專利名稱：硅基液晶器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集成電路及其制造工藝，尤其涉及一種硅基液晶器件及其制造方 法。
背景技術(shù)：
液晶面板顯示器(LCD)使用耦合到液晶材料和濾色器的晶體管陣列輸出彩色的 圖像。許多計(jì)算機(jī)終端和更小的顯示設(shè)備通常會(huì)依賴于LCD來輸出視頻、文本以及其它可 視特征。近年來，電子顯示技術(shù)迅猛發(fā)展。不幸的是，液晶面板通常產(chǎn)率較低，并且難以加 大尺寸。LCD通常不適合電視機(jī)等所需要的較大顯示器。實(shí)際需求促進(jìn)了顯示技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有的顯示技術(shù)包括以下幾種一種是投影顯 示單元技術(shù)。投影顯示單元包括對(duì)應(yīng)液晶顯示器(counterpart IXD)，它從所選像素元件輸 出光通過透鏡到更大的顯示器以創(chuàng)建移動(dòng)影像、文本以及其它可視圖像。另一種技術(shù)是“數(shù) 字光處理” (DLP)，這是來自美國德克薩斯州的iTexas Instruments Incorporated(TI)的商 用名稱，DLP通常是指“微鏡”，DLP依賴于成千上萬微小鏡子，它們排列成800行，每行600 個(gè)鏡子，每個(gè)鏡子都裝有轉(zhuǎn)軸，每個(gè)轉(zhuǎn)軸都附有驅(qū)動(dòng)器(actuator)，驅(qū)動(dòng)器具有靜電能，它 能夠以較高頻率使每個(gè)鏡子繞軸傾斜。運(yùn)動(dòng)的鏡子能夠?qū)膺M(jìn)行調(diào)制，經(jīng)調(diào)制的光可以通 過透鏡進(jìn)行傳輸，并且隨后顯示在顯示屏上。但是DLP很難制作，并且產(chǎn)率較低。還有另一種技術(shù)是硅基液晶(Liquid Crystal On Silicon,LC0S)技術(shù)。LCOS技 術(shù)包括反射鏡，隨著液晶的“開”或“關(guān)”，光被反射鏡反射或阻擋，這樣對(duì)光進(jìn)行調(diào)制以產(chǎn)生 用于顯示的圖像。通常，至少有三個(gè)LCOS芯片，分別對(duì)應(yīng)于紅、綠、藍(lán)通道的光。申請(qǐng)?zhí)枮?00410018564.4的中國專利申請(qǐng)中公開了一種制造LCOS器件的方法。 參考圖1(a) 1(d)，示出了現(xiàn)有技術(shù)制造LCOS器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，現(xiàn)有技術(shù)制造 LCOS器件方法包括首先參考1 (a)，提供一個(gè)襯底201，在所述襯底表面上覆蓋第一介電層 203，所述第一介質(zhì)層內(nèi)包括連接像素電極和下方金屬層的連接結(jié)構(gòu)(圖中未示出)，在所 述第一介電層上覆蓋阻擋金屬層205，在所述阻擋金屬層205上濺射生成金屬層207 ；之后 參考1 (b)，圖形化金屬層，形成了像素電極區(qū)域305，并暴露出第一介電層區(qū)域303 ；接下來 參考1 (c)，在像素電極區(qū)域305和暴露出的第一介電層區(qū)域303上覆蓋第二介電層401 ；最 后參考1(d)，對(duì)第二介電層執(zhí)行潤色拋光工藝，直至露出金屬層。所述方法在形成連接結(jié)構(gòu)之后再形成像素電極，并且所述方法中在形成像素電極 之后還需要再覆蓋第二介電層以形成像素電極之間的間隔。因此，上述現(xiàn)有技術(shù)中制造LCOS器件的方法比較復(fù)雜，如何能簡化制造方法是亟 待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種制造LCOS器件的方法，簡化了制造過程。為解決上述問題，本發(fā)明提供一種制造LCOS器件的方法，所述方法包括提供襯3底；在所述襯底上形成元件層；在所述元件層上形成層間介質(zhì)層；圖形化所述層間介質(zhì)層， 在層間介質(zhì)層上形成多個(gè)凹陷；在所述凹陷內(nèi)形成襯里；在所述襯里上形成金屬層；平坦 化所述金屬層；在所述金屬層上形成保護(hù)層。 可選的，所述凹陷包括溝槽和孔洞，所述溝槽的開口尺寸大于孔洞的開口尺寸，所 述溝槽位于孔洞之上，所述溝槽圍成像素電極區(qū)域，所述孔洞圍成連接結(jié)構(gòu)區(qū)域。
