專利名稱：硅基液晶器件及其制造方法
技術領域：
本發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：
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。許多計算機終端和更小的顯示設備通常會依賴于液晶面板顯示器來輸出視頻、文本 以及其它可視特征。不幸的是，液晶面板通常產率較低，并且難以加大尺寸，難以滿足大尺 寸現實的需求。實際需求促進了顯示技術的發展，現有的顯示技術包括以下幾種一種是投影顯 示單元技術。投影顯示單元包括對應液晶顯示器(counterpart IXD)，它從所選像素元件輸 出光通過透鏡投影到更大的顯示器以創建移動影像、文本以及其它可視圖像。另一種技術 是“數字光處理” (DLP)，“數字光處理”依賴于成千上萬微小鏡子，小鏡子排列成800行，600 列，每個鏡子都裝有轉軸，每個轉軸都附有驅動器(actuator)，驅動器具有靜電能，它能夠 以較高頻率使每個鏡子繞軸傾斜。運動的鏡子能夠對光進行調制，經調制的光可以通過透 鏡進行傳輸，并且隨后顯示在顯示屏上。但是“數字光處理”很難制作，并且產率較低。還有另一種技術是硅基液晶(Liquid Crystal On Silicon, LCOS)技術。硅基液 晶技術包括形成高反射率的反射鏡，隨著液晶的“開”或“關”，光被反射鏡反射或阻擋，這樣 對光進行調制以產生圖像。在中國專利ZL02155295. 9中公開了一種制造硅基液晶器件的方法，首先參考圖 1，示出了其中硅基液晶器件的結構示意圖。所述硅基液晶器件包括像素單元陣列和焊墊 組，每一個像素單元均包括像素電極209，所述焊墊組包括多個焊墊205。像素電極209上 表面是高反射率的鏡面，用于反射透過液晶層的光。像素電極209與液晶層相連，向液晶層 施加像素電壓，以控制液晶分子的偏轉。所述焊墊205用于連接驅動電路和像素單元的開 關元件，以便于驅動電路通過開關元件控制各個像素單元的開關狀態。再參考圖2，示出了 該硅基液晶器件的剖面結構示意圖。其中，焊墊205通過多個焊墊插塞207與下層開關元 件相連，所述焊墊205較薄，在多個焊墊插塞207支撐下，焊墊205在后續的超聲或激光工 藝中受力不均，容易破碎或開裂。另外，所述專利公開的制造硅基液晶器件的方法中，在像素電極209形成后，還需 要其他工藝步驟形成焊墊205，制作過程較為復雜。因此，需要解決焊墊開裂問題和制造過程復雜的問題。
發明內容
本發明解決現有技術硅基液晶器件中焊墊容易開裂和制程復雜的問題。為解決上述問題，本發明提供一種制造硅基液晶器件的方法，所述方法包括提供 襯底；在所述襯底上形成元件層，所述元件層形成有多個MOS器件；在所述元件層上形成層間介質層，所述層間介質層中形成有與MOS器件的柵極電連接的第一互聯結構，與MOS器件 漏極電連接的第二互聯結構；圖形化所述層間介質層，在層間介質層中形成第一開口和第 二開口，所述第一開口暴露出第一互聯結構，所述第二開口暴露出第二互聯結構；向所述第 一開口和第二開口中填充導電材料，分別形成焊墊插塞和像素電極插塞；在所述焊墊插塞 上形成焊墊，在所述像素電極插塞上形成像素電極。可選的，在層間介質層中形成第一開口和第二開口包括刻蝕所述層間介質層，形 成第一溝槽，暴露出第一互聯結構，和形成第二溝槽，暴露出第二互聯結構；以及，向所述第 一開口和第二開口填充導電材料，分別形成焊墊插塞和像素電極插塞包括以導電材料填 滿第一溝槽和第二溝槽，分別形成焊墊插塞和像素電極插塞。可選的，所述焊墊插塞和所述焊墊的連接面與所述焊墊的面積比大于0. 9。