TW464915B - Structure of multilayer thin-film coating passivation layer and the manufacturing method thereof - Google Patents

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A7 B7 4649 1 5 49 5 l twf. d oc/003 五、發明説明（（） 本發明是有關於一種護層的製造方法，且特別是有關 於一種用於反射式微液晶顯示器（Reflection M4CD)中之 多層次薄膜護層的製造方法。 反射式微液晶顯示器的操作是在控制電路的表面金屬 層上施加電壓’藉以產生電場來控制液晶的排列方式。當 光線穿透液晶而到達金屬層時，此金屬層會反射光線，而 穿透液晶。由於不同排列方式的液晶將顯現出不同的光學 性質，因此可以於顯示器上顯出不同的影像。 微液晶顯示器在封裝時，爲了塡入液晶，必須在玻璃 基板（glass)與元件（device wafer)中間，以塗附間隙物 (spacer)的方式隔開玻璃基板與元件，同時元件表面的金屬 層也必須形成一護層以保護底下的元件。 然而，由於間隙物僅能塗附在冗件周圍，因此間隙物 支撐的玻璃板容易因應力的效應而在玻璃板中間有彎曲 (bending)的現象，導致液晶在塡入時，造成厚度不均而形 成牛頓環(Newton’s ring)的彩紋，而液晶厚度的不均將嚴重 影響顯示的品質，不僅使顯示的顏色改變，更致使視認性 降低。 此外，元件的金屬層上需要有護層來作保護，以避免 表面金屬層受到水氣的侵入與刮傷的損害。而護層結構的 形式及厚度組合對於表面金屬層的反射效果有相當直接的 影響。因此護層的製造在反射式微液晶顯示器的製程中爲 —個相當重要的關鍵。 有鑑於此，本發明就是在一作爲微液晶顯示器的基底 3 本紙張尺度適用中國國家標卒（CNS ) Α4規格（2Ι0Χ29*?公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本莧) 棄_ 經濟部智慧財產局員工消費合作钍印 4649 1 5 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4951twf.ci〇c/008 B7 五、發明説明（1) 上，形成各種不同結構的護層，利用多種護層的組合來滿 足不同元件區域對護層的需求。 此外，本發明就是在提供一種護層結構作爲一間隙 物，形成在元件區，用以支撐玻璃板與元件區，以改進牛 1頓環的效應。 本發明提供一種多層次薄膜護層的結構，適用在一液 晶顯示器之一基底，其中基底包括一畫素電極區與一週邊 電路區，而畫素電極區與周邊電路區分別具有畫素電極與 金屬層；多層次薄膜護層結構包括：一第一護層，形成在 周邊電路區，覆蓋金屬層；複數個墊間隙物，形成在畫素 電極區與周邊電路區，其中該第一護層包括一氮化矽層/ 氧化物層結構，而墊間隙物包括氧化物層/氮化砂層/氧化 物層結構，且墊間隙物高度大於第一護層；以及一第二護 層，形成在晝素電極區，覆蓋畫素電極，其中第二護層包 括一薄氧化物層。 本發明提供一種多層次薄膜護層的製造方法，適用在 具有一周邊電路區與一畫素電極區的一基底上，周邊電路 區與畫素電極區分別具有金屬層與畫素電極形成於其 上，其中金屬層間與畫素電極間以絕緣材料隔開。接著， 依序在畫素電極與金屬層上形成一第一氧化物層、一氮化 矽層與一第二氧化物層。之後，定義第二氧化物層，則定 義後之第二氧化物層在畫素電極區與周邊電路區定義出 一墊間隙物之預定位置。續定義氮化矽層與第一氧化物 層，在周邊電路區形成一第一護層，而在畫素電極區形成 4 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4规格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) :裝. 訂 」严 一 A7 B7 46 49 1 5 4951twt\doc/008 、發明説明（}) 墊間隙物，並使畫素電極區的畫素電極暴露出。之後，在 暴露出的畫素電極上形成一第二護層。