CN101866083B - 微反射镜层、硅基液晶显示装置及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种微反射镜层、硅基液晶(LCOS)显示装置及其制作方法。其中，制作微反射镜层的方法，包括下列步骤：提供包含导电插塞及焊盘沟槽的钝化层，所述导电插塞和焊盘沟槽贯穿钝化层；在钝化层及焊盘沟槽底面形成掩膜层；在掩膜层上形成第一金属层；刻蚀第一金属层，在焊盘沟槽内形成金属焊盘，所述金属焊盘与导电插塞导通；在掩膜层和金属焊盘上形成第二金属层；刻蚀第二金属层和掩膜层至露出钝化层，形成微反射镜层及保留金属焊盘上的第二金属层；在微反射镜层间及沟槽内金属焊盘以外区域形成介质层。本发明能够形成均匀而薄的微反射镜层。

Description

微反射镜层、硅基液晶显示装置及其制作方法

技术领域

本发明涉及微反射镜层、硅基液晶(LCOS)显示装置及其制作方法。

背景技术

硅基液晶(LCOS)是一种新型的反射式液晶显示装置，与普通液晶不同的是，LCOS结合CMOS工艺在硅片上直接实现驱动电路，并采用CMOS技术将有源像素矩阵制作在硅衬底上，因而具有尺寸小和分辨率高的特性。

理想的LCOS应该平坦、光滑并有很高的反射率，这样才能够保证很好的液晶排列和液晶层厚度的一致性，并不扭曲光线，这就需要其中的反射镜面必须相当的平整，才能够精确地控制反射光路，这对于投影电视等高端应用是一个十分关键的因素。

随着半导体器件集成度的不断提高，形成高反射率的铝反射面越来越困难，尤其当工艺达到0.13微米以下时，在不改变微反射镜层总面积的情况下，增加微反射镜的数量来提高像素的分辨率，由此减小了单个微反射镜面积，会造成铝反射面的反射率下降。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种微反射镜层、硅基液晶显示装置及其制作方法，防止铝反射面的反射率下降。

为解决上述问题，本发明提供一种制作微反射镜层的方法，包括下列步骤：提供包含导电插塞及焊盘沟槽的钝化层，所述导电插塞和焊盘沟槽贯穿钝化层；在钝化层及焊盘沟槽底面形成掩膜层；在掩膜层上形成第一金属层；刻蚀第一金属层，在焊盘沟槽内形成金属焊盘，所述金属焊盘与导电插塞导通；在掩膜层和金属焊盘上形成第二金属层；刻蚀第二金属层和掩膜层至露出钝化层，形成微反射镜层及保留金属焊盘上的第二金属层；在微反射镜层间及沟槽内金属焊盘以外区域形成介质层。

本发明还提供一种微反射镜层，钝化层，贯穿钝化层的导电插塞和焊盘沟槽，位于钝化层上及焊盘沟槽内的掩膜层，位于钝化层上与导电插塞导通的微反射镜层，位于焊盘沟槽内掩膜层上的金属焊盘，位于金属焊盘上的焊盘加厚层。

本发明还提供一种制作硅基液晶显示装置的方法，包括下列步骤：在带有像素开关电路层的半导体衬底上形成光屏蔽层、与光屏蔽层隔绝的连接镜面垫层及与光屏蔽层隔绝的焊盘连接层、覆盖光屏蔽层、连接镜面垫层及焊盘连接层的钝化层，钝化层中包含贯穿钝化层且露出焊盘连接层的焊盘沟槽，贯穿钝化层连通连接镜面垫层的导电插塞；在钝化层及焊盘沟槽底面形成掩膜层；在掩膜层上形成第一金属层；刻蚀第一金属层，在焊盘沟槽内形成金属焊盘，所述金属焊盘与焊盘连接层导通；在掩膜层和金属焊盘上形成第二金属层；刻蚀第二金属层和掩膜层至露出钝化层，形成微反射镜层及保留金属焊盘上的第二金属层；在微反射镜层间及沟槽内金属焊盘以外区域形成介质层。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：在焊盘沟槽内形成金属焊盘，然后在形成微反射镜层的同时，保留金属焊盘上的第二金属层。由于形成金属焊盘和微反射镜层分步进行，可以根据不同需要沉积不同的厚度，既满足了金属焊接盘在焊接时的厚度要求，又能够形成均匀而薄的微反射镜层，从而实现更高工艺技术的要求。

