形状的凹槽3时，可制成具有与玻璃基片1的表面基本齐平的表面的埋置式结构。这是因为，凹槽3的一部分侧壁越靠近玻璃基片1的表面(即由侧壁部分与玻璃基片1的表面所定义的夹角越接近90度)，沉积速率越低。
如上所述，通过使用根据本发明的较佳实施方式的蚀刻剂，能基本消除会使腐蚀表面非均匀的多余的金属盐，可实现足够高的腐蚀速率，并使非正常侧面腐蚀现象减至最小。
也可通过增加蚀刻掩模2和玻璃基片1表面之间的接触程度将非正常侧面腐蚀现象减至最小。例如，在玻璃基片1的表面将要图形化的光致抗蚀剂层制成蚀刻掩模2之前，可将玻璃基片1的表面甲硅烷基化。从而增加了接触程度。在这种情况下，如果蚀刻掩模2和玻璃基片1之间的界面通过将玻璃基片1的表面进行甲硅烷基化制成疏水的(或防水的)，则蚀刻剂将不进入界面中，并且可将非正常侧面腐蚀现象减至最小。此外，侧面腐蚀反应本身难以在侧壁上发生。这样，最终的凹槽3可具有侧壁的曲率半径r小于深度d(即r＜d)的截面形状。那就是说，通过使界面疏水，可各向异性地采用腐蚀工艺。
能增加玻璃基片1的表面与光致抗蚀剂层之间接触程度，并可使界面疏水的这样的硅烷试剂的例子包括六甲基二硅烷(HMDS)。
当使用包括氢氟酸、氟化铵和盐酸或草酸的这类蚀刻剂时，可使腐蚀表面的粗糙度下降，且可在比常规方法更高的速率下，制成具有如含有很少量的非正常侧面腐蚀部分的这样一种截面形状的凹槽。埋置式结构是通过填充凹槽而得到的，它可通过使用这类蚀刻剂，并采用大量沉积技术中的一种来沉积任何不同类型的材料制成。从而，可制成任何任意形式的装置。
例如，如果凹槽是用通过溅镀工艺沉积的导电性材料(例如金属材料、ITO或半导体材料)填充的，则可制成嵌入式的互联器。所制成这类互联器使其具有与玻璃基片的表面基本齐平的表面。因此，TFT、另一个互联器或任何制成于嵌入式互联器上的其它元件将不受任何水平差异的影响。
例如，也可制成深度大于0.5μm的凹槽。因此，可制成具有较窄的宽度的更厚的互联器。这样的嵌入式互联器可应用于如发明背景中所述的液晶显示器件、有机EL显示器件等所使用的有源矩阵基片。则可使孔径比增加，或减小在互联器之间的相交点处产生的电容。
例如，当制成嵌入式互联器用作栅极线时，可在栅极线上制成反向交错的TFT。另一方面，当制成嵌入式互联器作为源极线时，可在源极线上制成反向交错的TFT。
另外，如果凹槽是用沉积的光屏蔽材料来填充的，可制成如日本特许公开专利No.3-107128所公开的嵌入式黑色矩阵。
在根据本发明的较佳实施方式制成埋置式结构的方法中，当使用包括氢氟酸、氟化铵和盐酸或草酸的蚀刻剂时，可制成具有低粗糙度的腐蚀表面。因此，具有这种腐蚀表面的玻璃基片将不散射入射光，显示的图像看上去也不发白。因此，即使当具有这种腐蚀表面的玻璃基片用作显示器件的透明基片(例如用作有源矩阵基片或滤色镜基片)时，最终的显示质量不下降(例如器件的透光率不下降)。
而且，根据本发明的另一个较佳实施方式，也可通过如日本特许公开专利No.3-29903所公开的，使用填充凹槽所沉积的透明材料制成嵌入式波导管。当使用根据本发明的较佳实施方式的蚀刻剂时，就可制成具有低粗糙度的腐蚀表面。因此，腐蚀表面既不散射入射光也不增加通过波导管传输光的损耗。
以下，将参照图2A和2B描述具有根据本发明较佳实施方式的嵌入式互联器的有源矩阵基片。图2A是有源矩阵基片100的平面图，图2B是图2A的IIb-IIb线所示的截面图。
如图2B所示，栅极线103被嵌入凹槽102中，凹槽102是通过下述使用包括氢氟酸、氟化铵和盐酸或草酸的蚀刻剂的方法制成于玻璃基片101的表面的。在这种情况下，凹槽102满足关系r≤d，式中r为凹槽102侧壁的曲率半径，d为凹槽102的深度。因此，通过使用由诸如溅镀工艺沉积的铝来填充凹槽102而制成的栅极线103，具有与玻璃基片101的表面基本齐平的表面。如图2B所示，门绝缘薄膜104几乎沉积在整个玻璃基片101的表面。如图2A和2B所示，多重源极线105可制成于门绝缘薄膜104上。栅极线103被嵌入玻璃基片101中使其具有与玻璃基片101的表面基本齐平的表面。因此，被沉积在栅极线103上的门绝缘薄膜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极线105。这样，就不必担心在源极线105与栅极线103之间的交点处的任何源极线105的断路。采用熟悉的技术在这些嵌入式栅极线103上制成反向交错的TFT(未显示)和其它组件(例如像素电极)，就能得到有源矩阵基片100。