其中墊間隙物由第 一氧化物層、氮化砂層與第二氧化物構成，第一護層由氮 化矽層與第一氧化物構成’而第二護層爲一薄氧化物餍0 本發明係爲滿足不同兀件區對於護層的需求，形成可 防水、刮傷的護層’以保護元件避免損害。而在護層要求 高反射率的區域，形成具有高反射率的護層，以達產品的 要求。此外，在整個元件區形成墊間隙物，其中墊間隙物 須比護層高，使得液晶可以容易塡入，同時降低封裝的應 力效應，避免塡充時牛頓環的產生，使得液晶厚度較爲均 勻，而液晶顯示器則可具有較佳的視認性。 爲讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳 細說明如下： 圖式之簡單說明： 第1A-1F圖係顯示根據本發明較佳實施例之微液晶顯 示器多層次護層之製造流程剖面圖^ 其中，各圖標號之簡單說明如下： 1Q〇 :基底 1〇2 •晝素電極區 104:周邊電路區 1Q6:畫素電極 1Q8 :金屬層 11G :間隙 5 L.-------0裝II (讀先聞請背面之注$項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產^員^馮費^乍^笮廷· 本紙張尺度適.用中國國家標李（cns ) A4規格（2獻297公疫） A7 B7 464S 1 5

495 ] twf.doc/OOS 五、發明説明（山） 112 :絕緣材料 114、114a、114b ' 118、118a、118b :氧化物層 116、116a、116b :氮化取層 120 :間隙物 122 :護層 124 :薄氧化物層 實施例 反射式微液晶顯示器因元件區功能的不同，因此需有 各種不同的護層結構以因應其需求。習知一般的氮化矽層 /氧化矽層護層結構，具有防止刮傷與水氣侵入的功用，但 對於反射式微液晶顯示器的畫素電極區而言，氮化矽層/ 氧化矽層的反射率不佳，若將氮化矽層/氧化矽層形成在畫 素電極區，則會影響晝素電極的反射率。然而，反射式微 液晶顯示器的周邊電路區仍然需要預防刮傷與水氣等，因 此形成反射率較佳的護層雖能符合畫素電路區的需求，卻 無法避免周邊電路區的刮傷與水氣侵入。 因此’本發明之較佳實施例’即在反射式微液晶顯示 器的元件區上提供一種多層次薄膜護層結構，在需要預防 水氣與刮傷的區域形成氮化矽/氧化矽的護層，而在反射率 需要較高的區域僅形成一薄氧化層，亦即因應元件區功能 不同的需求形成不同的護層結構。另外，在形成上述的護 層時，同時在元件區形成墊間隙物(pad spacer)，墊間隙物 分散在兀件區，用以支撐兀件區與玻璃基板，可防止封裝 時產生的應力。 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X 297公嫠） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合咋fi,¥at A7 B7 4649 15 4951twf.doc/D08 五、發明説明（夂） 第1A-1F圖所示，爲根據本發明一較佳實施例之多層 次護層之製造流程剖面圖。請參照第1A圖，作爲—反射 式微液晶顯示器的一基底1〇〇上具有〜畫素電極區(pixel cell area)102 與一周邊電路區（periphera丨 cilxuh aFea)1()4。 .其中畫素電極區1〇2上具有以金屬材料構成的畫素電極 106 ’係用以將基底1〇〇中的電路接出，而週邊電路區1〇4 上的金屬層108亦用以將基底1〇〇的電路接出，晝素電極 106與畫素電極106間以及金屬層108與金屬層^以^以間 隙（mirror layer gap) 110 互相隔開。 接著’將間隙110以絕緣材料112填平，如第1B圖所 示。其係先在晝素電極1〇6與金屬層108上形成—絕緣材 料’絕緣材料塡入間隙110並覆蓋金屬層1〇8趣畫素電極 ⑺6 ’例如以高密度電漿化學氣相沉瓚法（high density plasma CVD’ HDPCVD)形成氧化物層。之後，再以化學機 械硏磨法(CMP)與回蝕刻而平坦化絕緣材料，而使畫素電 極雨與金屬層1〇8暴露出，絕緣材料lu則塡涵隙ιι〇 而可充分隔離畫素電極106與金屬層1〇8。 接著，即進行形成護層的製程步驟。請參照第1C圖， 在晝素^極區102與周邊電路區104上形成一氧化物層 ^ ’覆蓋晝素電極1(>6與金屬層⑽，例如以化學氣讎 積法形成厚度約爲麵埃左右。之後，在氧化物層⑴ 上形成—氮化矽層Π6，並在氮化矽層116上再形成—氧 化物層11S’其中氮化矽層21S的厚度約舄U00埃左右， 例如以化學氣相沉積法形成，而氧化物廢118厚度範圍約 本紙張尺财國品i?T^NS ) A4祕（210X297公釐 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) )裝- J· 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 印 4tg49 t 5