附图说明

图1是本发明制作硅基液晶显示装置中微反射镜面的具体实施方式流程图；

图2至图5是本发明制作硅基液晶显示装置中微反射镜面的实施例示意图；

图6是本发明制作硅基液晶显示装置的具体实施方式流程图；

图7至图8是本发明制作硅基液晶显示装置的实施例示意图。

具体实施方式

图1是本发明制作硅基液晶显示装置中微反射镜面的具体实施方式流程图。如图1所示，执行步骤S1，提供包含导电插塞及焊盘沟槽的钝化层，所述导电插塞和焊盘沟槽贯穿钝化层；执行步骤S2，在钝化层及焊盘沟槽底面形成掩膜层；执行步骤S3，在掩膜层上形成第一金属层；执行步骤S4，刻蚀第一金属层，在焊盘沟槽内形成金属焊盘，所述金属焊盘与导电插塞导通；执行步骤S5，在掩膜层和金属焊盘上形成第二金属层；执行步骤S6，刻蚀第二金属层和掩膜层至露出钝化层，形成微反射镜层及保留金属焊盘上的第二金属层；执行步骤S7，在微反射镜层间及沟槽内金属焊盘以外区域形成介质层。

基于上述实施方式形成的微反射镜面，包括：钝化层，贯穿钝化层的导电插塞和焊盘沟槽，位于钝化层上及焊盘沟槽内的掩膜层，位于钝化层上与导电插塞导通的微反射镜层，位于焊盘沟槽内掩膜层上的金属焊盘，位于金属焊盘上的焊盘加厚层。

图6是本发明制作硅基液晶显示装置的具体实施方式流程图。如图6所示，执行步骤S11，在带有像素开关电路层的半导体衬底上形成光屏蔽层、与光屏蔽层隔绝的连接镜面垫层及与光屏蔽层隔绝的焊盘连接层、覆盖光屏蔽层、连接镜面垫层及焊盘连接层的钝化层，钝化层中包含贯穿钝化层且露出焊盘连接层的焊盘沟槽，贯穿钝化层连通连接镜面垫层的导电插塞；执行步骤S12，在钝化层及焊盘沟槽底面形成掩膜层；执行步骤S13，在掩膜层上形成第一金属层；执行步骤S14，刻蚀第一金属层，在焊盘沟槽内形成金属焊盘，所述金属焊盘与焊盘连接层导通；执行步骤S15，在掩膜层和金属焊盘上形成第二金属层；执行步骤S16，刻蚀第二金属层和掩膜层至露出钝化层，形成微反射镜层及保留金属焊盘上的第二金属层；执行步骤S17，在微反射镜层间及沟槽内金属焊盘以外区域形成介质层。

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

图2至图5是本发明制作硅基液晶显示装置中微反射镜面的实施例示意图。如图2所示，在包含像素开关层等结构的半导体衬底200上形成有岛状的连接镜面垫层202a、焊盘连接层202b和光屏蔽层202c，所述连接镜面垫层202a、光屏蔽层202c及焊盘连接层202b之间的填充间隙203内的氧化硅材料使得连接镜面垫层202a、焊盘连接层202b和光屏蔽层202c间相互绝缘隔离。所述连接镜面垫层202a通过导电插塞与半导体衬底200的像素开关层连接；所述光屏蔽层202c通过导电插塞与接地垫层连接，形成所述光屏蔽层202c的目的是防止漏光进入半导体衬底200中的电路器件，影响电路性能以及寿命，因此需要专门用一层金属来遮光；所述焊盘连接层202b作为后续与金属线连接的焊盘。

继续参考图2，在光屏蔽层202c、连接镜面垫层202a、焊盘连接层202b上以及间隙203内的氧化硅材料上形成厚度为6000埃～8000埃的钝化层206，所述钝化层206的材料为氮氧化硅和四乙基原硅酸盐等，形成钝化层206的方法可以是化学气相沉积法或旋涂法等。在钝化层206内形成贯穿钝化层206且与连接镜面垫层202a连通的导电插塞207，以及贯穿钝化层206且与焊盘连接层202b连通的焊盘沟槽208；具体形成工艺为：在钝化层206上形成第一光刻胶层(未图示)，经过曝光显影工艺定义出导电插塞图形；以第一光刻胶层为掩膜，沿导电插塞图形刻蚀钝化层206至露出连接镜面垫层202a的通孔；去除第一光刻胶层后，用化学气相沉积法在钝化层206上形成金属铜层，且金属铜层填充满通孔；然后，用化学机械抛光法平坦化金属铜层至露出钝化层206，形成导电插塞207。在钝化层上形成第二光刻胶层(未图示)，经过曝光显影工艺定义出焊盘沟槽图形；以第二光刻胶层为掩膜，沿焊盘沟槽图形刻蚀钝化层至露出焊盘连接层202b，形成焊盘沟槽208；接着，去除第二光刻胶层。

