CN105097422A - 一种硅基液晶显示装置反射镜面及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种硅基液晶显示装置反射镜面及其制作方法，所述方法包括：提供硅基底，在所述硅基底上形成金属层；刻蚀所述金属层至露出所述硅基底，以形成沟槽；在所述硅基底和金属层上沉积形成绝缘层，且将所述绝缘层填满所述沟槽；刻蚀所述绝缘层至露出所述金属层，以形成反射镜面阵列，且所述沟槽中剩余部分所述绝缘层；在所述反射镜面阵列上形成氧化物层。根据本发明的制作方法，可有效避免金属层的表面在CMP过程中产生凹陷、微划痕和氧化等缺陷，提高了反射镜面的反射率，同时还可有效提升产量，降低生产成本。

Description

一种硅基液晶显示装置反射镜面及其制作方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种硅基液晶显示装置反射镜面及其制作方法。

背景技术

硅基液晶(LiquidCrystalOnSilicon，LCOS)是一种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、光滑并有高的反射率，这样才能够保证良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。

现有硅基液晶显示装置反射镜面的制作方法，包括以下步骤：首先，如图1A所示，提供硅基底100，所述硅基底100表面形成有层间介电层101，在层间介电层101上沉积形成金属层102。如图1B所示，刻蚀金属层102至露出层间介电层101，形成沟槽；在所述硅基底上形成绝缘层103，用于器件间的隔离，并且将绝缘层103填满沟槽。如图1C所示，对绝缘层103进行蚀刻至露出金属层102，形成反射镜面104阵列，同时在所述沟槽中剩余部分绝缘层103。如图1D所示，在反射镜面104表面和沟槽中沉积氧化物层105。如图1E所示，执行平坦化的步骤以去除大部分厚度的氧化物层105。之后，在所述氧化物层105上形成图案化的掩膜层，进行刻蚀去除沟槽内的氧化物层105，保留硅基液晶镜面上的薄层氧化物105。

上述金属层被用作电极的反射薄膜。为了获得高反射率，通常需要平滑的金属/氧化物结构。而化学机械平坦化(CMP)则被用来实现平滑的金属/氧化物结构。然而，CMP工艺会产生许多问题，例如金属表面的凹陷、微划痕和氧化等。这些问题会影响LCOS镜面的反射率，进而对器件的性能产生影响。

可见，为了解决现有技术中的上述问题，需要提出一种新的硅基液晶显示装置反射镜面的制作方法。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明实施例一提供一种硅基液晶显示装置反射镜面的制作方法，所述方法包括：提供硅基底，在所述硅基底上形成金属层；刻蚀所述金属层至露出所述硅基底，以形成沟槽；在所述硅基底和金属层上沉积形成绝缘层，且将所述绝缘层填满所述沟槽；刻蚀所述绝缘层至露出所述金属层，以形成反射镜面阵列，且所述沟槽中剩余部分所述绝缘层；在所述反射镜面阵列上形成氧化物层。

进一步，所述硅基底表面与所述金属层之间还形成有层间介电层。

进一步，在形成所述金属层之前还包括对所述硅基底进行合金工艺的步骤。

进一步，所述金属层选用金属铝、铜铝合金和银中的一种或几种。

进一步，所述绝缘层为硅氧化物层。

进一步，选用化学气相沉积法沉积形成所述绝缘层。

进一步，所述氧化物层为正硅酸乙酯层。

进一步，采用化学气相沉积法沉积形成所述氧化物层。

本发明实施例二提供一种采用上述方法制作的硅基液晶显示装置反射镜面，所述方法不包括化学机械研磨步骤。

本发明实施例三提供一种硅基液晶显示装置，其包括实施例二中所述的硅基液晶显示装置反射镜面。

综上所述，根据本发明的制作方法，可有效避免金属层的表面在CMP过程中产生凹陷、微划痕和氧化等缺陷，提高了反射镜面的反射率，同时还可有效提升产量，降低生产成本。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1A-1E为现有技术的方法依次实施步骤的剖面示意图；

图2A-2C为根据本发明实施例一的方法依次实施步骤的剖面示意图；

图3为根据本发明实施例一的方法依次实施的工艺流程图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便阐释本发明提出的硅基液晶显示装置反射镜面及其制作方法。显然，本发明的施行并不限定于半导体领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

实施例一

下面将结合附图对本发明进行更详细的描述，其中标示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以进行修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。

