专利名称：改善微反射镜间介质层缺陷及制作硅基液晶显示器的方法
技术领域：
本发明涉及硅基液晶(LCOS)显示器的制作方法，特别涉及改善微反射 镜间介质层缺陷的方法。
背景技术：
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投影技术，其结构是在硅基 片上长电晶体，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，再抽入液晶，进行封装 测试。
与传统的LCD及数字光学工艺(DLP， Digital Light Processing)技术相 比，LCOS具有下列技术优势a.光利用效率高LCOS与LCD技术类似，主 要的差别就是LCOS属反射式成像，所以光利用效率可达40%以上，与DLP 相当，而穿透式LCD仅有3%左右；b.体积小LCOS可将驱动IC等外围线 路完全整合至CMOS基板上，减少外围IC的数目及封装成本，并使体积缩小； c.分辨率高由于LCOS的晶体管及驱动线路都制作于硅基片内，位于反射面 之下，不占表面面积，所以仅有像素间隙占用开口面积，不像穿透式LCD的 薄膜晶体管(TFT， Thin Film Transistor)及导线皆占用开口面积，故LCOS 不论分辨率或开口率都会比穿透式LCD高；d.制造技术较成熟LCOS的制 作可分为前道的半导体CMOS制造及后道的液晶面板贴合封装制造。前道的半导体CMOS制造已有成熟的设计、仿真、制作及测试技术，所以目前良率
已可达90%以上，成本极为低廉；至于后道的液晶面板贴合封装制造，虽然 目前的良率只有30%,但由于液晶面板制造已发展得相当成熟，理论上其良 率提升速率应远高于it字微镜芯片(DMD， Digital Micromirror Device )，所 以LCOS应比DLP更有机会成为技术的主流。因此LCOS技术在数码相机、 数码摄像机、投影机外、监视器、大尺寸电视、移动电话等应用市场，都深 具发展潜力。
现有硅基液晶显示装置的制作方法，如图l所示，在包含驱动电路等结构 的硅基底101上用溅射方法形成金属层102,其中金属层的材料为铝铜合金(铜 含量为0.5%);在金属层102上涂覆光阻层104,对光阻层104进行曝光及显影 处理，形成开口图形107。
如图2所示，以光阻层104为掩膜，蚀刻金属层102,形成沟槽105。
如图3所示，先对光阻层104进行灰化处理；再用碱性溶液进一步去除灰 化后残留的光阻层104;用高密度等离子体化学气相沉积法在金属层102上形 成介质层106,用于器件间的隔离，并且将介质层106填满沟槽105，由于介质 层106沉积于金属层102上和填满沟槽105后的高度不一致，因此介质层106在 沟槽105处有开口 110,由于高密度等离子体化学气相沉积法的偏压为 2200W 2800W,使开口110的高宽比不够大，即宽度不够大，为10000埃 13000 埃；用旋涂法在介质层106上形成光阻层111,由于光阻层lll的流动性能要比 介质层106好，从而在沟槽105内形成光阻层要比介质层上形成的厚，同时由 于蚀刻介质层106和蚀刻光阻层111的选择比不同，这样在后续蚀刻工艺中， 沟槽105与介质层106界面处，不会因为被完全蚀刻而造成凹陷。
如图4所示，对光阻层111和介质层106进行等离子体化学蚀刻，形成孩吏反 射镜108阵列，由于蚀刻介质层106速率和蚀刻光阻层111的蚀刻速率不同，同时开口 110宽度不够大，蚀刻后使与沟槽105相邻的金属层102上残留介质层侧 墙109。
在如下中国专利申请200310122960还可以发现更多与上述4支术方案相关 的信息，用高密度等离子体化学气相沉积绝缘介层填充满沟槽。
如图5所示，用电子扫描显孩(镜(SEM)在放大倍数为100000倍时观察孩吏 反射镜面，由于蚀刻介质层的速率和蚀刻光阻层的速率不同，同时沉积介质 层时，沟槽内的介质层比金属层上的介质层低，因此在沟槽上出现开口，由 于高密度等离子体化学气相沉积法的偏压为2200W 2800W时，在沟槽内沉积 介质层形成的开口高宽比不够大，即开口宽度不够大，蚀刻后使与沟槽相接 的金属层上残留介质层侧墙(椭圆内所示)。
现有技术由于与沟槽相接的金属层上残留介质层侧墙，使微反射镜面产 生漫反射，降低了微反射镜的反射率，进而影响微反射镜的质量。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种改善微反射镜间介质层缺陷的方法，防止 与沟槽相接的金属层上产生残留绝介质层侧墙。