可選的，在層間介質層中形成第一開口和第二開口包括刻蝕所述層間介質層，形 成第一溝槽和第二溝槽，并繼續刻蝕層間介質層，在第一溝槽和第二溝槽中心分別形成暴 露出第一互聯結構的第一通孔和暴露出第二互聯結構的第二通孔；向所述第一開口和第二 開口填充導電材料，分別形成焊墊插塞和像素電極插塞包括以導電材料填滿第一通孔和 第二通孔，分別形成焊墊插塞和像素電極插塞；以及，在所述焊墊插塞上形成焊墊，在所述 像素電極插塞上形成像素電極包括以導電材料填滿第一溝槽和第二溝槽，在第一溝槽中 形成位于焊墊插塞上的焊墊，在第二溝槽中形成位于像素電極插塞上的像素電極。可選的，所述焊墊插塞和所述焊墊的連接面與所述焊墊的面積比大于0. 9。可選的，在形成焊墊和像素電極之前，先在焊墊插塞和像素電極插塞上形成阻擋可選的，形成焊墊插塞和像素電極插塞的材料是鎢，形成焊墊和像素電極的材料是招。可選的，形成所述焊墊插塞、像素電極插塞、焊墊和像素電極的材料是鋁。相應的，本發明還提供一種硅基液晶器件，所述器件包括襯底；位于襯底上的元件層，所述元件層包括多個MOS器件；位于元件層上的層間介質 層，所述層間介質層中包括與MOS器件柵極電連接的焊墊插塞、與MOS器件漏極電連接的像 素電極插塞；位于焊墊插塞上與焊墊插塞相連的焊墊和位于像素電極插塞上與像素電極插 塞相連的像素電極；所述焊墊插塞和所述焊墊的連接面與所述焊墊的面積比大于0. 9。與現有技術相比，上述技術方案具有以下優點上述制造硅基液晶器件的方法通 過圖形化層間介質層，同時形成了第一開口和第二開口，之后，在所述第一開口中填充導電 材料形成焊墊插塞和像素電極插塞，然后在焊墊插塞上形成焊墊，在像素電極插塞上形成 像素電極。所述方法中可同時生成焊墊和像素電極，無需再增加其他工藝步驟形成焊墊，簡 化了制造方法。而上述硅基液晶硅基液晶器件中，硅基液晶所述焊墊插塞和所述焊墊的連接面與 所述焊墊的面積比大于0.9，這樣在大面積的焊墊插塞的支撐下，焊墊受力均勻，不易開裂。
圖1是現有技術中一種硅基液晶器件的結構示意圖；圖2是圖1所示硅基液晶器件的剖面結構示意圖3是本發明硅基液晶器件的一種實施例的剖面結構局部示意圖；圖4是本發明制造硅基液晶器件方法的一種實施方式的流程示意圖；圖5到圖9是本發明制造硅基液晶器件的第一實施例示意圖；圖10到圖12是本發明制造硅基液晶器件的第二實施例示意圖；圖13是本發明制造硅基液晶器件的第三實施例示意圖。
具體實施例方式本發明提供一種制造硅基液晶器件的方法，所述方法通過圖形化層間介質層，同 時形成了第一開口和第二開口，之后，在所述第一開口中填充導電材料形成焊墊插塞和像 素電極插塞，然后在焊墊插塞上形成焊墊，在像素電極插塞上形成像素電極。所述方法中可 同時生成焊墊和像素電極，無需再增加其他工藝步驟形成焊墊，簡化了制造方法。而上述硅基液晶硅基液晶器件中，硅基液晶所述焊墊插塞和所述焊墊的連接面與 所述焊墊的面積比大于0.9，這樣在大面積的焊墊插塞的支撐下，焊墊受力均勻，不易開裂。參考圖3，給出了本發明硅基液晶器件的一種實施例的剖面結構局部示意圖，所述 硅基液晶器件包括襯底101，所述襯底101是硅晶圓或SOKSilicon-On-Insulator，絕緣 體上硅)；位于襯底上101的元件層，所述元件層包括多個MOS器件103，所述MOS器件103 包括柵極、漏極和源極；位于元件層上的層間介質層111，所述層間介質層中111包括多個 互聯結構及與之相連的相應插塞。具體地說，第一插塞113通過互聯結構與MOS器件103 的柵極電連接，第二插塞115通過互聯結構與MOS器件103的漏極電相連(附圖3只簡單 示出插塞與MOS器件的電連接關系)。所述硅基液晶器件還包括位于第一插塞113上的焊 墊105和位于第二插塞115上的像素電極109。所述焊墊105與第一插塞113相連，其中所 述第一插塞113與焊墊105的連接面與焊墊105的面積比大于0. 9。由于第一插塞113與 焊墊105的連接面與焊墊105的面積比大于0. 9，焊墊105在大面積的第一插塞113的支撐 下，受力均勻，不易開裂。所述像素電極109與第二插塞115相連，所述像素電極109的上 表面是高反射的鏡面。所述硅基液晶器件還包括依次位于像素電極上方的液晶層116、透明 電極117和玻璃蓋板118。