首先，参照图2A，提供硅基底200，所述硅基底表面形成有层间介电层201，在所述层间介电层201上形成金属层202。

所述硅基底200可以为多层基片(例如，具有覆盖电介质和金属膜的硅衬底)、分级基片、绝缘体上硅基片(SOI)、外延硅基片、部分处理的基片(包括集成电路及其他元件的一部分)。所述硅基200中形成有一层或者多层的金属互连线，所述金属互连线的材料可以为铝、银、铬、钼、镍、钯、铂、钛、钽、铜中的一种或者几种，所述金属互连线的材料优选为铜金属。所述硅基底内还包括晶体管元件(例如CMOS)、金属插塞和金属焊盘等(未示出)。

所述硅基底表面形成有层间介电层201，所述层间介电层201已经进行过平坦化处理。层间介电层201可为硅氧化物层，包括利用热化学气相沉积(thermalCVD)制造工艺或高密度等离子体(HDP)制造工艺形成的有掺杂或未掺杂的氧化硅的材料层，例如未经掺杂的硅玻璃(USG)、磷硅玻璃(PSG)或硼磷硅玻璃(BPSG)。此外，层间介电层也可以是掺杂硼或掺杂磷的自旋涂布式玻璃(spin-on-glass，SOG)、掺杂磷的四乙氧基硅烷(PTEOS)或掺杂硼的四乙氧基硅烷(BTEOS)。

在进行之后的工艺前，先对硅基底200进行合金工艺，以使硅基底中金属布线与硅合金化，形成欧姆接触。具体地，在含有5～10％氢的氮气中，在400～500℃温度下对硅基底200进行热处理，处理时间为15～30min，以使金属和硅合金化。

接着，在层间介电层201上沉积金属层202，所述金属层选用金属铝、铜铝合金和银等金属材料，可以选用本领域常用的金属材料，并不局限于某一种。

作为优选，在本发明的一具体实施方式中，所述金属层选用金属铝，金属铝的形成方法可选用物理气相沉积法和化学气相沉积法，具体地，可以选用蒸发、电子束蒸发、等离子体喷射沉积以及溅射，优选等离子体喷射沉积以及溅射法形成所述金属铝。

进一步，所述金属层的厚度为100～8000埃，所述金属层的厚度并不局限于某一数值或者范围内，可以根据需要进行调整。

接着，如图2B所示，刻蚀金属层202至露出层间介电层201，以形成沟槽；在所述金属层202和所述层间介电层201上沉积形成绝缘层203，并且将绝缘层203填满沟槽。

刻蚀所述金属层202，首先在所述金属层上形成图案化的掩膜层，例如光刻胶层，或者光刻胶层以及有机抗反射层等形成的叠层，其中所述掩膜层中定义了所述沟槽的形状以及关键尺寸，然后以所述掩膜层为掩膜蚀刻所述金属层202，形成沟槽。在该步骤中，选用干法或者湿法蚀刻所述金属层202，当选用干法蚀刻时，可以选用Cl₂等离子体或Cl₂和BCl₃的组合，在本发明的一具体实施方式中，所述干法蚀刻可以选用BCl₃和Cl₂，其中气体流量为10～2000sccm，优选为50～200sccm，所述蚀刻压力为30mTorr～0.15atm，蚀刻时间为5～1200s，但并不局限于所列举的数值范围。

当选用湿法蚀刻时，可以选用HCl和NaOH的组合，其中选用较稀的HCl和NaOH水溶液，HCl的浓度为9.5％～10.5％(质量分数)，所述NaOH水溶液的浓度为0.1-1.2mol/L，但并不局限于所述浓度，所述蚀刻方法也并不局限于该实施例。

用化学气相沉积法在所述金属层202和所述层间介电层202上形成绝缘层203，并且将绝缘层203填满沟槽，用来作为器件间的隔离。本实施例中，绝缘层203的厚度为2000～10000埃，优选为5000埃至6000埃；绝缘层203优选为硅氧化物层。绝缘层203的材料可以是正硅酸乙酯(TEOS)、高密度等离子SiO₂或富氧二氧化硅(SRO)，本实施例优选高密度等离子SiO₂。在本发明的一具体实施方式中所述高密度等离子SiO₂层的形成方法为高密度等离子体化学气相淀积(HDPCVD)。由于绝缘层203沉积于金属层202上和填满沟槽后的高度不一致，因此绝缘层203在沟槽处有凹陷。