根据本发明的此较佳实施方式的嵌入式互联器可具有比常规互联器更窄的宽度，这样减小了在线路交点处生成的电容。而且，由于交叉部分具有平坦的结构，不必担心断路。为了进一步减小交点处的电容，栅极线103也可在栅极线103和源极线105的交点处局部地减小宽度，如图2C所示。
在图2A和2B中说明的具体的实施例中，制成栅极线103用作嵌入式互联器。另外，源极线105可代替栅极线103而被嵌入，且可在源极线105上制成交错的TFT。当然，最好是制成MIM器件来取代TFT。
以下将参照图3A-3E描述怎样制成嵌入式栅极线103。
首先，如图3A所示，制备玻璃基片101。将玻璃基片101的表面涂覆HMDS溶液，由此进行甲硅烷基化以增加制成于其表面以确定蚀刻掩模201的光致抗蚀剂层与玻璃基片101的表面之间的接触程度。同时，通过执行此甲硅烷基化工艺，将使蚀刻掩模201和玻璃基片101之间的界面防水，并且可将非正常侧面腐蚀现象减至最小。一旦将玻璃基片101进行了甲硅烷基化工艺，就在玻璃基片101的表面上涂覆一层光致抗蚀剂材料(例如具有防酸作用的线型酚醛清漆)，然后进行光刻工艺以确定如图3A所示的具有开口201a的蚀刻掩模。
接着，如图3B所示，开口201a所露出的玻璃基片101的部分表面通过使用包括氢氟酸、氟化铵和盐酸或草酸的蚀刻剂进行湿腐蚀。在此较佳实施方式中，湿法蚀刻工艺最好在25℃通过使用1∶3∶5混合的氢氟酸、氟化铵和盐酸的混合物(单位mol/Kg)来进行。由于在此工艺中使用根据本发明的蚀刻剂，最终的腐蚀速率将足够高，没有金属盐生成，且可得到具有低粗糙度的均匀的腐蚀表面。此外，由于腐蚀速率较高，在凹槽的侧壁上就很难出现非正常侧面腐蚀现象，且由于通过甲硅烷基化工艺生成的防水性，使侧面腐蚀反应本身明显地减少。因此，最终的凹槽102能满足关系r≤d，式中r为凹槽102侧壁的曲率半径，d为凹槽102的深度。从而，要留下蚀刻掩模201的部分201b，以便于向凹槽102扩展。
随后，如图3C所示，将图3B所示的基片置于水中(例如耐光致抗蚀剂材料的液体)以例如20KHz-1MHz的频率进行超声波清洗，有选择性地去除蚀刻掩模201的扩展部分201b。另一方面，在玻璃基片101上的蚀刻掩模201的保留部分201c足够稳固地粘附于玻璃基片101的表面，即使在施加超声波下也不会从玻璃基片101上剥离。在此较佳实施方式中，在蚀刻掩模201和玻璃基片101的表面之间的界面上进行了甲硅烷基化工艺处理。因此，蚀刻掩模201c能非常牢固地粘附于玻璃基片101的表面。
随后，如图3D所示，例如，导电性材料103′通过溅镀工艺被沉积在玻璃基片101上，也沉积在蚀刻掩模201c上。所沉积的导电性材料103′的厚度最好能近似于凹槽102的深度。导电性材料103′并不一定是单一材料，它可包括多种不同的材料以制成多层结构。较佳的导电性材料的例子包括Ti、Al、Ta、Mo和其它金属材料。由于这些金属材料各自都具有蔽光性，被沉积的材料也可用作TFT通道区域的光屏蔽薄膜。导电性材料103′并不一定要通过溅镀工艺来沉积，也可通过电镀技术、CVD工艺或任何其它适合的技术来沉积。
接着，采用众所周知的抗蚀剂脱模工艺去除蚀刻掩模201c。在此工艺步骤中，沉积于蚀刻掩模201c上的导电性材料103′的多余部分随同蚀刻掩模201c一起去除(即剥离)。结果，可在凹槽102内制成栅极线103，使凹槽表面与玻璃基片101的表面齐平，如图3E所示。
随后，沉积门绝缘薄膜，并采用各种众所周知的技术制成源极线和TFT，由此完成示于图2A和2B的有源矩阵基片100。
在上述具体的实施例中，通过剥离工艺确定栅极线103的图形。另外，也可通过以下方法确定栅极线103的图形。具体地说，首先，当制成凹槽102时，就剥离蚀刻掩模201。接着，将导电性材料103′沉积于玻璃基片101上，也沉积于凹槽102内。然后，可执行光刻工艺(包括制成光致抗蚀剂层、曝光、腐蚀和剥离抗蚀剂图形的步骤)，仅剩填充凹槽102的导电性材料103′的选择部分，由此制成栅极线103。可是，在这种情况下，所需的工艺步骤与图3A-3E所示的工艺相比增加了。