如图3所示，用化学气相沉积法在钝化层206及焊盘沟槽208内壁形成厚度为250埃～300埃的掩膜层205，所述掩膜层205的材料为钽和氮化钽等，掩膜层205的作用为有效的阻挡金属铜扩散到相邻的电介质中，很好的粘合电介质和铜晶种，良好的阶梯覆盖率，以及厚度分布均匀。

继续参考图3，在焊盘沟槽208内形成金属焊盘209，所述金属焊盘209的材料为铝，厚度为7000埃～9000埃；其中优选8000埃。所述金属焊盘209与所述通孔导电导通207。具体形成工艺如下：用金属溅镀方法、化学电镀法或两者组合的方法在掩膜层205上形成第一金属层；用旋涂法在第一金属层上形成第三光刻胶层(未图示)，经过曝光显影工艺，定义出金属焊盘图形；以第三光刻胶层为掩膜，刻蚀第一金属层至露出掩膜层205，在焊盘沟槽208内形成金属焊盘209。

如图4所示，在掩膜层205上形成与导电插塞207连接的微反射镜层210a，所述微反射镜层210a的材料为高反射率金属，例如含铝99.5％的铝铜合金、铝或银等；厚度为1000埃～2000埃，其中本实施例优选1500埃。具体工艺如下：用金属溅镀方法、化学电镀法或两者组合的方法在掩膜层205、焊盘沟槽208内壁及金属焊盘209上形成第二金属层；然后，用旋涂法在第二金属层209上形成第四光刻胶层(未图示)，对第四光刻胶层进行甩干及烘烤工艺后，进行曝光显影工艺，定义出微反射镜层图形；以第四光刻胶层为掩膜，沿微反射镜层图形刻蚀第二金属层和掩膜层205至露出钝化层206，形成微反射镜面210a；接着，去除第四光刻胶层。

继续参考图4，保留金属焊盘208上的第二金属层，作为焊盘加厚层210b。具体形成工艺为：用旋涂法在微反射镜层210a及钝化层206上形成第五光刻胶层(未图示)，且第五光刻胶层填充满焊盘沟槽208，用光刻技术在第五光刻胶层上定义出金属焊盘图形；以第五光刻胶层为掩膜，刻蚀焊盘沟槽208内的第二金属层至露出掩膜层205，形成焊盘加厚层210b；去除第五光刻胶层。

如图5所示，用高密度等离子体化学气相沉积法或旋涂法在微反射镜层210a及钝化层206上形成介质层212，且介质层212填充满焊盘沟槽208，所述介质层212的材料可以是氧化硅或正硅酸乙酯等；然后，用干法刻蚀法刻蚀介质层212至露出微反射镜层210a和焊盘加厚层210b。

基于上述实施例形成的微反射镜层包括：包含像素开关层等结构的半导体衬底200；位于半导体衬底200上岛状的连接镜面垫层202a、焊盘连接层202b和光屏蔽层202c，所述连接镜面垫层202a、光屏蔽层202c及焊盘连接层202b之间的填充间隙203内的氧化硅材料使得连接镜面垫层202a、焊盘连接层202b和光屏蔽层202c间相互绝缘隔离；位于光屏蔽层202c、连接镜面垫层202a、焊盘连接层202b上以及间隙203内的氧化硅材料上的钝化层206；贯穿钝化层206且与连接镜面垫层202a连通的导电插塞207；贯穿钝化层206且与焊盘连接层202b连通的焊盘沟槽208；位于钝化层206上及焊盘沟槽208内壁的掩膜层205；位于掩膜层205上与导电插塞207连接的微反射镜层210a；位于焊盘沟槽208内掩膜层205上的金属焊盘209；位于金属焊盘209上的焊盘加厚层210b；位于微反射镜层210a之间及焊盘沟槽208内焊盘加厚层210b以外区域的介质层212。

图7至图8是本发明制作硅基液晶显示器的示意图。如图7所示，首先在半导体衬底301上形成有内部驱动电路和像素开关电路层302，所述内部驱动电路为MOS晶体管304和电容器305相串联组成的动态随机存储器，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是为驱动电路的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的漏端电连接，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上形成第一金属层，所述第一金属层为一层或者多层导电材料构成，比较优化的第一金属层依次采用金属钛、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。

在第一金属层上采用现有的光刻技术形成图案化第一光阻层(未图示)；以第一光阻层为掩膜，采用现有刻蚀技术在第一金属层中形成岛状的连接镜面垫层312a、光屏蔽层312c和焊盘连接层312b，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312a和光屏蔽层312c之间的间隙使得连接镜面垫层312a和光屏蔽层312c相互绝缘隔离，光屏蔽层312c与焊盘连接层312b之间的间隙使得光屏蔽层312c与焊盘连接层312b之间相互隔离；在去除第一光阻层后，采用高密度等离子体化学气相沉积技术或旋涂法在隙内填充满绝缘物质313；所述连接镜面垫层312a通过连接垫层310和通孔与像素开关电路层302的MOS晶体管304的源端相电连接，所述光屏蔽层312c通过像素开关电路层302的通孔和接地垫层308相电连接，所述接地垫层308接地。