實際應用中，光穿過玻璃蓋板、透明電極，到達液晶層。外接驅動電路通過MOS器 件制液晶層的“開”和“關”狀態。當液晶層處于關狀態時，不允許光透過；當液晶層處于開 狀態，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 的液晶層。較佳地，反射鏡面基本上沒有缺陷，反射鏡面的反射率大于等于93%。圖4是本發明制造硅基液晶器件方法的一種實施方式流程示意圖，所述方法包 括步驟1，提供襯底；步驟2，在所述襯底上形成元件層，所述元件層形成有多個MOS器件；步驟3，在所述元件層上形成層間介質層，所述層間介質層中形成有與MOS器件的 柵極電連接的第一互聯結構，與MOS器件漏極電連接的第二互聯結構；步驟4，圖形化所述層間介質層，在層間介質層上形成第一開口和第二開口，第一
開口暴露出第一互聯結構，第二開口暴露出第二互聯結構；步驟5，向所述第一開口和第二開口中填充導電材料，分別形成焊墊插塞和像素電極插塞；步驟6，在所述焊墊插塞上形成焊墊，在所述像素電極插塞上形成像素電極。上述步驟順序提供了依照本發明實施例的一種方法。其他的例如增加步驟，移除 一個或多個步驟，或者以不同順序排列的一個或多個步驟的實施例不會背離權利要求所限 定的范圍。在本說明書下文中可以發現本方法和結構更詳細和具體的描述。參考圖5-圖9，示出了依照本發明制造硅基液晶器件的第一實施例示意圖。示意 圖僅僅是示例，不能用于限定權利要求的范圍。本領域技術人員可識別出更多變形，替代和 修改。執行步驟1，提供襯底101。較佳地，所述襯底101可以是硅晶圓或S0I。參考圖5，執行步驟2，在襯底101上形成元件層，所述元件層形成有多個MOS器件 103，所述MOS器件103包括柵極、漏極和源極。參考圖6，執行步驟3，在所述元件層上形成層間介質層211，所述層間介質層211 中形成有與MOS器件的柵極電連接的第一互聯結構(圖未示)，與MOS器件漏極電連接的第 二互聯結構(圖未示)。所述層間介質層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材料制成。可以使用化學氣相沉積形成所述層間介質層211， 并且平整化所述層間介質層211以形成平整的表面區域。所述互聯結構可以由諸如金屬、 多晶硅的導電材料制成。為了簡化附圖，圖7到圖13省略了襯底和元件層，并只示意出部 分層間介質層。參考圖7，執行步驟4，圖形化所述層間介質層211，在層間介質層211上形 成第一開口 413和第二開口 415，所述第一開口 413暴露出第一互聯結構311，所述第二開 口 415暴露出第二互聯結構312。具體地說，通過光刻和刻蝕圖形化所述層間介質層211， 形成第一溝槽，暴露出第一互聯結構311，和形成第二溝槽，暴露出第二互聯結構312。再參考圖8，執行步驟5，向所述第一開口 413和第二開口 415中填充導電材料，分 別形成焊墊插塞427和像素電極插塞428。所述導電材料可以是諸如鎢的金屬材料，向第一 開口 413和第二開口 415填充鎢可采用濺射工藝。參考圖9，在焊墊插塞427和像素電極插塞428上形成一層阻擋金屬層417，阻擋 金屬層417用于阻擋，并有助于粘附覆蓋其上的金屬。繼續參考圖9，執行步驟6，在所述焊墊插塞427上形成焊墊429，在所述像素電極 插塞428上形成像素電極431。具體地說，在阻擋層417上覆蓋金屬層，之后通過光刻和刻 蝕圖形化所述金屬層，在所述焊墊插塞427上形成焊墊429，在所述像素電極插428塞上形 成像素電極431。所述焊墊插塞427和所述焊墊429的連接面與所述焊墊429的面積比大 于0. 9。由于焊墊插塞427與焊墊429的連接面與焊墊429的面積比大于0. 9，焊墊429在 大面積的焊墊插塞427的支撐下，受力均勻，不易開裂。所述金屬層的材料可以是鋁或者其 他類似的金屬，可使用電鍍工藝或濺射工藝形成鋁。由于電鍍材料具有填充縫隙的特性，電 鍍工藝是本發明優選的實施方案。所述像素電極431的厚度可以是2000A 4000A。現有技術中先形成像素電極，之后再形成開口，填充開口形成焊墊插塞，最后形成 焊墊。本發明提供的制造硅基液晶器件的方法通過圖形化層間介質層，同時形成了第一開 口和第二開口，之后，在所述第一開口中填充導電材料形成焊墊插塞和像素電極插塞，然后 在焊墊插塞上形成焊墊，在像素電極插塞上形成像素電極。所述方法中可同時生成焊墊和 像素電極，無需再增加其他工藝步驟形成焊墊，簡化了制造方法。
