专利名称：硅基液晶微显示器及其形成方法
技术领域：
本发明涉及半导体领域，特别涉及一种硅基液晶微显示器及其形成方法。
技术背景近几年来，在液晶(LCD)业界出现了许多新技术，其中较热门的技术 是硅基液晶《效显示器(LCOS， Liquid Crystal on Silicon)技术。LCOS (Liquid Crystal on Silicon )属于新型的反射式micro LCD才殳影技术，其结构是在硅衬 底上长电晶体，利用半导体工艺制作驱动面板(又称为CMOS-LCD),然后在 电晶体上透过研磨技术磨平，并镀上铝当作微反射镜，形成CMOS基板，然 后将CMOS基板与含有透明电极之上玻璃基板贴合，再注入液晶，进行封装 测试。一般而言，LCOS显示器可依照光学引擎的设计分为三片式(three - panel) 及单片式(single-panel)两大类。三片式光学引擎是将光源产生的光束经分 光棱镜分为红、蓝、绿光后，再分别将光束投射入三片LCOS面板，最后将 投射出的三色影像经过合光系统加以结合，以形成彩色影像。单片式光学引 擎的一种实现方式是利用色转轮(colorwheel)将白光形成循序的红、蓝、绿 光，并将此光学三原色光与驱动程序产生的红、蓝、绿画面，同步形成分色 影像，再借由人眼视觉暂留的特性，最后在人脑产生彩色的投影画面。另一 种方式是在单片面板上按设计要求分布RGB三种像素(如用color filter技术) 而不需要色转轮。申请号为200310122960的中国专利申请给出一种硅基液晶微显示器的微 反射镜的形成方法，通过在微反射镜层上形成复合阻挡层，防止了CMP蚀刻
微反射镜产生刮痕。但是未公开金属反射层的形状。现有技术中，微反射镜 蚀刻后呈分立的矩形形状，如附图1A所示。但是矩形的微反射镜不容易做成 单片式结构(因其RGB三元素分布较为困难)。同时参照附图1B所示，由 于矩形结构的微反射镜的内角6为90°，比较小，相邻微反射镜单元之间的干 涉效应较大，相互影响更大，容易造成光串扰。发明内容本发明解决的问题是现有硅基液晶微显示器技术中，微反射镜采用矩形 形状，不容易做成单片式结构，同时相邻单元之间的影响大。为解决上述问题，本发明提供一种硅基液晶微显示器的形成方法，在硅 衬底上形成像素开关电路层；在像素开关电路层上依次形成光屏蔽层和金属 间绝缘层，还包括在所述金属间绝缘层上形成金属反射层；蚀刻金属反射层， 形成分立的正六边形微反射镜阵列。形成硅基液晶微显示器进一步包括在形成正六边形微反射镜阵列之后， 在微反射镜阵列上以及正六边形微反射镜阵列之间的凹槽内填充绝缘层，化 学机械抛光绝缘层直至与正六边形微反射镜齐平。所述金属反射层为金属铝、银、金或者其合金构成。所述金属反射层厚度范围为500至5000 A。所述正六边形微反射镜阵列的相邻单元之间的距离范围为0.1至lpm。所述硅基液晶微显示器包括至少一个硅基液晶微显示器单元，所述每个 硅基液晶微显示器单元的像素开关电路层包括一个MOS晶体管和一个电容 器组成的随机存储器，所述每个硅基液晶微显示器单元的微反射镜与MOS晶 体管的源端或者漏端相电连接。所述金属间绝缘层、绝缘层为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其组合构成，
所述金属间绝缘层厚度范围为1000至15000 A。相应地，本发明提供一种硅基液晶微显示器，包括依次位于硅衬底上的 像素开关电路层、光屏蔽层和金属间绝缘层，还包括位于金属间绝缘层上的 分立的正六边形微反射^^免阵列。硅基液晶微显示器进一步包括位于分立正六边形微反射镜阵列的每个微 反射镜单元之间绝缘层，所述绝缘层与正六边形微反射镜齐平。所述金属反射层为高反射率的金属铝、银.、金或者其合金构成。所述金属反射层厚度范围为500至5000 A。所述正六边形微反射镜阵列的相邻单元之间的距离范围为0.1至lpm。所述硅基液晶微显示器包括至少一个硅基液晶微显示器单元，所述每个 硅基液晶微显示器单元的像素开关电路层包括一个M()S晶体管和一个电容 器组成的随机存储器，所述每个硅基液晶微显示器单元的微反射镜与MOS晶 体管的源端或者漏端相电连接。所述金属间绝缘层、绝缘层为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其组合构成， 所述金属间绝缘层厚度范围为1000至15000 A。与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明的微反射镜采用正六边 形形状，形成的硅基液晶微显示器容易做成单片式结构；同时六边形结构的 微反射镜的相邻单元之间的干涉效应小，相互影响更小。
