硅基液晶显示芯片制造方法及硅基液晶显示芯片

摘要

本发明公开了一种硅基液晶显示芯片制造方法及硅基液晶显示芯片，方法包括：在衬底上淀积第一介电层；刻蚀第一介电层形成第一开口结构；淀积第一金属层填充第一开口结构形成焊盘通孔塞，刻蚀第一金属层形成焊盘结构；在第一金属层上淀积第二介电层和第三介电层；刻蚀第三介电层形成第二开口结构；刻蚀第一介电层和第二介电层，形成第三开口结构；淀积第二金属层填充第三开口结构和第二开口结构，形成像素电极通孔塞和像素电极结构；刻蚀第三介电层和第二介电层露出焊盘结构，完成硅基液晶显示芯片的制造。本发明可以使芯片焊盘结构位置低于像素电极位置，芯片整体平整度得到大幅度提高，从而可以精确控制液晶厚度，提高硅基液晶显示芯片性能。

说明书

技术领域

本发明属于集成电路制造及液晶显示技术领域，具体涉及一种硅基液晶显示芯片制造方法及硅基液晶显示芯片。

背景技术

硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon，简称LCoS)微显示芯片是以半导体集成电路制造工艺为基础，在硅上面制造集成电路后，在芯片上面制造一层液晶，形成可以显示的微小芯片，其具有高集成度，高开口率，高分辨率，低功耗等优势。

液晶的特性要求在硅上面制作的芯片应具有非常高的平整度，具体而言除了芯片像素电极区域本身要有很高的平整度，且芯片其他区域也能够保证足够的平整度，且其他区域(如焊盘)和像素的高度差需要尽可能小，这样在后续灌注液晶过程中才能够精确控制液晶厚度。在工艺线宽在130nm线宽及以下的标准CMOS工艺中，金属互连线通常采用铜而不是铝，芯片焊盘采用厚铝，工艺制程通常是完成硅基底以及互连线制造后，先制作像素电极，最后再制作芯片焊盘，最后刻蚀像素电极区域的介质层，露出像素电极，这样就导致像素电极区域位置会芯片会比焊盘区域要低很多，导致整个芯片的不平整，在后续灌注液晶时，像素区域的液晶厚度变得不可控，过大的液晶厚度会严重影响微显示芯片的显示效果，使芯片性能变差。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种硅基液晶显示芯片制造方法及硅基液晶显示芯片，可以使芯片焊盘结构位置低于像素电极结构位置，芯片整体平整度得到大幅度提高，从而可以精确控制液晶厚度，提高硅基液晶显示芯片性能。

为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种硅基液晶显示芯片制造方法，包括：

提供衬底，所述衬底上设有显示芯片驱动电路；

在所述衬底上淀积第一介电层；

刻蚀所述第一介电层，形成第一开口结构；

淀积第一金属层填充所述第一开口结构形成焊盘通孔塞，刻蚀所述第一金属层形成焊盘结构；

在所述第一金属层上依次淀积第二介电层和第三介电层；

刻蚀所述第三介电层形成第二开口结构；

刻蚀所述第一介电层和第二介电层，露出衬底中显示芯片驱动电路顶层的信号连线层，形成第三开口结构；

淀积第二金属层填充所述第三开口结构和第二开口结构，形成像素电极通孔塞和像素电极结构；

刻蚀所述第三介电层和第二介电层露出所述焊盘结构，完成硅基液晶显示芯片的制造。

可选地，所述焊盘结构的材料为铝或铜铝合金。

可选地，所述像素电极结构的材料为铜。

可选地，所述在所述衬底上淀积第一介电层步骤之后还包括：对所述第一介电层做平坦化工艺处理。

可选地，所述在所述第一金属层上依次淀积第二介电层和第三介电层步骤之后还包括：对所述第三介电层做平坦化工艺处理。

可选地，所述衬底为硅衬底。

第二方面，本发明提供了一种硅基液晶显示芯片，包括：

衬底，所述衬底上设有显示芯片驱动电路；

第一介电层，覆盖在所述衬底上，设有第一开口结构和第一通孔；

第二介电层，覆盖在所述第一介电层上，设有与第一通孔位置对应且径向尺寸相同的第二通孔，其与第一通孔共同构成第三开口结构；

第三介电层，覆盖在所述第二介电层上，设有与第二通孔位置对应的第二开口结构，所述第二开口结构的径向尺寸大于第二通孔的径向尺寸；

焊盘结构，部分设于所述第一开口结构内，且与显示芯片驱动电路的信号连线层相连；部分与所述第二介电层接触，其远离第一介电层的一侧设有焊盘开口，所述焊盘结构上远离第一介电层的端面低于所述第二介电层上远离第一介电层的端面；