可選的，所述凹陷的深度是2000人 4000A。可選的，通過電鍍工藝在所述襯里上形成金屬層?？蛇x的，所述金屬層是鋁?？蛇x的，所述電鍍工藝中的電鍍液是硫酸鋁，待鍍金屬源是鋁?？蛇x的，所述電鍍工藝中將全部凹陷浸沒在所述電鍍液中，在凹陷中同時(shí)電鍍形 成金屬層。可選的，通過光刻和刻蝕圖形化所述層間介質(zhì)層。可選的，在金屬層上形成保護(hù)層之后，在保護(hù)層上依次覆蓋液晶層、透明電極和玻 璃蓋板。相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種LCOS器件，所述器件包括襯底；位于所述襯底上的元 件層；位于所述元件層上的層間介質(zhì)層，所述層間介質(zhì)層包括多個(gè)凹陷，所述凹陷包括溝槽 和孔洞，所述溝槽的開口尺寸大于孔洞的開口尺寸，所述溝槽位于孔洞之上，所述溝槽圍成 像素電極區(qū)域，所述孔洞圍成連接結(jié)構(gòu)區(qū)域；位于所述凹陷上的襯里；位于所述襯里上的 金屬層；位于所述金屬層上的保護(hù)層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)所述方法先圖形化層間介質(zhì)層，在形 成像素電極區(qū)域和連接結(jié)構(gòu)區(qū)域的同時(shí)形成了像素電極區(qū)域之間的間隔，無需形成第二電 介質(zhì)層，簡少了工藝步驟。此外，所述方法向像素電極區(qū)域和連接結(jié)構(gòu)區(qū)域填充金屬，形成了像素電極和連 接結(jié)構(gòu)，所述方法在同一個(gè)工藝步驟中形成了像素電極和連接結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步簡少了工藝步馬聚ο更進(jìn)一步，通過電鍍工藝填充凹陷形成金屬層，電鍍材料具有良好的縫隙填充特 性，電鍍生成的金屬層表面較為平整，在平坦化工藝中采用常規(guī)的化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)即 可實(shí)現(xiàn)良好的鏡面，而不需要采用潤色拋光工藝，降低了制造難度。


圖1 (a) 1 (d)是現(xiàn)有技術(shù)制造LCOS器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明制造LCOS器件方法的流程示意圖；圖3至圖10是依照本發(fā)明制造LCOS器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是依照本發(fā)明制造方法形成的LCOS器件的簡化截面圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種制造硅基液晶(LC0Q器件的方法。所述方法先圖形化層間介質(zhì) 層，在形成像素電極區(qū)域和連接結(jié)構(gòu)區(qū)域的同時(shí)形成了像素電極區(qū)域之間的間隔，無需形 成第二電介質(zhì)層，簡少了工藝步驟。