为解决上述问题，本发明提供 一种改善微反射镜间介质层缺陷的方法， 包括下列步骤首先提供带有金属层的硅基底，所述金属层中包含贯穿金属 层的沟槽；在金属层上沉积介质层，且介质层填充满沟槽；对介质层进行酸 蚀；在介质层上形成光阻层；蚀刻光阻层和介质层至露出金属层，形成微反 射镜阵列。
实施例中，所述酸蚀采用的液体为緩沖氧化蚀刻剂。所述緩冲氧化蚀刻 剂的浓度为0.5%。所述酸蚀时间为1分钟 20分钟。所述光阻层的厚度为800 埃 1000埃。
本发明提供一种制作硅基液晶显示器的方法，包括下列步骤首先提供包含晶体管和电容器的硅基底，在硅基底上依次形成有像素开关电路层、导
电层、绝缘层及金属层，所述金属层中包含贯穿金属层的沟槽；在金属层上 沉积介质层，且介质层填充满沟槽；对介质层进行酸蚀；在介质层上形成光 阻层；蚀刻光阻层和介质层至露出金属层，形成微反射镜阵列。
与现有技术相比，以上方案具有以下优点对介质层进行酸蚀，使介质 层在沟槽处的开口高宽比增大、即开口宽度增大，进而在后续蚀刻工艺中在 与沟槽相接的金属层上不产生绝介质层侧墙，减少了微反射镜漫反射，提高 微反射镜反射率。
图1至图4是现有制作硅基液晶显示装置的示意图5是现有制作的硅基液晶显示装置电镜图6是本发明改善微反射镜间介质层缺陷的实施例流程图7是本发明制作硅基液晶显示器的实施例流程图8至图12是本发明改善微反射镜间介质层缺陷的实施例示意图13至图20是本发明制作硅基液晶显示装置过程中改善微反射镜间介 质层缺陷的实施例示意图。
具体实施例方式
本发明对介质层进行酸蚀，使介质层在沟槽处的开口高宽比增大、即开 口宽度增大，进而在后续蚀刻工艺中在与沟槽相接的金属层上不产生绝介质 层侧墙，减少了微反射镜漫反射，提高微反射镜反射率。
下面结合附图对本发明的具体实方式做详细的说明。
图6是本发明改善微反射镜间介质层缺陷的实施例流程图。如图6所示， 执行步骤S101，首先提供带有金属层的硅基底，所述金属层中包含贯穿金属层的沟槽；执行步骤S102,在金属层上沉积介质层，且介质层填充满沟槽； 执行步骤S103,对介质层进行酸蚀；执行步骤S104，在介质层上形成光阻层； 执行步骤S105,蚀刻光阻层和介质层至露出金属层，形成微反射镜阵列。
图7是本发明制作硅基液晶显示器的实施例流程图。如图7所示，执行 步骤S201，首先提供包含晶体管和电容器的硅基底，在硅基底上依次形成有 像素开关电路层、导电层、绝缘层及金属层，所述金属层中包含贯穿金属层 的沟槽；执行步骤S202,在金属层上沉积介质层，且介质层填充满沟槽；执 行步骤S203,对介质层进行酸蚀；执行步骤S204,在介质层上形成光阻层； 执行步骤S205,蚀刻光阻层和介质层至露出金属层，形成微反射镜阵列。
图8至图12是本发明改善微反射镜间介质层缺陷的实施例示意图。如图 8所示，在包含驱动电路等结构的硅基底201上用賊射方法形成厚度为1300 埃至3100埃，反射率在90%以上的金属层202，其中金属层202的材料为铜 铝合金(铜含量为0.5%);在金属层202上用旋涂法形成光阻层204,对光阻 层204进行曝光及显影处理，形成开口图形207。
本实施例中，金属层202的具体厚度例如1300埃、1500埃、1700埃、 1900埃、2100埃、2300埃、2500埃、2700埃、2900埃或3100埃等，其中 优选为3000埃。金属层202的反射率最佳可达92%。
如图9所示，以光阻层204为掩膜，用干法蚀刻法蚀刻金属层202，直至 将金属层202穿透，形成沟槽205。
如图10所示，用等离子体氧气在温度为240。C至280。C时对光阻层204 进行灰化处理；用PH值为10至11的NEKC溶液清洗灰化后残留的光阻层 204;用高密度等离子体化学气相沉积法在金属层202上形成厚度为3000埃 至4000埃的介质层206，所述介质层206的材料优选氧化硅，用于器件间的 隔离，并且将介质层206填满沟槽205,由于介质层206沉积于金属层202上 和填满沟槽205后的高度不一致，因此介质层206在沟槽205处有开口 210;对介质层206进行酸蚀，增大开口210的高宽比，也就是使开口210的宽度 从10000埃 13000埃增大至20000埃 25000埃。
本实施例中，用等离子体氧气在温度为240。C至280。C时对光阻层204进 行灰化处理，具体温度例如240°C、 250°C、 260°C、 270。C或280。C等。但是 用等离子体氧气不能完全清除光阻层204,因此需要用碱性溶液去除残留的光 阻层204。