如果要实现理想的各向异性的腐蚀工艺，就必须满足关系L＝2d+δ，式中L为凹槽的宽度(即互联器的线宽度)，d为凹槽的深度，δ为抗蚀剂图形的线宽度(即蚀刻掩模开口的宽度)。假定采用适用于分辨极限为1.5μm光刻工艺的i-line深度曝光技术来制成深度约为1μm的凹槽，最终的凹槽(或互联器)可具有大约3.5μm的宽度。即使此互联器由现有的金属引线材料制得，并应用于对角线大约为30英寸长的高清晰度液晶显示器件，该互联器依然能实现一个足够低的电阻值。这样，在现有技术中，即使当互联器只具有大约10μm的线宽度，根据本发明的较佳实施方式可将线宽度变窄至大约3.5μm。
例如，如果通过利用上述嵌入式栅极线结构制成30英寸QXGA(具有2048×1536(R，G，B)像素的分辨率)用有源矩阵基片，它包含具有1μm厚度和6μm宽度的栅极线及具有0.5μm厚度和4μm宽度的源极线，则可将常规显示器件的孔径比从大约65％增加到83％。此外，由于在两线之间交点处所产生的电容减小，可将显示器件的耗电减小至约为常规显示器件的一半。
以下，将参照图4A和4B描述包括根据本发明的较佳实施方式的嵌入式互联器的有源矩阵基片的液晶显示器件400。图4A是说明液晶显示器件400的有源矩阵基片420的平面图，图4B是示于图4A的液晶显示器件400的IVb-IVb线路所示的截面图。
如图4B所示，液晶显示器件400包括面对面设置的有源矩阵基片420和基片440，而液晶层460夹在这些基片420和440之间。
以下，将描述有源矩阵基片420的结构。如图4A和4B所示，有源矩阵基片420包括栅极线422、源极线428和TFT 450。栅极线422和源极线428设置在玻璃基片420′上，并通过插在它们中间的门绝缘薄膜426相互交叉。TFT 450置于栅极线422和源极线428的交叉点附近。
有源矩阵基片还包括存储电容线432、漏极线430和像素电极436。所设置的存储电容线432的延伸线与栅极线422基本平行。漏极线430与TFT 450连接。像素电极436通过接触孔与漏极线430连接，而漏极线430制成于层间介电膜434中。调整包括表面上的这些元件和引线的薄膜438制成于基片420′上，以控制液晶层460中液晶分子的取向。
在有源矩阵基片420中，栅极线422、从栅极线422延伸出的栅极电极424、和存储电容线432被嵌入制成于玻璃基片420′的表面上的凹槽中。嵌入了这些元件422、424和432，使其表面能与具有如图3E所示的有源矩阵基片100一样，与玻璃基片420′的表面基本齐平。因此，门绝缘薄膜426具有基本平坦的表面，且源极线428将不会断路，因为源极线428已制成于门绝缘薄膜426的平坦表面上。
在具有这种结构的有源矩阵基片中，通过栅极线422将写时序信号施加于TFT450的栅极电极424，由此使TFT 450导通。响应后，根据此时施加于源极线428上的数据信号，将预期电压施加至像素电极436。应该注意的是，存储电容是通过存储电容线432、漏极线430和设置在这些线路432和430之间的绝缘薄膜426所构成的。
另一方面，反基片440包括玻璃基片440′和在玻璃基片440′上按序制成的反电极442及调整薄膜444。
在此液晶显示器件400中，将由像素电极436和反电极442产生的预期电压施加于液晶层460，由此调节透过液晶层460的入射光。采用该方法，液晶显示器件400在其表面上显示图像。
在图4A和4B所说明的具体实施例中，将根据本发明的较佳实施方式的埋置式结构应用于栅极线和包括反向交错的TFT的液晶显示器件的其它组件。另外，也可将埋置式结构应用于源极线和具有图5所示类型的交错TFT的液晶显示器件的漏极电极。
在图5所示的交错的TFT 550中，其源电极501和漏极电极502采用上述相同工艺嵌入玻璃基片503中。同时，在玻璃基片503上制成半导体层(即晶硅层)504，使其与源和漏极电极501和502相重叠。在半导体层504上，栅极绝缘薄膜505和栅极电极506按序层叠。同时，在源和漏极电极501和502之间设置光屏蔽层507，以防止入射光进入半导体层504的通道区域。光屏蔽层507最好是电绝缘的，并由低反射率的光屏蔽材料(例如黑色光致抗蚀剂材料)制成。需要注意的是，当半导体层504由耐光材料(例如多晶硅)制成时，可省去光屏蔽层507。
