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CN104516138B - 硅基液晶面板的制作方法 - Google Patents

硅基液晶面板的制作方法 Download PDF

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CN104516138B CN201310460926.4A CN201310460926A CN104516138B CN 104516138 B CN104516138 B CN 104516138B CN 201310460926 A CN201310460926 A CN 201310460926A CN 104516138 B CN104516138 B CN 104516138B
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Abstract

一种硅基液晶面板的制作方法，包括：提供半导体衬底；在半导体衬底上依次形成金属层、位于金属层上的保护层、位于保护层上的硬掩膜层；刻蚀所述硬掩膜层和保护层，在硬掩膜层和保护层中形成若干第一开口；以所述硬掩膜层和保护层为掩膜，沿第一开口刻蚀所述金属层，形成若干行列排布的金属块，相邻金属块之间具有第二开口，金属块的表面为光线反射面；形成覆盖硬掩膜层表面的隔离介质层，所述隔离介质层填充满第一开口和第二开口；平坦化所述隔离介质层，暴露出硬掩膜层的表面；去除所述硬掩膜层；采用灰化工艺去除所述保护层。防止金属块表面产生损伤缺陷，提高了像素结构的质量。

Description

硅基液晶面板的制作方法
技术领域
本发明涉及液晶面板领域，特别涉及一种硅基液晶面板的制作方法。
背景技术
LCOS(Liquid Crystal On Silicon)技术是2000年以后发展起来的一种新型的液晶显示技术，也称之为硅基液晶显示技术或反射式液晶显示技术。与传统的薄膜晶体管液晶面板(TFT-LCD)相比，硅基液晶显示面板具有高分辨力、高对比度、高开口率、低成本等优点。
图1～图6为现有硅基液晶显示面板形成过程的剖面结构示意图。
参考图1，提供半导体衬底101，在所述半导体衬底101上形成金属层102，所述金属层的材料为铝。
参考图2，刻蚀所述金属层102(参考图1)，形成若干分立的金属块103，所述金属块103的表面为光线的反射面。
参考图3，形成覆盖所述金属块103和半导体衬底101的绝缘介质材料层104，绝缘介质材料层104的形成工艺为高密度等离子体化学气相沉积，材料为氧化硅。
参考图4，平坦化所述绝缘介质材料层暴露出金属块103的表面，平坦化工艺为化学机械研磨，研磨时以金属块103表面为停止层。
参考图5，形成覆盖所述金属块103和绝缘介质材料层104表面的钝化层105。
参考图6，在所述钝化层105上形成液晶层106，在液晶层106上形成玻璃基板107。
现有的硅基液晶面板制作方法形成的金属块表面容易形成缺陷，影响了金属块的反射率。
发明内容
本发明解决的问题是在硅基液晶显示面板的制作过程中，防止在金属块表面产生缺陷。
为解决上述问题，本发明提供了一种硅基液晶显示面板的制作方法，包括：半导体衬底；在半导体衬底上依次形成金属层、位于金属层上的保护层、位于保护层上的硬掩膜层；刻蚀所述硬掩膜层和保护层，在硬掩膜层和保护层中形成若干第一开口；以所述硬掩膜层和保护层为掩膜，沿第一开口刻蚀所述金属层，形成若干行列排布的金属块，相邻金属块之间具有第二开口，金属块的表面为光线反射面；形成覆盖硬掩膜层表面的隔离介质层，所述隔离介质层填充满第一开口和第二开口；平坦化所述隔离介质层，暴露出硬掩膜层的表面；去除所述硬掩膜层；采用灰化工艺去除所述保护层。
