JP2000347417A - フォトリソグラフ法によるアライメント・ポスト及び光学干渉層を備えた液晶ディスプレイのデバイス構造及びその形成方法 - Google Patents

フォトリソグラフ法によるアライメント・ポスト及び光学干渉層を備えた液晶ディスプレイのデバイス構造及びその形成方法

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JP2000347417A
JP2000347417A JP2000060761A JP2000060761A JP2000347417A JP 2000347417 A JP2000347417 A JP 2000347417A JP 2000060761 A JP2000060761 A JP 2000060761A JP 2000060761 A JP2000060761 A JP 2000060761A JP 2000347417 A JP2000347417 A JP 2000347417A
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スー・ヨン・ジー
Sankaa Yaramanchi Ravi
ラヴィ・サンカー・ヤラマンチ
Chii Gyangu Han
ハン・チー・ギャング
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 均一なギャップ層を得るためのスペーサと、
反射干渉膜を同一工程で形成する。 【解決手段】 半導体装置工程を活用して柱状スペーサ
と、光学干渉膜を形成していく。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フォトリソグラフ
法によるアライメント・ポスト及び光学干渉層を備えた
液晶ディスプレイのデバイス構造及びその形成方法に係
り、詳しくはアライメント・ポスト及び光学干渉層を、
液晶材料を備えたシリコンウェーハ上に直接製造する方
法、及びこの方法によって得られた独特のデバイス構造
に関する。
【0002】
【従来の技術】簡単な7セグメントから数百万のピクセ
ルまでの液晶ディスプレイの画像の品質は、ウェーハの
加工後のリードの厚さ及び位置の変化を制御するために
使用される構造で決まる。予め形成した微小なガラス球
やガラスロッドに基づいて、絶縁されたアライメント・
ポストを形成するための周知のプロセスがあり、ポリシ
リコン及び金属シリサイドを選択的に付着することによ
って、直列抵抗が比較的低いポストを得ることができ
る。(金属製ビア及び接点の製造は、当該技術分野で比
較的周知のプロセスである。) ベル等に賦与された米国特許第5,498,925号に
は、ガラスプレート上の熱処理を施したスラリー又はペ
ーストに基づいたプロセスを使用してフラットパネルデ
ィスプレイにポストを形成することが記載されている。
米国特許第5,597,736号には、発光できる半導
体基板材料に付着させた遮光層の機能が教示されてい
る。今日に至るまで、フォトリソグラフィーを使用して
アライメント・ポストを形成すること、及び光学干渉層
を半導体基板材料上に同時に加えることは困難であっ
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主な目的は、
フラットパネル液晶ディスプレイを集積回路(IC)チ
ップ上に、被せたガラスカバープレートを支えるポスト
と画像品質を改善するために使用される光学干渉層(O
IL)との間で相互に関連して整合した状態で、形成す
るための新たな構造を説明することである。アライメン
ト・ポストは窒化シリコンでできており、OILは、窒
化酸化シリコン多層でできている。 本発明の別の目的
は、絶縁性アライメント・ポスト(スタッド又はピラー
とも言う)をフォトリソグラフィックで形成する、効果
的であり且つ非常に製造性が高い方法を説明することで
ある。これらの方法は、多くの様々な種類の装置の加工
で使用でき、本願において、液晶ディスプレイ装置につ
いて、予備形成した微小なガラス球又はガラスロッドを
用いて達成できるよりも高いピクセル密度のそれらの実
施例を例示する。
【0004】本発明の別の目的は、互いに独立しており
且つ続いて行われる付着中に所望の特徴を保持するポス
ト及び光学干渉層の両方を付着する方法を説明すること
である。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の目的によれば、
能動素子構造と関連した絶縁材料製アライメント・ポス
トを形成する新たな方法が提供される。パターンをなし
た能動素子を内部及び外側に備えたシリコンウェーハを
形成し、絶縁材料製アライメント・ポストを能動素子構