本發明還提供一種制造硅基液晶器件方法的第二實施例。第二實施例與第一實施 例的步驟1至步驟3是相同的，為了簡化說明，下面只描述不相同的步驟。參考圖10，執行步驟4，圖形化所述層間介質層211，在層間介質層211中形成第一 開口 505和第二開口 503，第一開口 505暴露出第一互聯結構511，第二開口 503暴露出第二 互聯結構513。具體地，在層間介質層211中形成第一開口 505和第二開口 503包括刻蝕 所述層間介質層211，形成第一溝槽和第二溝槽，并繼續刻蝕層間介質層211，在第一溝槽 和第二溝槽中心分別形成暴露出第一互聯結構511的第一通孔和暴露出第二互聯結構513 的第二通孔。參考圖11，執行步驟5，向所述第一開口和第二開口中填充導電材料，分別形成焊 墊插塞528和像素電極插塞530。向所述第一開口和第二開口填充導電材料，分別形成焊墊 插塞528和像素電極插塞530包括以導電材料填滿第一通孔和第二通孔，分別形成焊墊插 塞528和像素電極插塞530。所述導電材料可以是鎢，也可以是其它類似金屬。通過濺射工 藝形成鎢。參考圖12，較佳地，在焊墊插塞528和像素電極插塞530上形成一層阻擋金屬層 517，阻擋金屬層517用于阻擋，并有助于粘附覆蓋其上的金屬。繼續參考圖12，執行步驟6，在所述焊墊插塞528上形成焊墊529，在所述像素電 極插塞530上形成像素電極531。具體地說，以導電材料填滿第一溝槽和第二溝槽，在第一 溝槽中形成位于焊墊插塞528上的焊墊529，在第二溝槽中形成位于像素電極插塞530上 的像素電極531。所述焊墊插塞528和所述焊墊529的連接面與所述焊墊529的面積比大 于0.9。所述導電材料是鋁，也可以是其它類似金屬。可以使用電鍍工藝或濺射工藝形成 鋁。由于電鍍材料具有填充縫隙的特性，所以電鍍工藝是本發明優選的實施方案。填滿第 一開口的溝槽和第二開口的溝槽后，通過光刻和刻蝕圖形化所述溝槽表面一定厚度的鋁在 焊墊插塞528上形成焊墊529，在所述像素電極插塞530上形成像素電極531。所述像素電 極531的厚度是2000A 4000A。參考圖13，示出了本發明制造硅基液晶器件的第三實施例示意圖。本實施例與第 二實施例的不同在于，向通孔和溝槽中填充的材料相同的，例如都是鋁，采用諸如濺射的方 法形成鋁。鋁填滿通孔后繼續填充溝槽。之后光刻和刻蝕圖形化所述溝槽表面一定厚度的 鋁，去除多余鋁，形成焊墊629和像素電極631。本實施例中填充通孔和溝槽的材料相同，不需要形成阻擋金屬層。更進一步地，不 需要更換靶材，在同一工藝步驟中完成填充開口的過程，從而進一步簡化制作方法。所述制造硅基液晶器件的方法后續制程中，還需要對像素電極表面進行諸如化學 機械研磨(CMP)等的表面處理工藝，以形成反射鏡面。硅基液晶以及，在像素電極鏡面上依次覆蓋液晶層、透明電極層及玻璃蓋板。雖然 本發明己以較佳實施例披露如上，但本發明并非限定于此。任何本領域技術人員，在不脫離 本發明的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護范圍。
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權利要求