可选的，所述保护层的材料为无定形碳。
可选的，所述保护层的形成工艺为化学气相沉积，采用的气体为乙炔和氮气，温度为300～500摄氏度，腔室压力8～10托。
可选的，所述保护层的厚度为300～500埃。
可选的，灰化工艺去除所述保护层采用的气体为O2，射频源功率为300～400W，腔室压力为5～8托，温度为100～200摄氏度，时间为大于120秒。
可选的，所述硬掩膜层为双层堆叠结构，包括第一掩膜层和位于第一掩膜层上的第二掩膜层，第一掩膜层和第二掩膜层的材料不相同。
可选的，所述第二掩膜层的材料为氧化硅，所述第一掩膜层的材料为氮化硅。
可选的，所述掩膜层和保护层中第一开口的形成过程为：在所述第二掩膜层表面形成图形化的光刻胶层；以所述图形化的光刻胶层为掩膜，刻蚀第二掩膜层，在第二掩膜层中形成第一子开口；去除所述图形化的光刻胶层；以第二掩膜层为掩膜，沿第一子开口刻蚀所述第一掩膜层和保护层，在第一掩膜层和保护层中形成第二子开口，第二子开口和第一子开口构成第一开口。
可选的，平坦化所述隔离介质层采用化学机械研磨或无掩膜回刻蚀工艺。
可选的，所述隔离介质层的形成工艺为高密度等离子化学气相沉积。
可选的，隔离介质层的材料为氧化硅。
可选的，采用灰化工艺去除所述保护层后，还包括：在金属块和隔离介质层表面形成钝化层。
可选的，所述钝化层的材料为氧化硅。
可选的，还包括：在钝化层上形成无机物导向膜；在无机物导向膜上形成液晶层；在液晶层上形成玻璃基板。
可选的，所述半导体衬底内形成有像素驱动电路，所述像素驱动电路与金属块相连。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明的硅基液晶显示面板的制作方法，首先在金属层形成保护层、位于保护层上的硬掩膜层，接着刻蚀所述硬掩膜层和保护层，在硬掩膜层和保护层中形成若干第一开口，沿第一开口刻蚀所述金属层，形成若干行列排布的金属块，相邻金属块之间具有第二开口，金属块的表面为光线反射面，然后形成覆盖硬掩膜层表面的隔离介质层，所述隔离介质层填充满第一开口和第二开口，接着平坦化所述隔离介质层，暴露出硬掩膜层的表面，最后去除所述硬掩膜层，采用灰化工艺去除所述保护层。保护层的存在，使得在形成隔离介质层时，防止高密度的等离子对金属块表面的损伤，另外，本发明的保护层可以采用灰化工艺去除，相对于湿法和干法去除工艺，也防止对金属块表面的损伤。
进一步，所述保护层的材料为无定形碳，无定形碳形成和去除时均不会对金属层表面有损伤。
进一步，所述硬掩膜层为双层堆叠结构，包括第一掩膜层和位于第一掩膜层上的第二掩膜层，第一掩膜层和第二掩膜层的材料不相同，使得第一掩膜层相对于第二掩膜层具有选择比，使得在第一掩膜层中形成第一子开口以及去除图形化的光刻胶层时，第二掩膜层仍覆盖在保护层的表面，以保证保护层的完整性。
附图说明
图1～图6为现有硅基液晶显示面板形成过程的剖面结构示意图；
图7～图18为本发明实施例硅基液晶显示面板的制作过程的结构示意图。
具体实施方式
研究发现，现有的硅基液晶面板的制作工艺形成的金属块表面容易产生刮伤、损伤等缺陷，降低了金属块表面的反射率，当光线经过玻璃基板和液晶层在金属块表面发生反射时，使得反射光线的角度、强度或偏振方向等会发生变化，不利于提高像素的质量。
进一步研究发现，金属块表面产生的刮伤、损伤等缺陷产生的原因主要有两方面：一方面，现有技术为了使绝缘介质层较好的填充满金属块之间的凹槽，一般采用高密度等离子化学气相沉积工艺形成绝缘介质材料层，在形成绝缘介质材料层的过程中，高密度的等离子容易轰击金属块的表面，对金属块的表面造成损伤；另一方面，在平坦化绝缘介质材料层时，研磨头也容易对金属块的表面产生刮伤或过研磨等缺陷，使得金属块表面的均匀性降低，另外研磨过程中，也容易产生研磨液的残留等缺陷。