4951twf. doc/0〇S A7 B7 五、發明説明（匕） 在10000埃±10〇/〇左右。 隨後進行第一次護層蝕刻步驟，用以定義墊間隙物的 位置。請參照第1D圖，墊間隙物的位置係利用微影製程 定義氧化物層’再以氮化矽層116爲蝕刻終點，蝕刻 氧化物層118，而定義完成的氧化物層11 8a、ll8b係作爲 後續形成墊間隙物之一部份。其中墊間隙壁的氧化物層 118a' 118b可分別形成在晝素電極區與周邊電路區 104 〇 接著’進行第二次護層蝕刻步驟，用以定義周邊電路 區104的護層與墊間隙物的位置。請參照第1E圖，周邊電 路區104的護層122與墊間隙物118b、120的位置係以微 影製程定義氮化矽層丨16與氧化物層114而得。畫素電極 區102由於需要反射率較大的護層，而氮化矽層116與氧 化物層之組合，並無法達到高反射率的要求，故此定 義蝕刻步驟係以畫素電極106爲蝕刻終點，將晝素電極區 102暴露出的氮化矽層116與氧化物層114去除，以使大 部分的畫素電極106暴露出，而由於前述步驟氧化物層 llh的定義，因此在此蝕刻步驟中亦同時定義出在畫素電 極區102的墊間隙物120。另一方面，週邊電路區104需 要覆蓋防刮傷與水氣的護層，因此保留周邊電路區的氮化 矽層116b與氧化物層U4b，以作爲周邊電路區1〇4之護 層122，此步驟亦同時在上述之定義製程中完成》此外， 周邊電路區104亦需形成墊間隙物，因此在定義氧化物層 時118 ’亦在周邊電路區1〇4保留部分氧化物層118b，而 8 -張尺度適用中國國家樣準（c叫八视^ (別X別公装） (請先閲讀背面之注Ϊ項再填寫本頁) 装. 訂 |_ Γ j 464915 495 1 twf.doc/008 經濟部智慧財產局員工消費合汴汪中提 A7 B7 五、發明説明q ) 作爲墊間隙物。 因此，畫素電極區102的墊間隙物120由氧化物層 Il8a、氮化矽層116a與氧化物層114a構成，周邊電路區 104的墊間隙物則由氧化物層U8b與其下之護層122構 成°其中，畫素電極區102中定義的氧化物層118a面積不 可太大，例如約爲4μηιχ4μιη左右，以避免在後續墊間隙物 120形成時，墊間隙物120的面積太大影響到畫素電極1〇6 的反射率與遮光效果，且畫素電極區102的墊間隙物120 需形成在絕緣材料II2的上方，亦即畫素電極106與畫素 電極間106的交叉處，故墊間隙物120的尺寸需視畫素電 極區1〇2中的畫素電極106的排列方式以及尺寸大小而決 定。 由於墊間隙物120的形成係分散在畫素電極區1〇2與 周邊電路區1〇4，亦即散佈整個晶片的元件區，故可用以 支撐元件區與玻璃基板，避免在封裝時產生應力而造成液 晶塡充時產生牛頓環的彩紋，因此液晶塡充的厚度可較爲 均勻。再者，包括氧化物層118a/氮化矽層116a/氧化物層 lHa的間隙物12〇較護層122爲高，可使液晶的塡充較爲 容易’同時並決定液晶的厚度，而氧化物層118a的厚度可 隨液晶所需厚度或產品需要而變化。 之後，請參照第1F圖，在基底100上形成一反射率較 高的護層1〗4，而護層124的反射率需高到使光可以透過 護層124到達畫素電極106而反射，例如爲薄氧化物層或 是氮化矽層/氧化物層/氮化矽層/氧化物層的組合，至少覆 9 ..¾ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家襟準（CNS ) A4规格（21 〇 X 297公釐） 464915 Λ 7 495 ltwf.doc/008 ____ B7 _ 五、發明説明（Ϊ ) 蓋畫素電極區102的畫素電極i〇6，作爲畫素電極106的 護層’亦可覆蓋基底1〇〇的其他區域。