以下，将参照图6A-6E描述如何制成TFT 550。
首先，如图6A所示，可采用图3A所示的相同工艺在玻璃基片601的表面制成凹槽602。去除第一层光致抗蚀剂层603的扩展部分，然后采用诸如溅镀工艺来沉积将图形化源和/或漏极电极的金属材料604，金属材料604的厚度成与凹槽602的深度近似相等。以这样的方法，在玻璃基片601上制成金属层604。
接着，如图6B所示，第二层光致抗蚀剂层605在金属层604上制成，采用图形化技术去除在第二层光致抗蚀剂层605下应该制成光屏蔽层部分的光致抗蚀剂层。
随后，如图6C所示，采用干法腐蚀工艺去除其中应制成光屏蔽层的一部分金属层604。干法腐蚀工艺可以是使用诸如BCl3气体的含氯气体的反应离子刻蚀(RIE)工艺。
随后，如图6D所示，将光屏蔽材料606沉积于第二光致抗蚀剂层605的整个表面，及穿过第二光致抗蚀剂层605和金属层604的开口内部。
然后，通过抗蚀剂脱离工艺去除第一和第二光致抗蚀剂层603和605。在该工艺步骤中，同时脱离了第一层光致抗蚀剂层603上的金属材料604的多余部分和第二光致抗蚀剂层605上的光屏蔽材料606的多余部分。因此，在凹槽602内制成了光屏蔽层606，从而将金属层604的保留部分分割成两部分，如图6E所示。
在此工艺中，在嵌入式源和漏极电极之间制成光屏蔽层606。此埋置式结构具有平坦的上表面。
随后，采用众所周知的技术在光屏蔽层上按序制成半导体层504、栅极绝缘薄膜505和栅极电极506，由此完成了如图5所示的TFT 550。
在采用该方法制成的TFT 550中，半导体层504和栅极绝缘薄膜505都具有平坦的表面。这样，此TFT 550仅允许少量漏泄电流流经、很少有缺陷地操作、并很难产生由工艺所产生的变化。
上述根据本发明的较佳实施方式的埋置式结构可应用于液晶显示器件。但是，当然也可将埋置式结构应用于在玻璃基片上包含互联结构的任何其它类型的显示器件(例如有机EL显示器件)。
上述本发明的不同的较佳实施方式提供了具有埋置式结构的基片(如在玻璃基片的表面制成的嵌入式互联器)、包括这样一种基片的显示器件、制造基片的方法及构成显示器件的方法。根据本发明的较佳实施方式，可制成满足关系d≥r的凹槽，式中d为凹槽的深度，r为凹槽侧壁的曲率半径。另外，可制成其表面与玻璃基片的表面基本齐平的埋置式结构。根据本发明的较佳实施方式的埋置式结构可有效地应用于不同类型装置的互联器、光屏蔽膜或波导管。
在结合较佳实施方式来描述本发明时，明显地，对本专业的专业人士而言，所披露的发明可以有多种方法改进，也可以采用许多不是以上所详细讨论的实施例。因此，希望所附的权利要求书能覆盖本发明核心思想和范围内的本发明的所有改进。
权利要求
1.制造具有埋置式结构的基片的方法，该方法包括以下步骤(a)制备具有主表面的玻璃基片；(b)通过湿法蚀刻工艺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积第1材料，并用其填充凹槽，制成具有与主表面基本齐平的表面的埋置式结构，其中，步骤(b)包括用包括氢氟酸、氟化铵、和盐酸或草酸在内的蚀刻剂进行湿法蚀刻。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(b)包括制成满足d≥r的关系的凹槽，式中，d为凹槽的深度，r为凹槽侧壁的曲率半径。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(a)包括制备主要由二氧化硅构成并还包含非二氧化硅的金属氧化物的玻璃基片。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于步骤(a)包括制备由无碱玻璃制成的玻璃基片。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于步骤(a)包括制备由钠钙玻璃制成的玻璃基片。