造のパターン上にパターンをなして付着する。更に、ア
ライメント・ポスト用絶縁材料とシリコン本体の能動素
子構造と関連した光学干渉層を組み合わせた装置構造が
提供される。パターンをなした能動素子構造及びアライ
メント・ポストを持つシリコン半導体ウェーハを形成
し、構造全体を光学干渉層で覆う。
【0006】
【発明の実施の形態】次に、図1を更に詳細に参照する
と、この図には、部分的に完成した集積回路液晶ディス
プレイの一部が示してある。ガラスカバープレート10
は、外部入射光を反射して見る人に戻すための透明な包
囲体を提供する。反射光の強さは、各液晶ディスプレイ
ピクセルの光の偏光、吸収、及び光の散乱特性で決ま
る。これは、液晶材料11内に発生させた電界によって
制御される。アライメント・ポスト14によってガラス
プレートから離間されたICチップ12がこれらの電界
を発生する。ガラスプレートとシリコンウェーハとの間
に結果的に形成された空間を、選択された液晶材料で充
填する。供給された光又は周囲からの光のいずれかがシ
リコン上の液晶の開放面に進入し、下方に配置されたピ
クセルから反射し、偏光の視認可能なパターンを形成す
る。即ち、画像を直接見るか或いは随意の偏光システム
を通して投影する。
【0007】このようなマイクロディスプレイは、対角
線の長さが1インチ(2.54cm)以下の正方形の表
面領域内に、1000以上のピクセルの列及び1000
以上のピクセルの行を含む(百万個以上のピクセル)。
ピクセルピッチは、10μm以下にできる。ピクセル間
の隙間を1μm又はそれ以下にすることによりピクセル
ピッチを5μm程度にする。アライメント・ポストを隣
接するピクセル間に配置する場合、ピクセル間の隙間
は、0.55μm乃至0.85μmの範囲内にあり、代
表的には0.6μmの距離である。
【0008】ガラスカバーは、透明な導電性コーティン
グをその内面に有する。これは、ピクセルアレイ全体に
共通の電極である。図2は、ICチップに設けられたボ
ンディングパッド20を示す。これらのボンディングパ
ッドには、外部ワイヤ22が取り付けられている。シリ
コンウェーハには、視認可能なエリア24のピクセルパ
ターンを作動する制御回路が埋設してある。液晶の反射
率の異方性は、IC表面の上方の電界による影響を受け
る。電圧が僅かに変化すると、光学的透過性が大幅に変
化する。本発明は、アライメント・ポストのパターンを
フォトリソグラフで製造することを教示するため、ピク
セル30のポスト14に対する比は、多くの場合、2
0:1乃至50:1にされる。図3に示すように、フォ
トリソグラフ法によりこれらのアライメント・ポストを
隣接したピクセル間の空間に形成できる。
【0009】アライメント・ポスト及び光学干渉層の製
造プロセス工程を図4乃至図20に示す。図4で始め
る。導電性金属層30を酸化シリコン40上に形成す
る。酸化シリコン40は、ICに設けられた金属層41
の上に形成されている。シリコン半導体基板15には能
動素子が設けられており、絶縁層16を備えており、こ
の絶縁層の上に金属製層41が形成されている。次い
で、ピクセルを形成するため、フォトレジスト層を金属
30上に形成する。フォトレジストを露光し、一部を除
去し、前記ピクセルに入射する光用の反射鏡として作用
する金属層を各ピクセルに残す。金属製のミラーとして
アルミニウムが選択された場合には、上側に光学干渉層
を加えることによって、その90%の反射率がほぼ10
0%にまで改善される。残りのフォトレジストを除去
し、構造全体を、PECVD(Plasma Enhanced Chemica
l Vapor Deposition)によって、図5に示すように、窒
化シリコン50で約5000Å乃至10000Åの厚さ
にコーティングする。次いで、標準的なフォトレジスト
法及びエッチング法を使用し、図6に示すポストマスク
60を形成する。アライメント・ポスト14は、化学除
去プロセスを選択することによって形成される。このプ
ロセスは、金属30及び酸化シリコン40のところで停
止する。
【0010】レジストを図7に示すようにストリップし
た後、装置は光学干渉層80で覆う準備ができる。光学
干渉層は、反射率を高めるために使用される。これらの
光学干渉層を形成する上で、下側の装置及びポストの妨
げにならないように注意を払う必要がある。OILカバ
ーは、随意の追加であると考えられる。画像品質が低い
幾つかの場合では、OILカバーの追加の費用をなくす
ことができる。LCD−オン−シリコン装置は、アライ
メント・ポストの形成後にOILを加えることなく完成
でき、機能的に使用できる。
【0011】随意の光学干渉層コーティングは、図8に
示すように、様々な屈折率の多数の絶縁材料層でできて
いる。これらの多層積層体の製造で酸化物及び窒化物を