此外，所述方法向像素電極區(qū)域和連接結(jié)構(gòu)區(qū)域填充金屬，形成了像素電極和連 接結(jié)構(gòu)，所述方法在同一個(gè)工藝步驟中形成了像素電極和連接結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步簡少了工藝步馬聚ο更進(jìn)一步，通過電鍍工藝填充凹陷形成金屬層，電鍍材料具有良好的縫隙填充特 性，電鍍生成的金屬層表面較為平整，在平坦化工藝中采用常規(guī)的化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)即 可實(shí)現(xiàn)良好的鏡面，而不需要采用潤色拋光工藝，降低了制造難度。參考圖2，示出了本發(fā)明制造LCOS器件方法的流程圖，所述方法概括為以下步驟1.提供襯底；2.在所述襯底上形成元件層；3.在所述元件層上形成層間介質(zhì)層；4.圖形化所述層間介質(zhì)層，在層間介質(zhì)層上形成多個(gè)凹陷；5.在所述凹陷內(nèi)形成襯里；6.在所述襯里上形成金屬層；7.平坦化所述金屬層；8.在所述金屬層上形成保護(hù)層。上述步驟順序提供了依照本發(fā)明實(shí)施例的一種方法。其他的例如增加步驟，移除 一個(gè)或多個(gè)步驟，或者以不同順序排列的一個(gè)或多個(gè)步驟的實(shí)施例不會(huì)背離權(quán)利要求所限 定的范圍。在本說明書下文中可以發(fā)現(xiàn)本方法和結(jié)構(gòu)更詳細(xì)和具體的描述。具體實(shí)施例參考圖3-圖10，示出了依照本發(fā)明制造LCOS器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。 示意圖僅僅是示例，不能用于限定權(quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員可識(shí)別出更多變形，替 代和修改。參考圖3，執(zhí)行步驟1，提供襯底101。較佳地，所述襯底101是硅晶圓或 SOI (Silicon-On-Insulator,絕緣體上硅)。參考圖4，執(zhí)行步驟2，在襯底101上形成元件層。較佳地，所述元件層包括多個(gè)器 件 103。參考圖5，執(zhí)行步驟3，在元件層上形成層間介質(zhì)層211。所述層間介質(zhì)層211可由 硼磷硅玻璃(BPSG)、摻氟硅玻璃(FSG)、氧化物及其任意組合的電介質(zhì)材料制成。較佳地， 使用化學(xué)氣相沉積形成所述層間介質(zhì)層211，并且平整化所述層間介質(zhì)層211以形成平整 的表面區(qū)域。為了簡化附圖，下面的圖6到圖10省略了襯底和元件層。參考圖6，示出了步驟4圖形化的層間介質(zhì)層211。較佳的，通過光刻和刻蝕圖形 化所述層間介質(zhì)層211。所述圖形化的層間介質(zhì)層211中包括多個(gè)凹陷105，所述凹槽105 的深度是2000A 4000A,所述凹陷105類似雙大馬士革結(jié)構(gòu)，包括溝槽和孔洞，所述溝槽 的開口尺寸大于孔洞的開口尺寸，所述溝槽位于孔洞之上，所述溝槽圍成像素電極區(qū)域，所 述孔洞圍成連接結(jié)構(gòu)區(qū)域。在LCOS工作時(shí)，所述像素電極與透明電極之間的電壓用于控制 液晶的“開”和“關(guān)”狀態(tài)；所述連接結(jié)構(gòu)與其下方的其它金屬層連接，用于電連接像素電極 和下方的其它金屬層。再次參考圖6，示出了步驟4圖形化的層間介質(zhì)層211。圖形化層間介質(zhì)層211，在 形成像素電極區(qū)域和連接結(jié)構(gòu)區(qū)域的同時(shí)還形成了間隔115，所述間隔115用于隔離多個(gè)像素電極區(qū)域。同時(shí)參考圖7，執(zhí)行步驟5，在凹陷105內(nèi)形成襯里106。所述襯里106可以是諸如 氮化鈦，鈦/氮化鈦、氮化鉭、鉭/氮化鉭等的金屬層。襯里106用于阻擋，并且有助于粘附 覆蓋在襯里106上的材料。較佳的，通過濺射形成襯里106。對(duì)應(yīng)于不同的材料，襯里106 的厚度不同。較佳的，襯里106是氮化鈦并具有約IOOA或更小的厚度。參考圖8，執(zhí)行步驟6，在所述襯里上形成金屬層107。較佳的，通過電鍍工藝形成 金屬層107，所述金屬層107填充凹陷。在電鍍前，在襯里106上形成耔晶層(圖中未示 出)。