薄氧化物層例如以 化學氣相沉積法形成厚度約500埃左右的TEOS，而氮化 矽層/氧化物層/氮化矽層/氧化物層厚度約爲1200埃/840 埃/640埃/750埃左右。 由於薄氧化物層U4的反射率約在85%左右，因此覆 蓋在晝素電極106上並不會嚴重地影響光在到達畫素電極 106的反射率，且又可以適當地保護到畫素電極ι〇6。 本發明主要係利用多層次薄膜與多次蝕刻步驟來達成 微液晶顯示器產品在護層部分不同的需求，例如在周邊電 路區形成氮化矽/氧化物的結構，避免水氣侵入與刮傷而保 護元件’在畫素電極區則因應高反射率形成如氧化物的結 構。另外，爲方便塡入液晶’使形成的墊間隙物具有較高 的高度，因此墊間隙物可以形成氧化物/氮化物/氧化物的 結構’其中的薄膜層次及厚度可依需求不同而有所變化。 本發明之實施例係在周邊電路區提供防水氣及刮傷的 護層，而在畫素電極區形成具高反射率的護層，藉以同時 滿足兀件區上不同的護層結構的需求。另外，在此製程 ^ 中’亦在周邊電路區與畫素電集中提供了以護層結構形成 ® 的墊間隙物，墊間隙物分散瑕成在整個元件區，使得封裝 i 時的應力效應可以降低，進而使液晶得以塡充均勻。 r 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用 以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精 神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家標準（CMS > Α4現格（210Χ2,97公釐） 4649 15 495 itwf.doc/008 A7 B7 五、發明説明（q )護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準 L.-------(/；一裝！ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 .7. 本紙張尺度適用肀國國家標準（〇阳）入4规格（210父297公釐）

Claims (1)

1. I 5 495!tw[1.d〇i；/002 第KKi 12203號專利範圍修正本 A8 B8 C8 D8 年 Λ 'h 修正日期90/3/B : Ji： 六、申請專利範圍 1. 一種多層次薄膜護層的製造方法，適用在具有一周邊 電路區與一畫素電極區的一基底上； 在該周邊電路區形成一氮化矽/氧化物結構，作爲一第 一護層； 在該畫素電極區形成一第二護層，其中該第二護層具有 一足夠高的反射率使光線可以透過；以及 在該周邊電路區與該畫素電極區形成複數個氧化物/氮 化矽/氧化物結構，作爲一墊間隙物； 其中，該墊間隙物的高度大於該第一護層與該第二護 層。 2. 如申請專利範圍第1項所述之多層次薄膜護層的製造 方法，更包括 在該基底上依序形成一第一氧化物層、氮化矽層與一第 二氧化物層； 以該氮化矽層爲蝕刻終點，定義該第二氧化物層； 定義該氮化矽層與該第一氧化物層，在該周邊電路區形 成該氮化矽/氧化物結構，且在該周邊電路區與該畫素電極 區形成該些氧化物/氮化矽/氧化物結構；以及 在該基底上形成一薄氧化物層，該薄氧化物層作爲該第 二護層。 3. 如申請專利範圍第2項所述之多層次薄膜護層的製造 方法，其中該第二護層反射率約爲85%。 4. 如申請專利範圍第2項所述之多層次薄膜護層的製造 方法，其中該薄氧化物層厚度約爲500埃。 12 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) V ^ — til ^ - i I I I I I ί 1^,. JI. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 464 /495i：twn.doc/002 A8 B8 CS D8 、申請專利範圍 5. 如申請專利範圍第2項所述之多層次薄膜護層的製造 方法，其中該薄氧化物層包括TEOS。 6. —種多層次薄膜護層的製造方法，適用具有一周邊電 路區與一畫素電極區之一基底上，該周邊電路區具有複數 個金屬層，該畫素電極區具有複數個畫素電極；該製造方 法包括： 在該些畫素電極與該些金屬層之間塡入一絕緣材料； 在該基底區上依序形成一第一氧化物層、一氮化矽層與 一第二氧化物層，覆蓋該畫素電極與該金屬層； 定義該第二氧化物層，用以定義一間隙物之一預定位 置； 定義該氮化矽層與該第一氧化物層，在該周邊電路區形 成一第一護層與一第一間隙物，在該畫素電極區形成一第. 