如图2C所示，刻蚀绝缘层203至露出金属层202，形成反射镜面204阵列，同时在所述沟槽中剩余部分绝缘层203。

在所述蚀刻步骤中选用反应离子蚀刻，在本发明的一具体实施方式中，所述反应离子刻蚀选用CxFy气体，例如CF₄、CHF₃、C₄F₈或C₅F₈，在本发明的一具体实施方式中，所述蚀刻可以选用CF₄、CHF₃，另外加上N₂、CO₂中的一种作为蚀刻气氛，其中CF₄流量为10～200sccm，CHF流量为310～200sccm，N₂或CO₂或O₂流量为10～400sccm，所述蚀刻压力为30～150mTorr，蚀刻时间为5～120s，优选为5～60s，更优选为5～30s。

由于经过此步刻蚀后，反射镜面204表面无绝缘层存在，表面光滑平整，无需再进行化学机械平坦化(CMP)步骤，即可满足器件对反射率的要求。

在反射镜面204阵列及沟槽上表面形成氧化物层205。所述氧化物层材料为由等离子体增强型化学气相沉积工艺制备的正硅酸乙酯TEOS(PETEOS)。此步骤沉积厚度比较薄的氧化物层即可工艺满足要求，作为一个实例，所述氧化物层205的厚度范围为100～1000埃。

之后，还需刻蚀去除沟槽中的氧化物层205，保留反射镜面204上的比较薄的氧化物层205，并将硅基底100内已经合金化后的金属焊盘打开(未示出)。具体地，在氧化物层205上形成图案化的光阻层，其中所述光阻中定义了沟槽的形状以及关键尺寸，以光阻层为掩膜，刻蚀沟槽中填充的氧化物层205。

图3为本发明实施例一中制作硅基液晶显示装置反射镜面的工艺流程图包括以下步骤：

在步骤301中，提供硅基底，所述硅基底表面形成有层间介电层，进行合金工艺；

在步骤302中，在所述层间介电层上形成金属层；

在步骤303中，刻蚀金属层至露出层间介电层，以形成沟槽；

在步骤304中，在所述金属层和所述层间介电层上沉积形成绝缘层，并将绝缘层填满沟槽；

在步骤305中，刻蚀绝缘层至露出金属层，以形成反射镜面阵列，同时在所述沟槽中剩余部分所述绝缘层；

在步骤306中，在反射镜面阵列上形成氧化物层。

本发明提出的LCOS镜面硅基液晶显示装置反射镜面的制作方法，不使用化学机械平坦化工艺，而是对绝缘进行刻蚀暴露出反射镜面后直接进行下步工艺，这样可以有效避免金属层的表面在CMP过程中产生凹陷、微划痕和氧化等缺陷，提高了反射镜面的反射率，同时制程的节约，还可提升产量，降低生产成本。

实施例二

本发明实施例提供一种采用实施例一中方法制作的硅基液晶显示装置反射镜面，所述方法不包括化学机械研磨步骤。

由于所述反射镜面的制作过程中未使用化学机械研磨步骤，因此反射镜面没有CMP过程中产生的表面凹陷、微划痕和氧化等缺陷，反射镜面的反射率也得以提高。

实施例三

本发明实施例提供一种硅基液晶显示装置，其包括实施例二中所述的硅基液晶显示装置反射镜面。由于使用的硅基液晶显示装置反射镜面具有良好的反射率，该液晶显示装置相应的也具有优异的性能和良品率。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种硅基液晶显示装置反射镜面的制作方法，所述方法包括：

提供硅基底，在所述硅基底上形成金属层；

刻蚀所述金属层至露出所述硅基底，以形成沟槽；

在所述硅基底和金属层上沉积形成绝缘层，且将所述绝缘层填满所述沟槽；

刻蚀所述绝缘层至露出所述金属层，以形成反射镜面阵列，且所述沟槽中剩余部分所述绝缘层；

在所述反射镜面阵列上形成氧化物层。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅基底表面与所述金属层之间还形成有层间介电层。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在形成所述金属层之前还包括对所述硅基底进行合金工艺的步骤。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属层选用金属铝、铜铝合金和银中的一种或几种。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述绝缘层为硅氧化物层。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，选用化学气相沉积法沉积形成所述绝缘层。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化物层为正硅酸乙酯层。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用化学气相沉积法沉积形成所述氧化物层。

9.一种采用权利要求1-8之一所述方法制作的硅基液晶显示装置反射镜面，其特征在于，所述方法不包括化学机械研磨步骤。

10.一种硅基液晶显示装置，其包括权利要求9所述的硅基液晶显示装置反射镜面。