本实施例中，介质层206的厚度具体例如3000埃、3200埃、3400埃、 3600埃、3800埃或4000埃等。
本实施例中，所述酸蚀采用的液体为緩冲氧化蚀刻剂，其中緩冲氧化蚀 刻剂的浓度为0.5%;所述酸蚀时间为1分钟 20分钟，具体例如1分钟、5 分钟、IO分钟、15分钟或20分钟等。
如图11所示，用》走涂法在介质层206上形成厚度为800埃 1000埃的光 阻层211,由于光阻层211的流动性能要比介质层206好，从而在沟槽205内 形成光阻层要比介质层上形成的厚，同时由于蚀刻介质层206和蚀刻光阻层 211的选择比不同，这样在后续蚀刻工艺中，沟槽205内的介质层206不会因 为过蚀刻而造成凹陷。
本实施例中，光阻层211的厚度具体例如800埃、850埃、900埃、950 埃或1000埃等。
如图12所示，对光阻层211和介质层206进行蚀刻至露出金属层202, 形成微反射镜面208阵列，由于介质层206在沟槽205处的开口 210宽度增 大，因此在后续蚀刻工艺中，在与沟槽边缘相接的金属层202上不再产生介 质层侧墙。
图13至图20是本发明制作硅基液晶显示装置过程中改善微反射镜间介 质层缺陷的实施例示意图。如图13所示，首先在硅基底301上形成像素开关 电^各层302，所述内部驱动电^各为MOS晶体管304和电容器305相串联组成的动态随机存储器，形成像素开关电路层302,像素开关电路层302包括层间 绝缘层306和镶嵌在层间绝缘层306内的接地垫层308、信号垫层309和连接 垫层310以及连接上、下导电层的通孔，所述接地垫层308接地信号，信号 垫层309是为驱动电^^的MOS晶体管304施加电压，信号垫层309通过通孔 和下层驱动电路的MOS晶体管304的漏端电连4妄，则MOS晶体管304的源 端和电容器305的一端通过连接垫层310和通孔相电连接(即为上电极)，第 一电容器的另一端通过通孔和接地垫层308电连接(即为下电极)。
然后在层间绝缘层306上形成导电层312，所述导电层312为一层或者多 层导电材料构成，比较优化的导电层312依次采用金属钛、氮化钛、铝铜合 金、金属钛和氮化钛组成的多层结构，比较优化的厚度范围为1000埃至6000 埃。
如图14所示，在导电层312上采用现有的光刻技术形成图案化第一光阻 层(图未示)；以第一光阻层为掩膜，采用现有蚀刻技术在导电层312中形成 岛状的连接镜面垫层313和光屏蔽层312a,形成所述光屏蔽层312a的目的是 防止漏光进入硅基片中的电路器件，则影响电路性能以及寿命，因此需要专 门用一层金属来遮光。所述连接镜面垫层313和光屏蔽层312a之间的间隙 313a使得连接镜面垫层313和光屏蔽层312a相互绝缘隔离，所述连接镜面垫 层313通过连接垫层310和通孔与像素开关电路层的MOS晶体管304的源端 相电连接。
参照图15,去除第一光阻层；在光屏蔽层312a、连接镜面垫层313上以 及间隙313a内采用高密度等离子体化学气相沉积技术形成介电层314，由于 要填充满间隙313a，在所述介电层314表面对着间隙313a处产生凹槽，所述 形成的介电层314的厚度范围为200 nm至1000nm,介电层314的材料为氧 化硅、氮化硅、氮氧化硅以及他们的组合，也可以是由比如氧化铪、氧化铝、 氧化锆等高k介质组成的介电层314。参照图16,用化学机械抛光法研磨介电层314直至将介电层314表面的 凹槽去除，使介电层314平坦化，进而使后续沉积的膜层表面平整。
参照图17,采用现有光刻^^支术在介电层314上形成图案化第二光阻层(未 图示)；然后以第二光阻层为掩膜，蚀刻介电层314至露出连接镜面垫层313, 形成开口 320，所述开口 320暴露出部分连接镜面垫层313;用化学气相沉积 法在介电层314上形成金属鴒层319，且将金属鴒层319填充满开口 320，形 成鵠插塞与连接镜面垫层313连通。
如图18所示，用化学机械抛光法研磨金属鴒层319至露出介电层314; 用賊射方法在介电层314上形成厚度为1300埃至3100埃，反射率在90%以 上的金属层322,其中金属层322的材料为铜铝合金(铜含量为0.5%);在金 属层322上用旋涂法形成光阻层324,对光阻层324进行曝光及显影处理，形 成开口图形326,在用以定义后续沟槽。