電鍍工藝中，使用包含待鍍金屬層107的陽離子的電鍍液，將雙大馬士革結(jié)構(gòu)的凹陷 浸沒在所述電鍍液中，較佳的，將全部凹陷浸沒在所述電鍍液中，以同時(shí)在凹陷中電鍍形成 金屬層107。電源的負(fù)極電性連接至籽晶層，并且正極電性連接至待鍍金屬源，所述待鍍金 屬源由金屬層107的材料制成，通常，所述待鍍金屬源采用純度高于99. 99 %的金屬材料； 所述待鍍金屬源部分或完全浸沒到電鍍液中。依照具體實(shí)施例，所述金屬層107是鋁，所述 待鍍金屬源是高純度金屬鋁，電鍍液是硫酸鋁，電鍍生成的鋁層厚度是2000A至4000A。 電鍍材料具有良好的縫隙填充特性。電鍍材料填滿凹陷，電鍍生成的金屬層107基本平坦， 不具有空隙。較佳的，采用電化學(xué)工藝，當(dāng)然，存在其它變化、修改和替換。再次參考圖8，執(zhí)行步驟6，在所述襯里106上形成金屬層107。金屬層107填滿具 有雙大馬士革結(jié)構(gòu)的凹陷。填充在孔洞部分的金屬形成連接結(jié)構(gòu)117，填充在溝槽部分的金 屬形成像素電極113。參考圖9，示出了平坦化后的金屬層。為了去除電鍍工藝中在間隔115上形成的多 余的金屬，及為了平坦化像素電極113，執(zhí)行步驟7，平坦化金屬層。較佳的，采用化學(xué)機(jī)械 研磨(CMP)處理金屬層表面，直到暴露出間隔115的層間介質(zhì)層，同時(shí)經(jīng)過化學(xué)機(jī)械研磨， 像素電極113的上表面形成鏡面116。較佳的，所述鏡面116的反射率大于等于93%。參考圖10，執(zhí)行步驟8，在金屬層107表面形成保護(hù)層108。通過諸如過氧化氫，臭 氧/水的混合物等的氧化液體處理裸露的金屬層107表面以形成保護(hù)層108。氧化液體在 裸露的金屬層107上形成鈍化層(即保護(hù)層108)，以保護(hù)鏡面116。為了完成LC0S，還需要在保護(hù)層上形成具有液晶的夾層，包括在保護(hù)層上形成 液晶層；在液晶層上形成透光電極結(jié)構(gòu)；在透光電極上形成玻璃板。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以 意識(shí)到許多變化、修改和替換。參考圖11，是本發(fā)明的一種LCOS器件的示意圖。其中LCOS器件包括襯底101 ；位 于所述襯底101上的元件層，所述元件層包含多個(gè)器件103 ；位于所述元件層上的層間介質(zhì) 層211，所述層間介質(zhì)層211包括多個(gè)凹陷，所述凹陷類似雙大馬士革結(jié)構(gòu)，包括溝槽和孔 洞，所述溝槽的開口尺寸大于孔洞的開口尺寸，所述溝槽位于孔洞之上；位于所述層間介質(zhì) 層211中的金屬層，所述金屬層為通過電鍍工藝在雙大馬士革結(jié)構(gòu)的凹陷中填充金屬而形 成，填充于溝槽的金屬形成像素電極113，填充于孔洞的金屬形成連接結(jié)構(gòu)117，所述像素 電極通過連接結(jié)構(gòu)117和層間介質(zhì)層中的互聯(lián)結(jié)構(gòu)(圖中未示出)與器件103相連，所述 像素電極上表面是鏡面116 ；LCOS器件還包括覆蓋于所述鏡面上的保護(hù)層108。LCOS器件上面還依次包括液晶層、透明電極層及玻璃蓋板，以組成LCOS設(shè)備。實(shí) 際應(yīng)用中，光穿過玻璃蓋、透明電極，到達(dá)液晶層。元件層中的器件通過像素電極控制液晶 層的“開”和“關(guān)”狀態(tài)。液晶層處于關(guān)狀態(tài)時(shí)，不允許光透過，液晶層處于開狀態(tài)，允許光透過，透過液晶層的光從像素電極上表面的鏡面反射，并再次透過處于開狀態(tài)的液晶層。較 佳地，鏡面基本上沒有缺陷，鏡面的反射率大于等于93%。本發(fā)明提供的制造LCOS器件的方法先圖形化層間介質(zhì)層，在形成像素電極區(qū)域 和連接結(jié)構(gòu)區(qū)域的同時(shí)形成了像素電極區(qū)域之間的間隔，無需形成第二電介質(zhì)層，簡少了 工藝步驟。