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，所述元件層形成有多個MOS器件； 在所述元件層上形成層間介質層，所述層間介質層中形成有與MOS器件的柵極電連接 的第一互聯結構，與MOS器件漏極電連接的第二互聯結構；圖形化所述層間介質層，在層間介質層中形成第一開口和第二開口，所述第一開口暴 露出第一互聯結構，所述第二開口暴露出第二互聯結構；向所述第一開口和第二開口中填充導電材料，分別形成焊墊插塞和像素電極插塞； 在所述焊墊插塞上形成焊墊，在所述像素電極插塞上形成像素電極。
2.如權利要求1所述的制造硅基液晶器件的方法，其特征在于，在層間介質層中形成 第一開口和第二開口包括刻蝕所述層間介質層，形成第一溝槽，暴露出第一互聯結構，和 形成第二溝槽，暴露出第二互聯結構；以及，向所述第一開口和第二開口填充導電材料，分別形成焊墊插塞和像素電極插塞 包括以導電材料填滿第一溝槽和第二溝槽，分別形成焊墊插塞和像素電極插塞。
3.如權利要求2所述的制造硅基液晶器件的方法，其特征在于，所述焊墊插塞和所述 焊墊的連接面與所述焊墊的面積比大于0. 9。
4.如權利要求1所述的制造硅基液晶器件的方法，其特征在于，在層間介質層中形成 第一開口和第二開口包括刻蝕所述層間介質層，形成第一溝槽和第二溝槽，并繼續刻蝕層 間介質層，在第一溝槽和第二溝槽中心分別形成暴露出第一互聯結構的第一通孔和暴露出 第二互聯結構的第二通孔；向所述第一開口和第二開口填充導電材料，分別形成焊墊插塞和像素電極插塞包括 以導電材料填滿第一通孔和第二通孔，分別形成焊墊插塞和像素電極插塞；以及，在所述焊墊插塞上形成焊墊，在所述像素電極插塞上形成像素電極包括以導電 材料填滿第一溝槽和第二溝槽，在第一溝槽中形成位于焊墊插塞上的焊墊，在第二溝槽中 形成位于像素電極插塞上的像素電極。
5.如權利要求4所述的制造硅基液晶器件的方法，其特征在于，所述焊墊插塞和所述 焊墊的連接面與所述焊墊的面積比大于0. 9。
6.如權利要求2至5任一項所述的制造硅基液晶器件的方法，其特征在于，在形成焊墊 和像素電極之前，先在焊墊插塞和像素電極插塞上形成阻擋金屬層。
7.如權利要求1所述制造硅基液晶器件的方法，其特征在于，形成焊墊插塞和像素電 極插塞的材料是鎢，形成焊墊和像素電極的材料是鋁。
8.如權利要求1所述的制造硅基液晶器件的方法，其特征在于，形成所述焊墊插塞、像 素電極插塞、焊墊和像素電極的材料是鋁。
9.一種硅基液晶器件，所述器件包括 襯底；位于襯底上的元件層，所述元件層包括多個MOS器件；位于元件層上的層間介質層，所述層間介質層中包括與MOS器件柵極電連接的焊墊插 塞、與MOS器件漏極電連接的像素電極插塞；位于焊墊插塞上與焊墊插塞相連的焊墊和位于像素電極插塞上與像素電極插塞相連的像素電極； 其特征在于，所述焊墊插塞和所述焊墊的連接面與所述焊墊的面積比大于0. 9。
全文摘要
一種硅基液晶器件及其制造方法，所述方法包括提供襯底；在所述襯底上形成元件層，所述元件層形成有多個MOS器件；在所述元件層上形成層間介質層，所述層間介質層中形成有與MOS器件的柵極電連接的第一互聯結構，與MOS器件漏極電連接的第二互聯結構；圖形化所述層間介質層，在層間介質層中形成第一開口和第二開口，所述第一開口暴露出第一互聯結構，所述第二開口暴露出第二互聯結構；向所述第一開口和第二開口中填充導電材料，分別形成焊墊插塞和像素電極插塞；在所述焊墊插塞上形成焊墊，在所述像素電極插塞上形成像素電極。所述制造硅基液晶器件的方法簡化了制作流程。由所述方法制造的硅基液晶器件具有較高的可靠性。
文檔編號H01L23/528GK102074505SQ200910199230
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月20日 優先權日2009年11月20日
發明者任自如, 李海艇, 韓軼男, 黃河 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司