为此，本发明提出一种硅基液晶显示面板的制作方法，防止了制作过程中对金属块的造成刮伤、损伤等缺陷，提高了像素的质量。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。在详述本发明实施例时，为便于说明，示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明的保护范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
图7～图18为本发明实施例硅基液晶显示面板的制作过程的结构示意图。
首先，请参考图7，提供半导体衬底201；在半导体衬底201上依次形成金属层202、位于金属层202上的保护层203、位于保护层203上的硬掩膜层。
所述半导体衬底201中形成有驱动电路，所述驱动电路用于驱动后续半导体衬底201上形成的像素结构工作，驱动电路与后续形成的金属块相连接。
所述半导体衬底201为多层堆叠结构，本实施例中，所述半导体衬底201包括半导体基底和位于半导体基底上的介质层，半导体基底中形成有若干CMOS器件，比如：晶体管等，介质层中形成有若干互联结构，互联结构与CMOS器件相连接，互联结构与CMOS器件构成驱动电路。需要说明的是，所述半导体衬底201中还可以形成其他用途的半导体器件。
所述金属层202后续用于形成金属块，所述金属层202可以通过沉积或溅射工艺形成。本实施例中，所述金属层202的材料为铝。
所述保护层203位于金属层202表面，所述保护层203一方面是在高密度等离子气相沉积工艺在形成隔离介质层时，保护金属块不会被高密度等离子损伤，另一方面是在去除硬掩膜层时作为停止层，防止去除硬掩膜层时对金属块的损伤。
所述保护层203材料应该具有一定的硬度，易于去除，在去除时不会损伤金属块，且与硬掩膜层材料不同的材料。本发明中的易于去除是指采用灰化工艺直接去除，灰化工艺去除相对于湿法(多采用酸性或碱性刻蚀溶液，容易对金属块产生腐蚀)或干法(多采用等离子的化学和物理轰击作用，也容易损伤金属块的表面)，损伤很小，并且不容易有刻蚀副产物残留(灰化时，刻蚀副产物为气体，直接排除刻蚀腔)。
本实施例中，所述保护层203的材料为无定形碳，无定形碳的形成工艺简单，可以采用灰化工艺直接去除，并且具有一定的硬度，因而在形成过程中和去除过程中都不会对金属层产生损伤。需要说明的是，所述保护层还可以采用其他合适的材料。
所述保护层203的厚度为300～500埃，形成工艺为化学气相沉积，采用的气体为乙炔和氮气，温度为300～500摄氏度，腔室压力8～10托。
所述硬掩膜层作为掩膜层和保护层，本实施例中，所述硬掩膜层为双层堆叠结构，包括第一掩膜层204和位于第一掩膜层204上的第二掩膜层205，第一掩膜层204和第二掩膜层205的材料不相同，使得第一掩膜层204相对于第二掩膜层205具有选择比，使得后续在第一掩膜层204中形成第一子开口以及去除图形化的光刻胶层时，第二掩膜层205仍覆盖在保护层203的表面，以保证保护层203的完整性。
本实施例中，所述第二掩膜层205的材料为氧化硅，所述第一掩膜层204的材料为氮化硅。在本发明的其他实施例中，所述第一掩膜层或第二掩膜层还可以采用其他合适材料，比如金属、半导体材料、金属化合物等。
接着，请参考图8和图9，在所述第二掩膜层205表面形成图形化的光刻胶层206；以所述图形化的光刻胶层206为掩膜，刻蚀第二掩膜层205，在第二掩膜层205中形成若干分立第一子开口207。