加えた。基板の屈折率と適合するため、下層としてSi
Oxを設けるのが重要である。
【0012】PECVDによって付着させた丈夫で均等
で再現性のある非晶質窒化シリコン多層コーティング
は、近赤外線の光学干渉フィルタである。この用途につ
いて形成された酸化物/窒化物/酸化物/窒化物を含む
四つ又はそれ以上の層でできた可視スペクトルの光学干
渉コーティングが新規であると考えられ、本願にとって
価値がある。
【0013】ボンディングパッドを介してワイヤをIC
に取り付けるため、ボンドパッドの位置に開口部を持つ
フォトレジストマスクを形成し、金属層41まで材料を
除去する。次いで、フォトマスクを除去し、図10に示
す完成した装置構造を残す。
【0014】多数のアライメント・ポストが設けられて
いるため、液晶上で極薄ガラスプレート即ちカバーを使
用できる。アライメント・ポストによって支持されたガ
ラスカバーは、代表的には、厚さが0.5mmであり
0.2mm乃至0.8mmの範囲内にあるのがよい。
【0015】本発明をその好ましい実施例を参照して特
定的に示し且つ説明したが、本発明の精神及び範囲から
逸脱することなく、形態及び詳細の様々な変更を行うこ
とができるということは、当業者には理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の装置構造の好ましい実施例を示す概略
断面図である。
【図2】本発明の装置構造の好ましい実施例を示す概略
断面図である。
【図3】本発明の装置構造の好ましい実施例を示す概略
断面図である。
【図4】アライメント・ポスト及び光学干渉層を形成す
るためのプロセスフローを示す図である。
【図5】アライメント・ポスト及び光学干渉層を形成す
るためのプロセスフローを示す図である。
【図6】アライメント・ポスト及び光学干渉層を形成す
るためのプロセスフローを示す図である。
【図7】アライメント・ポスト及び光学干渉層を形成す
るためのプロセスフローを示す図である。
【図8】アライメント・ポスト及び光学干渉層を形成す
るためのプロセスフローを示す図である。
【図9】アライメント・ポスト及び光学干渉層を形成す
るためのプロセスフローを示す図である。
【図10】アライメント・ポスト及び光学干渉層を形成
するためのプロセスフローを示す図である。
【図11】液晶−オン−シリコンディスプレイ装置に対
する本発明の最終的実施例を示す、ボンディングパッド
が示してある概略断面図である。
【符号の説明】
10 ガラスカバープレート 11 液晶材料 12 ICチップ 14 アライメ
ント・ポスト 20 ボンディングパッド 22 外部ワイヤ 24 視認可能なエリア
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G09F 9/00 338 G02B 1/10 A (72)発明者 ラヴィ・サンカー・ヤラマンチ シンガポール国 680105 テック・ホワ イ・レイン 105,ナンバー10−474 (72)発明者 ハン・チー・ギャング シンガポール国 760653 イション・アベ ニュー,ナンバー07−453,ビーエルケイ 653

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 能動素子構造と関連した絶縁材料製アラ
    イメント・ポストを形成する方法において、 内部及び上部にパターンをなした前記能動素子を備えた
    シリコン半導体ウェーハを提供する工程と、 前記能動素子構造上のパターン内に前記絶縁材料製アラ
    イメント・ポストを形成する工程とを含む、方法。
  2. 【請求項2】 前記アライメント・ポストは、窒化シリ
    コンでできている、請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記アライメント・ポストの高さは、約
    5000Å乃至10000Åである、請求項1に記載の
    方法。
  4. 【請求項4】 シリコン本体の能動素子構造と関連した
    窒化シリコン製アライメント・ポスト及び光学干渉層用
    の絶縁材料を組み合わせたデバイス構造を形成する方法
    において、 所定パターンの前記能動素子構造を内部及び上部に備え
    たシリコン半導体ウェーハを提供する工程と、 第1金属層を前記シリコン半導体ウェハ上に形成する工
    程と、 酸化シリコン絶縁層を前記第1金属層上に形成する工程
    と、 第2金属層を前記酸化シリコン層上に形成する工程と、 リキッド・クリスタル・オン・シリコン・デバイス上に
    配置されるピクセル位置をカバーするフォトレジスト・
    マスクを前記第2金属層上に形成する工程と、 前記フォトレジスト・マスクによって覆われていない前