二間隙物，暴露出該些畫素電極，其中該護層由該氮化矽 層與該第一氧化物層構成，該第一間隙物由該第二氧化 物、該氮化矽層與該第一氧化物構成以及該第二間隙物由 該第二氧化物、該氮化矽層與該第一氧化物構成，且該第 一與該第二間隙物較該護層爲高； 對該基底形成一第二護層，覆蓋該畫素電極區。 7. 如申請專利範圍第6項所述之多層次薄膜護層的製造 方法，其中該第二護層包括一薄氧化物層。 8. 如申請專利範圍第7項所述之多層次薄膜護層的製造 方法，其中該薄氧化物層反射率約爲85%。 9. 如申請專利範圍第7項所述之多層次薄膜護層的製造 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣 Λ — I ί I I— n f— 一aJI I n I n I —J I . _ _ 46 49 15 4951twfl.doc/002 A8 B8 CS D8 六、申請專利範圍 方法，其中該薄氧化物層厚度約爲500埃。 10.如申請專利範圍第7項所述之多層次薄膜護層的製 造方法，其中該薄氧化物層包括TEOS。 Π.如申請專利範圍第6項所述之多層次薄膜護層的製 造方法，其中該第二墊間隙物係形成在該絕綠材料之上。 12. 如申請專利範圍第6項所述之多層次薄膜護層的製 造方法，其中該第二墊間隙物之尺寸約爲4μπι><4μηι左右。 13. 如申請專利範圍第6項所述之多層次薄膜護層的製 造方法，其中該第一氧化物層厚度約爲1000埃左右。 Η.如申請專利範圍第6項所述之多層次薄膜護層的製 造方法，其中該氯化矽層厚度約爲4200埃左右。 15. 如申請專利範圍第6項所述之多層次薄膜護層的製 造方法，其中定義該第二氧化物層係以該氮化矽層爲蝕刻 終點。 16. 如申請專利範圍第6項所述之多層次薄膜護層的製 造方法，其中定義氮化矽層與該第一氧化物層係以該畫素 電極爲蝕刻終點。 17. 如申請專利範圍第6項所述之多層次薄膜護層的製 造方法，其中在該些畫素電極與該些金屬層之間塡入一絕 緣材料的步驟更包括： '在該基底上形成一絕緣層，覆蓋該些畫素電極與該些金 屬層：以及 平坦化該絕緣層，使該些畫素電極與該些金屬層暴露 出0 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) n n i n f— n l I I n I— n I— I 士5 —ρ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 464915 495Uwn.doc/002 A8 B8 C8 D8 I 六、申請專利範圍 18. —種多層次薄膜護層的結構，適用在一液晶顯示器 之一基底，其中該基底包括一畫素電極區與一週邊電路 區，而該畫素電極區與該周邊電路分別包括複數個畫素電 極與金屬層；該結構包括： 一第一護層，形成在該周邊電路區，覆蓋該些金屬層； 複數個墊間隙物，形成在該畫素電極區與該周邊電路 區，其中該些墊間隙物高度大於該第一護層；以及 一第二護層，形成在該晝素電極區，覆蓋該些畫素電 極，其中該第二護層具有一足夠高的反射率使光線可以穿 透並到達該些畫素電極而反射。 19. 如申請專利範圍第18項所述之多層次薄膜護層的結 構，其中該第二護層包括一薄氧化物層。 20. 如申請專利範圍第19項所述之多層次薄膜護層的結 構，其中該薄氧化物層反射率約爲85%。 21. 如申請專利範圍第19項所述之多層次薄膜護層的結 構，中該第二護層厚度約爲500埃。 22. 如申請專利範圍第19項所述之多層次薄膜護層的結 構，其中該第二護層包括TEOS。 23. 如申請專利範圍第18項所述之多層次薄膜護層的結 構，其中該第一護層以一第一氧化物層與一氮化矽層構 成。 24. 如申請專利範圍第18項所述之多層次薄膜護層的結 構，其中該墊間隙物以一第一氧化物層、一氮化矽層與一 第二氧化物構成。 15 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ..装 一 ----訂---------線. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）