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(b)包括确定使玻璃基片主表面的将制成凹槽的区域露出的蚀刻掩模；以及，步骤(c)包括通过使用蚀刻掩模的剥离工艺，从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.根据权利要求6所述的方法，其特征在于步骤(b)还包括在确定蚀刻掩模的步骤前，对玻璃基片的主表面进行表面处理，使蚀刻掩膜与主表面的接触更紧密。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于步骤(b)包括将主表面进行甲硅烷基化的表面处理，并在主表面上确定用作蚀刻掩模的光致抗蚀剂图形。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(c)包括通过溅镀工艺沉积第1材料。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(c)包括沉积导电性材料作为第1材料，及制成互联器用作埋置式结构。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(c)包括沉积光屏蔽材料作为第1材料，及制成黑色矩阵用作埋置式结构。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(c)包括沉积透明材料作为第1材料，及制成波导管用作埋置式结构。
13.制造显示器件的方法，该显示器件包括有源矩阵基片和显示介质层，该制造显示器件的方法的特征在于包括通过如权利要求10所述的方法制造有源矩阵基片的步骤。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于所述埋置式结构是栅极线；以及，所述制造有源矩阵基片的步骤包括在栅极线上制成反向交错的TFT。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于所述埋置式结构是源极线；以及，所述制造有源矩阵基片的步骤包括在源极线上制成交错的TFT。
16.制造显示器件的方法，该显示器件包括有源矩阵基片和显示介质层，其特征在于用权利要求11所述的制造具有埋置式基片的方法制造有源矩阵基片。
17.基片，它包括具有在其主表面上制成凹槽的玻璃板；和，埋置式结构，它是由沉积于上述主表面以填充凹槽的第1材料制成的，并具有与上述主表面基本齐平的表面。其特征在于凹槽满足d≥r的关系，式中，d为凹槽的深度，r为凹槽侧壁的曲率半径。
18.根据权利要求17所述的基片，其特征在于凹槽内表面的粗糙度在凹槽深度d的十分之一以下。
19.根据权利要求17所述的基片，其特征在于第1材料为导电性材料，埋置式结构是互联器。
20.根据权利要求17所述的基片，其特征在于第1材料为光屏蔽材料，埋置式结构是黑色矩阵。
21.根据权利要求17所述的基片，其特征在于第1材料为透明材料，埋置式结构是波导管。
22.显示器件，它包括由权利要求17所述的基片制成的有源矩阵基片；和，显示介质层。
23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于埋置式结构是栅极线，有源矩阵基片包括在栅极线上制成的反向交错的TFT。
24.根据权利要求22所述的装置，其特征在于埋置式结构是源极线，有源矩阵基片包括在源极线上制成的反向交错的TFT。
全文摘要
制造具有埋置式结构的基片的方法，包括以下步骤制备具有主表面的玻璃基片；通过湿法蚀刻工艺在玻璃基片的主表面制成凹槽；和在玻璃基片的主表面沉积第1材料，并用其填充凹槽，制成具有与主表面基本齐平的表面的埋置式结构，制成凹槽的步骤包括使用包含氢氟酸、氟化铵、和盐酸或草酸的蚀刻剂进行湿法蚀刻工艺。
文档编号G02F1/1362GK1402066SQ02142050
公开日2003年3月12日 申请日期2002年8月23日 优先权日2001年8月24日
发明者小林和树, 藤野公明, 迫野郁夫, 大见忠弘, 须川成利, 森本明大 申请人:夏普株式会社, 大见忠弘