图1A至1B是现有技术硅基液晶微显示器的微反射镜俯视图。 图2A至2F是本发明形成硅基液晶微显示器的结构示意图。 图3A至3B是本发明硅基液晶微显示器的微反射镜俯视图。
具体实施方式
本发明的实质是提供一种硅基液晶微显示器及其形成方法，所述硅基液 晶微显示器的微反射镜为蜂窝状正六边形，本发明提供的硅基液晶微显示器的像素开关电路层采用MOS晶体管和电容器组成的随机存储器，另外还可以 为其它形式的静态随机存取存储器电路或者选址二极管组成的像素开关电 路，在此不应过多限制本发明的保护范围。以下通过依据附图详细地描述具体实施例，上述的目的和本发明的优点 将更加清楚首先给出一种硅基液晶微显示器单元的形成方法，在硅衬底上形成像素 开关电路层、金属间绝缘层，还包括在所述绝缘层上形成金属反射层；蚀刻 金属反射层，形成分立的正六边形微反射镜阵列。图2A至2F给出本发明硅基液晶微显示器形成方法的结构示意图，下面 结合附图对本发明的具体实施方式
做一详细的说明。参考图2A所示，首先在硅衬底21上形成像素开关电路层22，所述像素 开关电路为一个MOS晶体管和电容器相串联组成的动态随机存储器。像素开 关电路层22还包括层间绝缘层201和镶嵌在层间绝缘层201内的地垫层、信 号垫层和连接垫层以及连接上、下导电层的通孔，MOS晶体管的源端和电容 器的一端相电连接(即为上电极)，电容器的另一端和地垫层202相电连接(即 为下电极)。在层间绝缘层201上形成有光屏蔽层205和在光屏蔽层205中形 成有岛状的连接镜面垫层205a，所述连接镜面垫层205a和光屏蔽层205之间 充满绝缘介质隔离，所述连接镜面垫层205a用于把后续形成的微反射镜与 MOS晶体管的源端或者漏端相电连接。形成所述像素开关电路层22是本技 术领域人员7>知#支术。在连接镜面垫层205a和光屏蔽层205上形成金属间绝缘层206，所述金
属间绝缘层206可以为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅以及他们的组合，所述金 属间绝缘层206的厚度范围为1000到15000A，形成金属间绝缘层206的方 法为本领域技术人员7>知技术。参照图2B,在金属间绝缘层206中对着连接镜面垫层205a位置形成第一 开口 206a，所述第一开口 206a暴露出连接镜面垫层205a。参照图2C，在第一开口 206a内填充导电层，然后在导电层和金属间绝缘 层206上形成金属反射层207,所述形成导电层和金属反射层207可以在同一 步骤中形成，比如采用铝回流方法填充第一开口 206a同时形成金属反射层 207，所述金属反射层207为金属铝、银、金或者其合金构成。所述金属反射 层207厚度范围为500到5000A,所述金属反射层207和MOS晶体管的源端 或者漏端相电连4妄。作为本发明的另一实施方式，所述形成导电层和金属反射层207可以在 不同步骤中形成，首先在第一开口 206a内填充导电材料，比如金属铝、钨等 形成栓塞，所述栓塞与金属间绝缘层206相齐平，然后在金属间绝缘层206 与导电层上形成金属反射层207。参照图2D，提供掩模版，所述掩模版上形成有正六边形的微反射镜形状； 采用现有光刻技术，以掩模版为掩模，在金属反射层207上的光刻胶层209 定义出微反射镜形状；曝光；显影；以光刻胶层209为掩模，蚀刻金属反射 层207,形成分立的正六边形微反射镜阵列，所述微反射镜阵列包括至少一个 微反射镜，包括如图2D中的微反射镜209a、 209b和209c。所述微反射镜阵 列之间形成凹槽相互分立。所述正六边形樣￡反射4竟阵列的相邻单元之间的距 离按照光学系统的要求可以调整，范围为0.1至1 nm。参照图2E，在微反射镜阵列以及分立的微反射镜阵列之间的凹槽内形成 绝缘层208，所述绝缘层208可以为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅以及他们的组 合，所述绝缘层208用于填充微反射镜阵列之间的凹槽，所述绝缘层208厚
度范围为500至5000A。形成所述绝缘层208为本技术领域人员公知技术。参照图2F，采用化学机械抛光设备对绝缘层208进行减薄、抛光，直至 抛到与正六边形的微反射镜207a、 207b和207c相齐平，同时把正六边形的微 反射镜晶面抛光滑。基于以上工艺实施后最终本发明的硅基液晶微显示器，如图2F所示，包 括硅衬底21上的像素开关电路层22;位于像素开关电路层22上的光屏蔽 层205以及金属间绝缘层206，所述光屏蔽层205与像素开关电路层22的MOS 晶体管的源端或者漏端相电连接；还包括位于金属间绝缘层206上的分立的 正六边形微反射镜阵列，包括微反射镜207a、 207b及207c。随后，还要进行微反射镜阵列上形成液晶、透明导电玻璃等工艺，在此 不作赘述。