在第二掩膜层205上形成光刻胶层后，采用曝光和显影工艺图形化所述光刻胶层，形成图形化的光刻胶层206，图形化的光刻胶层206中具有若干开口，所述开口定义了在第二掩膜层205中形成的第一子开口207的位置和宽度。
刻蚀所述第二掩膜层205采用各向异性的等离子体刻蚀，等离子体刻蚀采用的气体为CxFy，比如CF4、C2F6、C4F8等。在刻蚀第二掩膜层205时，由于第二掩膜层205的材料相对于第一掩膜层204具有高的刻蚀选择比，使得第一子开口207底部的第一掩膜层204全部或部分保留，使得第一子开口207底部的保护层203被第一掩膜层204覆盖，在后续采用灰化工艺去除光刻胶层206时，防止第一子开口207底部的保护层203也被去除，使得保护层203保持完整性。
接着，请参考图10和图11，去除所述图形化的光刻胶层206(参考图9)；以第二掩膜层205为掩膜，沿第一子开口207刻蚀所述第一掩膜层204和保护层203，在第一掩膜层204和保护层203中形成若干分立的第二子开口208，第二子开口208和第一子开口207构成第一开口，第一开口暴露出金属层202的表面。
去除所述图形化的光刻胶层206采用灰化工艺。
去除所述图形化的光刻胶层206后，采用各向异性的等离子刻蚀工艺刻蚀所述第一掩膜层204和保护层203，形成第二子开口208，等离子体刻蚀采用的气体为CHxFy，比如CHF3、CH2F2等。
接着，请参考图12，以所述硬掩膜层和保护层203为掩膜，沿第一开口刻蚀所述金属层202(参考图11)，形成若干行列排布的金属块209，相邻金属块209之间具有第二开口210，金属块209的表面为光线反射面。
刻蚀所述金属层202采用各向异性的干法刻蚀工艺，采用的气体为Cl2或HBr等。
所述金属块209在半导体衬底201呈行列排布，金属块209作为像素结构的一部分。
接着，请参考图13，形成覆盖硬掩膜层表面的隔离介质层211，所述隔离介质层211填充满第一开口(包括第一子开口207和第二子开口208)和第二开口210(参考图12)。
隔离介质层211用于相邻金属块209之间的电学隔离。所述隔离介质层211的材料为氧化硅，为了达到更好的填充效果，所述隔离介质层211的形成工艺为高密度等离子体化学气相沉积。
本实施例中，由于金属块209的表面被保护层203和硬掩膜层覆盖，因此在形成隔离介质层211的过程中不会对金属块209的表面造成损伤。
接着，请参考图14，平坦化所述隔离介质层211(参考图13)，暴露出硬掩膜层的表面。
本实施例中，采用化学机械研磨平坦化所述隔离介质层211，以第一掩膜层204表面为停止层，第二掩膜层205材料与隔离介质层211材料相同，在研磨时被去除。采用第一掩膜层204表面为停止层，而不是采用保护层203表面作为停止层是原因是：保护层的厚度较薄，容易发生过研磨造成虽金属层损伤，另外，保护层材料为碳，碳的硬度等特性与隔离介质层211(氧化硅)材料的特性相近，不容易判断研磨的停止位置。
在本发明的其他实施例中，也可以将保护层为停止层，平坦化所述隔离介质层。
在本发明的其他实施例中，也可以采用无掩膜回刻蚀工艺平坦化所述隔离介质层。
参考图15，去除所述第二掩膜层204(参考图14)，暴露出保护层203的表面。
去除所述第二掩膜层204的工艺为湿法刻蚀，湿法刻蚀采用的溶液为磷酸或硝酸。去除第二掩膜层204时，由于金属块209的表面被保护层覆盖，金属块208的表面不会被酸性溶液腐蚀。
参考图16和17，采用灰化工艺去除所述保护层203(参考图15)；在金属块209和剩余的隔离介质层211表面形成钝化层212。
去除所述保护层203采用灰化工艺，灰化工艺去除所述保护层采用的气体为O2，射频源功率为300～400W，腔室压力为5～8托，温度为100～200摄氏度，时间为大于120秒，灰化工艺去除保护层203时，对金属块209表面的损失很小。