    記第2金属層を除去する工程と、 前記フォトレジストマスクを除去し、前記リキッド・ク
    リスタル・オン・シリコン・デバイスに入射した光用の
    ミラー反射器として作用する前記金属層を前記ピクセル
    の各々が保持するようにする工程と、 前記アライメント・ポストを所望の高さにするような厚
    さの窒化シリコン層を形成する工程と、 各々のナイトライドポストが配置される位置を覆うフォ
    トレジスト・マスクを前記窒化シリコン層上に形成する
    工程と、 前記窒化シリコン層をエッチングし、前記窒化シリコン
    の前記ポストを形成し、前記エッチングを金属ピクセル
    及び前記酸化シリコン層のところで停止する工程と、 前記フォトレジスト・マスクを除去する工程と、 酸化シリコン/窒化シリコン/酸化シリコン/窒化シリ
    コンでできた光学干渉層を、前記窒化シリコンポスト、
    前記第2金属層、及び前記酸化シリコン層上に形成する
    工程とを含む、方法。
  5. 【請求項5】 前記アライメント・ポストの高さは、約
    5000Å乃至10000Åである、請求項1に記載の
    方法。
  6. 【請求項6】 前記光学干渉層の全体の厚は、3000
    Å乃至3500Åである、請求項1に記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記アライメント・ポストは、フォトリ
    ソグラフィック形成プロセスによって形成されている、
    請求項1に記載の方法。
  8. 【請求項8】 前記光学マルチ層スタックは、PECV
    Dプロセスによって形成される、請求項1に記載の方
    法。
  9. 【請求項9】 所定パターンの能動素子を持つデバイス
    構造において、 能動素子を内部及び上部に備えたシリコン半導体基板
    と、 能動素子の前記パターンに亘って所定のパターンをなし
    た絶縁材料製アライメント・ポストとを含む、デバイス
    構造。
  10. 【請求項10】 前記アライメント・ポストは、窒化シ
    リコンでできている、請求項9に記載の装置。
  11. 【請求項11】 前記アライメント・ポストの高さは、
    約5000Å乃至10000Åである、請求項9に記載
    の装置。
  12. 【請求項12】 シリコン本体の能動素子構造と関連し
    たアライメント・ポスト及び光学干渉層用の絶縁材料を
    組み合わせたデバイス構造において、 所定パターンの前記能動素子構造を内部及び上部に備え
    たシリコン半導体ウェーハを有し、 前記アライメント・ポストは、前記半導体ウェーハ上の
    前記ピクセル間に配置されており、構造全体が光学干渉
    層で覆われており、 前記シリコン本体に設けられた、制御ロジック及び電源
    への外部接点に接続されたワイヤが取り付けられたボン
    ディングパッドと、 前記アライメント・ポストの頂部下方の谷部分に配置さ
    れた液晶材料と、 前記液晶材料を封入するために前記アライメント・ポス
    トに被せてあり且つこれらのアライメント・ポストによ
    って支持されているが、前記ボンディングパッドが配置
    された液晶材料の外側の領域には被せてないガラスカバ
    ーとを有する、デバイス構造。
  13. 【請求項13】 前記アライメント・ポストは、窒化シ
    リコンでできている、請求項12に記載の装置。
  14. 【請求項14】 前記アライメント・ポストの高さは、
    約5000Å乃至10000Åである、請求項12に記
    載の装置。
  15. 【請求項15】 光学干渉層を前記アライメント・ポス
    ト、前記第2金属層、及び前記酸化シリコン層上に有す
    る、請求項12に記載の装置。
  16. 【請求項16】 前記光学干渉層は、酸化シリコン/窒
    化シリコン/酸化シリコン/窒化シリコンでできてい
    る、請求項15に記載の装置。
  17. 【請求項17】 前記光学干渉層は、1)投影光学系の
    視野を良好にし、2)直接視認角度を大きくし、3)ピ
    クセルからの色彩コントラスト比、飽和、又はバランス
    を向上するという利点を提供する、請求項15に記載の
    装置。
JP2000060761A 1999-03-05 2000-03-06 フォトリソグラフ法によるアライメント・ポスト及び光学干渉層を備えた液晶ディスプレイのデバイス構造及びその形成方法 Pending JP2000347417A (ja)

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