如图8所示，在光屏蔽层312c、连接镜面垫层312a、焊盘连接层312b上以及间隙313内的氧化硅材料上形成钝化层314；在钝化层314内形成贯穿钝化层314且与连接镜面垫层312a连通的导电插塞315，以及贯穿钝化层314且与焊盘连接层312b连通的焊盘沟槽317；在钝化层314及焊盘沟槽17内壁形成掩膜层322；在掩膜层322上形成第一金属层，经过刻蚀工艺，在焊盘沟槽317内形成金属焊盘326；在掩膜层322、焊盘沟槽317内壁及金属焊盘326上形成第二金属层；刻蚀第二金属层和掩膜层322至露出钝化层314，形成微反射镜面324a，刻蚀焊盘沟槽317内的第二金属层至露出掩膜层322，形成焊盘加厚层324b；在微反射镜层324a及钝化层314上形成介质层328，且介质层328填充满焊盘沟槽317；然后，刻蚀介质层328至露出微反射镜层324a和焊盘加厚层324b。

上述形成微反射镜层324a和金属焊盘306、焊盘加厚层324b的具体工艺在制作硅基液晶显示装置中微反射镜面的实施例中已提及，在此不再赘述。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，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。

Claims (12)

1.一种制作微反射镜层的方法，其特征在于，包括下列步骤：

提供包含导电插塞及焊盘沟槽的钝化层，所述导电插塞和焊盘沟槽贯穿钝化层；

在钝化层及焊盘沟槽底面形成掩膜层；

在掩膜层上形成第一金属层；

刻蚀第一金属层，在焊盘沟槽内形成金属焊盘，所述金属焊盘与导电插塞导通；

在掩膜层和金属焊盘上形成第二金属层；

刻蚀第二金属层和掩膜层至露出钝化层，形成微反射镜层及焊盘加厚层；

在微反射镜层间及沟槽内金属焊盘以外区域形成介质层。

2.根据权利要求1所述制作微反射镜层的方法，其特征在于，所述第一金属层和第二金属层的材料为铝。

3.根据权利要求2所述制作微反射镜层的方法，其特征在于，形成第一金属层和第二金属层的方法为金属溅镀方法、化学电镀法或两者组合的方法。

4.根据权利要求3所述制作微反射镜层的方法，其特征在于，所述第一金属层的厚度为7000埃～9000埃。

5.根据权利要求3所述制作微反射镜层的方法，其特征在于，所述第二金属层的厚度为1000埃～2000埃。

6.根据权利要求1所述制作微反射镜层的方法，其特征在于，所述钝化层的材料为氮氧化硅和四乙基原硅酸盐。

7.根据权利要求6所述制作微反射镜层的方法，其特征在于，形成钝化层的方法为化学气相沉积法或旋涂法。

8.根据权利要求1所述制作微反射镜层的方法，其特征在于，所述掩膜层的材料为钽。

9.根据权利要求8所述制作微反射镜层的方法，其特征在于，形成掩膜层的方法为化学气相沉积法。

10.一种微反射镜层，包括：钝化层，贯穿钝化层的导电插塞和焊盘沟槽，位于钝化层上及焊盘沟槽内的掩膜层，位于钝化层上与导电插塞导通的微反射镜层，位于焊盘沟槽内掩膜层上的金属焊盘，其特征在于，还包括：位于金属焊盘上的焊盘加厚层。

11.一种制作硅基液晶显示装置的方法，其特征在于，包括下列步骤：在带有像素开关电路层的半导体衬底上形成光屏蔽层、与光屏蔽层隔绝的连接镜面垫层及与光屏蔽层隔绝的焊盘连接层、覆盖光屏蔽层、连接镜面垫层及焊盘连接层的钝化层，钝化层中包含贯穿钝化层且露出焊盘连接层的焊盘沟槽，贯穿钝化层连通连接镜面垫层的导电插塞；

在钝化层及焊盘沟槽底面形成掩膜层；

在掩膜层上形成第一金属层；

刻蚀第一金属层，在焊盘沟槽内形成金属焊盘，所述金属焊盘与焊盘连接层导通；

在掩膜层和金属焊盘上形成第二金属层；

刻蚀第二金属层和掩膜层至露出钝化层，形成微反射镜层及焊盘加厚层；

在微反射镜层间及沟槽内金属焊盘以外区域形成介质层。

12.一种包括如权利要求10所述微反射镜层的硅基液晶显示装置。

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