此外，所述方法向像素電極區(qū)域和連接結(jié)構(gòu)區(qū)域填充金屬，形成了像素電極和連 接結(jié)構(gòu)，所述方法在同一個(gè)工藝步驟中形成了像素電極和連接結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步簡少了工藝步馬聚ο更進(jìn)一步，通過電鍍工藝填充凹陷形成金屬層，電鍍材料具有良好的縫隙填充特 性，電鍍生成的金屬層表面較為平整，在平坦化工藝中采用常規(guī)的化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)即 可實(shí)現(xiàn)良好的鏡面，而不需要采用潤色拋光工藝，降低了制造難度。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù) 人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種制造硅基液晶器件的方法，其特征在于，所述方法包括提供襯底；在所述襯底 上形成元件層；在所述元件層上形成層間介質(zhì)層；圖形化所述層間介質(zhì)層，在層間介質(zhì)層 上形成多個(gè)凹陷；在所述凹陷內(nèi)形成襯里；在所述襯里上形成金屬層；平坦化所述金屬層； 在所述金屬層上形成保護(hù)層。
2.如權(quán)利要求1所述制造硅基液晶器件的方法，其特征在于，所述凹陷包括溝槽和孔 洞，所述溝槽的開口尺寸大于孔洞的開口尺寸，所述溝槽位于孔洞之上，所述溝槽圍成像素 電極區(qū)域，所述孔洞圍成連接結(jié)構(gòu)區(qū)域。
3.如權(quán)利要求1所述制造硅基液晶器件的方法，其特征在于，所述凹陷的深度是 2000A 4000A。
4.如權(quán)利要求1所述制造硅基液晶器件的方法，其特征在于，通過電鍍工藝在所述襯 里上形成金屬層。
5.如權(quán)利要求4所述制造硅基液晶器件的方法，其特征在于，所述金屬層是鋁。
6.如權(quán)利要求5所述制造硅基液晶器件的方法，其特征在于，所述電鍍工藝中的電鍍 液是硫酸鋁，待鍍金屬源是鋁。
7.如權(quán)利要求4所述制造硅基液晶器件的方法，其特征在于，所述電鍍工藝中將全部 凹陷浸沒在所述電鍍液中，在凹陷中同時(shí)電鍍形成金屬層。
8.如權(quán)利要求1所述制造硅基液晶器件的方法，其特征在于，通過光刻和刻蝕圖形化 所述層間介質(zhì)層。
9.如權(quán)利要求1所述制造硅基液晶器件的方法，其特征在于，所述方法還包括在金屬 層上形成保護(hù)層之后，在保護(hù)層上依次覆蓋液晶層、透明電極和玻璃蓋板。
10.一種硅基液晶器件，其特征在于，所述器件包括襯底；位于所述襯底上的元件層；位于所述元件層上的層間介質(zhì)層，所述層間介質(zhì)層包括多個(gè)凹陷，所述凹陷包括溝槽 和孔洞，所述溝槽的開口尺寸大于孔洞的開口尺寸，所述溝槽位于孔洞之上，所述溝槽圍成 像素電極區(qū)域，所述孔洞圍成連接結(jié)構(gòu)區(qū)域；位于所述凹陷上的襯里；位于所述襯里上的金屬層；位于所述金屬層上的保護(hù)層。
全文摘要
一種制造硅基液晶(Liquid Crystal On Silicon，LCOS)器件的方法，所述方法包括提供襯底；在所述襯底上形成元件層；在所述元件層上形成層間介質(zhì)層；圖形化所述層間介質(zhì)層，在層間介質(zhì)層上形成多個(gè)凹陷；在所述凹陷內(nèi)形成襯里；在所述襯里上形成金屬層；平坦化所述金屬層；在所述金屬層上形成保護(hù)層。所述方法簡化了制造過程。
文檔編號(hào)G02F1/1362GK102053431SQ20091019858
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月10日
發(fā)明者李衛(wèi)民, 黃河 申請(qǐng)人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司