本实施例中，金属层322的具体厚度例如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，其中优选为3000埃。金属层322的反射率最佳可达92%。
如图19所示，以光阻层324为掩膜，用干法蚀刻法蚀刻金属层322直至 露出介电层314,形成沟槽；用等离子体氧气在温度为240。C至280。C时，对 光阻层324进行灰化处理；用PH值为10至11的NEKC溶液清洗灰化后残 留的光阻层324;用高密度等离子体化学气相沉积法在金属层322上形成厚度 为3000埃至4000埃的介质层328，所述介质层328的材料优选氧化硅，用于 器件间的隔离，并且将介质层328填满沟槽，由于介质层328沉积于金属层 322上和填满沟槽后的高度不一致，因此介质层328在沟槽处有开口 329;对 介质层328进行酸蚀，增大开口 329的高宽比，也就是使开口 329的宽度从 10000埃 13000埃增大至20000埃~25000埃。本实施例中，用等离子体氧气对光阻层324进行灰化的具体温度例如 240°C、 250°C、 260°C、 270。C或280。C等。但是用等离子体氧气不能完全清除 光阻层324,因此需要用碱性溶液去除残留的光阻层324。
本实施例中，介质层328的厚度具体例如3000埃、3200埃、3400埃、 3600埃、3800埃或4000埃等。
本实施例中，所述酸蚀采用的液体为緩冲氧化蚀刻剂，其中緩冲氧化蚀 刻剂的浓度为0.5%;所述酸蚀时间为1分钟 20分钟，具体例如1分钟、5 分钟、IO分钟、15分钟或20分钟等。
本实施例中，光阻层330的厚度具体例如800埃、850埃、900埃、950 埃或1000埃等。
如图20所示，对光阻层330和介质层328进行蚀刻至露出金属层322，形成 微反射镜面332阵列，由于介质层328在沟槽处的开口329宽度增大，因此在后 续蚀刻工艺中，在与沟槽边缘相接的金属层322上不再产生介质层侧墙。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，任何本领域技术人员在不脱离本发 明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围 应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
权利要求
1.一种改善微反射镜间介质层缺陷的方法，其特征在于，包括下列步骤首先提供带有金属层的硅基底，所述金属层中包含贯穿金属层的沟槽；在金属层上沉积介质层，且介质层填充满沟槽；对介质层进行酸蚀；在介质层上形成光阻层；蚀刻光阻层和介质层至露出金属层，形成微反射镜阵列。
2. 根据权利要求1所述改善微反射镜间介质层缺陷的方法，其特征在于所 述酸蚀釆用的液体为緩冲氧化蚀刻剂。
3. 根据权利要求2所述改善微反射镜间介质层缺陷的方法，其特征在于所 述緩冲氧化蚀刻剂的浓度为0.5%。
4. 根据权利要求3所述改善微反射镜间介质层缺陷的方法，其特征在于所 述酸蚀时间为1分钟 20分钟。
5. 根据权利要求1所述改善微反射镜间介质层缺陷的方法，其特征在于所 述光阻层的厚度为800埃 1000埃。
6. —种制作硅基液晶显示器的方法，其特征在于，包括下列步骤首先提供包含晶体管和电容器的硅基底，在硅基底上依次形成有像素开关 电路层、导电层、绝缘层及金属层，所述金属层中包含贯穿金属层的沟槽； 在金属层上沉积介质层，且介质层填充满沟槽； 对介质层进行酸蚀； 在介质层上形成光阻层；蚀刻光阻层和介质层至露出金属层，形成微反射镜阵列。
全文摘要
一种改善微反射镜间介质层缺陷的方法，包括下列步骤首先提供带有金属层的硅基底，所述金属层中包含贯穿金属层的沟槽；在金属层上沉积介质层，且介质层填充满沟槽；对介质层进行酸蚀；在介质层上形成光阻层；蚀刻光阻层和介质层至露出金属层，形成微反射镜阵列。本发明还提供一种制作硅基液晶显示器的方法。本发明对介质层进行酸蚀，使介质层在沟槽处的开口高宽比及开口宽度增大，进而在后续蚀刻工艺中在与沟槽相接的金属层上不产生绝介质层侧墙，减少了微反射镜漫反射，提高微反射镜反射率。
文档编号G02F1/13GK101315501SQ20071004135
公开日2008年12月3日 申请日期2007年5月28日 优先权日2007年5月28日
发明者向阳辉, 曾贤成 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司