在去除保护层203后，形成覆盖所述金属块209的钝化层212，所述钝化层用于保护金属块的表面，防止后续形成的液晶等于金属块直接接触，所述钝化层采用透光的材料，比如所述钝化层212的材料可以为氧化硅。
最后，请参考图18，在形成钝化层212后，还可以在钝化层212上形成无机物导向膜(图中未示出)；在无机物导向膜上形成液晶层213；在液晶层213上形成玻璃基板214。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (15)

1.一种硅基液晶面板的制作方法，其特征在于，包括：
提供半导体衬底；
在半导体衬底上依次形成金属层、位于金属层上的保护层、位于保护层上的硬掩膜层；
刻蚀所述硬掩膜层和保护层，在硬掩膜层和保护层中形成若干第一开口；
以所述硬掩膜层和保护层为掩膜，沿第一开口刻蚀所述金属层，形成若干行列排布的金属块，相邻金属块之间具有第二开口，金属块的表面为光线反射面；
形成覆盖硬掩膜层表面的隔离介质层，所述隔离介质层填充满第一开口和第二开口；
平坦化所述隔离介质层，暴露出硬掩膜层的表面；
去除所述硬掩膜层；
采用灰化工艺去除所述保护层。
2.如权利要求1所述的硅基液晶面板的制作方法，其特征在于，所述保护层的材料为无定形碳。
3.如权利要求2所述的硅基液晶面板的制作方法，其特征在于，所述保护层的形成工艺为化学气相沉积，采用的气体为乙炔和氮气，温度为300～500摄氏度，腔室压力8～10托。
4.如权利要求2所述的硅基液晶面板的制作方法，其特征在于，所述保护层的厚度为300～500埃。
5.如权利要求4所述的硅基液晶面板的制作方法，其特征在于，灰化工艺去除所述保护层采用的气体为O2，射频源功率为300～400W，腔室压力为5～8托，温度为100～200摄氏度，时间为大于120秒。
6.如权利要求1所述的硅基液晶面板的制作方法，其特征在于，所述硬掩膜层为双层堆叠结构，包括第一掩膜层和位于第一掩膜层上的第二掩膜层，第一掩膜层和第二掩膜层的材料不相同。
7.如权利要求6所述的硅基液晶面板的制作方法，其特征在于，所述第二掩膜层的材料为氧化硅，所述第一掩膜层的材料为氮化硅。
8.如权利要求6所述的硅基液晶面板的制作方法，其特征在于，所述掩膜层和保护层中第一开口的形成过程为：在所述第二掩膜层表面形成图形化的光刻胶层；以所述图形化的光刻胶层为掩膜，刻蚀第二掩膜层，在第二掩膜层中形成第一子开口；去除所述图形化的光刻胶层；以第二掩膜层为掩膜，沿第一子开口刻蚀所述第一掩膜层和保护层，在第一掩膜层和保护层中形成第二子开口，第二子开口和第一子开口构成第一开口。
9.如权利要求1所述的硅基液晶面板的制作方法，其特征在于，平坦化所述隔离介质层采用化学机械研磨或无掩膜回刻蚀工艺。
10.如权利要求1所述的硅基液晶面板的制作方法，其特征在于，所述隔离介质层的形成工艺为高密度等离子化学气相沉积。
11.如权利要求10所述的硅基液晶面板的制作方法，其特征在于，隔离介质层的材料为氧化硅。
12.如权利要求1所述的硅基液晶面板的制作方法，其特征在于，采用灰化工艺去除所述保护层后，还包括：在金属块和隔离介质层表面形成钝化层。
13.如权利要求12所述的硅基液晶面板的制作方法，其特征在于，所述钝化层的材料为氧化硅。
14.如权利要求12所述的硅基液晶面板的制作方法，其特征在于，还包括：在钝化层上形成无机物导向膜；在无机物导向膜上形成液晶层；在液晶层上形成玻璃基板。
15.如权利要求1所述的硅基液晶面板的制作方法，其特征在于，所述半导体衬底内形成有像素驱动电路，所述像素驱动电路与金属块相连。
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