图3A给出本发明的微反射镜阵列俯视图，呈蜂窝状正六边形阵列，采用 正六边形形状，由于相邻微反射镜为三个，容易形成单片式结构，同时参照 附图3B所示，由于正六边形的内角e为120°,更为接近圓(圆形微反射镜在 实际工艺中难以制作)，相邻微反射镜由于干涉效应造成的相互影响更小，从 而减小了光串扰现象。虽然本发明己以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本 领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改， 因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
权利要求
1. 一种硅基液晶微显示器的形成方法，在硅衬底上形成像素开关电路层；在像素开关电路层上依次形成光屏蔽层和金属间绝缘层，其特征在于，还包括在所述金属间绝缘层上形成金属反射层；蚀刻金属反射层，形成分立的正六边形微反射镜阵列。
2. 根据权利要求1所述的硅基液晶微显示器的形成方法，其特征在于形成 硅基液晶微显示器进一步包括在形成正六边形微反射镜阵列之后，在微反 射镜阵列上以及正六边形微反射镜阵列之间的凹槽内填充绝缘层，化学机 械抛光绝缘层直至与正六边形微反射镜齐平。
3. 根据权利要求1所述的硅基液晶微显示器的形成方法，其特征在于所述 金属反射层为金属铝、银、金或者其合金构成。
4. 根据权利要求1所述的硅基液晶微显示器的形成方法，其特征在于所述 金属反射层厚度范围为500至5000 A。
5. 根据权利要求1所述的硅基液晶微显示器的形成方法，其特征在于所述 正六边形微反射镜阵列的相邻单元之间的距离范围为0.1至lpm。
6. 根据权利要求1所述的硅基液晶微显示器的形成方法，其特征在于所述 硅基液晶微显示器包括至少一个硅基液晶微显示器单元，所述每个硅基液 晶微显示器单元的像素开关电路层包括一个MOS晶体管和一个电容器组 成的随机存储器，所述每个硅基液晶微显示器单元的微反射镜与MOS晶 体管的源端或者漏端相电连接。
7. 根据权利要求2所述的硅基液晶微显示器的形成方法，其特征在于所述 金属间绝缘层、绝缘层为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其组合构成，所述 金属间绝缘层厚度范围为1000至15000 A,,
8. —种硅基液晶微显示器，包括依次位于硅衬底上的像素开关电路层、光屏 蔽层和金属间绝缘层，其特征在于，还包括位于金属间绝缘层上的分立的正六边形微反射镜阵列。
9. 根据权利要求8所述的硅基液晶微显示器，其特征在于硅基液晶微显示 器进一步包括位于分立正六边形微反射镜阵列的每个微反射镜单元之间绝 缘层，所述绝缘层与正六边形微反射镜齐平。
10. 根据权利要求8所述的硅基液晶微显示器，其特征在于所述金属反射层 为高反射率的金属铝、银、金或者其合金构成。
11. 根据权利要求8所述的硅基液晶微显示器，其特征在于所述金属反射层 厚度范围为500至5000 A。
12. 根据权利要求8所述的硅基液晶微显示器，其特征在于所述正六边形微 反射镜阵列的相邻单元之间的距离范围为().l至lpm。
13. 根据权利要求8所述的硅基液晶微显示器，其特征在于所述硅基液晶微 显示器包括至少一个硅基液晶微显示器单元，所述每个硅基液晶微显示器 单元的像素开关电路层包括一个MOS晶体管和一个电容器组成的随机存 储器，所述每个硅基液晶微显示器单元的微反射镜与MOS晶体管的源端 或者漏端相电连4妻。
14. 根据权利要求9所述的硅基液晶微显示器，其特征在于所述金属间绝缘 层、绝缘层为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其组合构成，所述金属间绝缘 层厚度范围为1000至15000 A。
全文摘要
一种硅基液晶微显示器的形成方法，在硅衬底上形成像素开关电路层；在像素开关电路层上依次形成光屏蔽层和金属间绝缘层；还包括在所述绝缘层上形成金属反射层；蚀刻金属反射层，形成分立的正六边形微反射镜阵列。相应地，本发明提供一种硅基液晶微显示器。本发明的微反射镜采用正六边形形状，由于相邻微反射镜为三个，容易形成单片式结构，同时由于正六边的内角为120°，更为接近圆，相邻微反射镜由于干涉效应造成的相互影响更小，从而减小了光串扰现象。
文档编号G02F1/13GK101211077SQ20061014882
公开日2008年7月2日 申请日期2006年12月28日 优先权日2006年12月28日
发明者蒲贤勇, 高大为, 河 黄 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司