像素电极通孔塞，设于所述第三开口结构内，且与显示芯片驱动电路的信号连线层相连；

像素电极，设于所述第二开口结构内。

可选地，所述焊盘结构的材料为铝或铜铝合金。

可选地，所述像素电极结构的材料为铜。

可选地，所述衬底为硅衬底。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明提出一种硅基液晶显示芯片制造方法，可以使芯片焊盘结构位置低于像素电极结构位置，芯片整体平整度得到大幅度提高，从而可以精确控制液晶厚度，提高硅基液晶显示芯片性能。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1为本发明一种实施例的硅基液晶显示芯片制造方法流程图；

图2为与步骤S1对应的硅衬底剖视图；

图3为与步骤S2对应的硅衬底剖视图；

图4为与步骤S3对应的硅衬底剖视图；

图5为与步骤S4对应的硅衬底剖视图；

图6为与步骤S5对应的硅衬底剖视图；

图7为与步骤S6对应的硅衬底剖视图；

图8为与步骤S7对应的硅衬底剖视图；

图9为与步骤S8对应的硅衬底剖视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

实施例1

如图1所示，本发明实施例中提供了一种硅基液晶显示芯片制造方法，包括以下步骤：

S1：提供衬底，所述衬底上设有显示芯片驱动电路；在具体实施过程中，所述衬底可以选用硅衬底；

S2：在所述衬底上淀积第一介电层；

S3：刻蚀所述第一介电层，露出衬底中显示芯片驱动电路顶层的信号连线层，形成焊盘通孔塞所需的第一开口结构，；

S4：淀积第一金属层填充所述第一开口结构形成焊盘通孔塞，刻蚀所述第一金属层形成焊盘结构；

S5：在所述第一金属层上依次淀积第二介电层和第三介电层；

S6：刻蚀所述第三介电层形成第二开口结构；刻蚀所述第一介电层和第二介电层，露出衬底中显示芯片驱动电路顶层的信号连线层，形成第三开口结构；

S7：淀积第二金属层填充所述第三开口结构和第二开口结构，形成像素电极通孔塞和像素电极结构；

S8：刻蚀所述第三介电层和第二介电层露出所述焊盘结构，完成硅基液晶显示芯片的制造。

参见图2，本发明的硅基液晶显示芯片制造方法作用于衬底100上，衬底100可以选用标准CMOS工艺来制造，内含有显示芯片驱动电路，本实施例中，衬底100的顶层为信号连线层200(即金属层)，该信号连线层200是显示芯片驱动电路制造在硅衬底上面的最顶层(该层为显示芯片驱动电路的信号连线层)，该信号连线层200一部分用于通过像素电极通孔塞连接到像素电极结构，另一部分用于通过焊盘通孔塞连接到焊盘结构；

参见图3，本发明的硅基液晶显示芯片制造方法首先进行步骤S2，在衬底100上淀积第一介电层101，并进行平坦化工艺处理(CMP)；

参见图4，图4为完成步骤S3以后的剖面图，刻蚀所述第一介电层101，露出衬底中显示芯片驱动电路顶层的信号连线层200，形成焊盘通孔塞所需的第一开口结构201；

参见图5，图5为完成步骤S4的剖面图，在完成步骤S3以后，在所述第一介质层101表面淀积第一金属层填充所述第一开口结构201，形成焊盘通孔塞202，刻蚀所述第一金属层，形成焊盘结构203；所述第一金属层的材料可以是铝或铜铝合金；

参见图6，图6为完成步骤S5的剖面图，完成步骤S5后淀积第二介电层102，对所述第二介电层102进行平坦化工艺处理(CMP)，然后在所述第二介电层102上面淀积第三介电层103，然后对第三介电层103进行平坦化处理(CMP)；

参见图7，图7为完成步骤S6的剖面图，刻蚀所述第三介电层103形成需要制造像素电极结构的第二开口结构205，刻蚀所述第一介电层101和第二介电层102，露出信号连线层200，形成像素电极通孔塞所需的第三开口结构204；

参见图8，图8为完成步骤S7的剖面图，在所述第三介电层103表面淀积第二金属层(金属铜)，填充所述第三开口结构204和第二开口结构205，最后进行CMP处理，形成像素电极通孔塞206和像素电极结构207；具体地，在对第三介电层103淀积金属铜时，具体包括以下步骤：首先使用CVD(化学气相沉淀)在第三开口结构204和第二开口结构205表面形成一层连续的Cu种子层，然后采用电镀法生长铜，形成一定的厚度，此时会填满第三开口结构204和第二开口结构205，最后CMP掉多余的铜。

参见图9，图9为完成步骤S8的剖面图，刻蚀所述第三介电层103和第二介电层102以形成焊盘开口208，最终露出焊盘结构203。

综上所述，通过在制造像素电极结构之前先完成焊盘结构的制造，可以确保焊盘结构位置低于像素电极结构的位置，使整个芯片有更好的平整度，对于最终制作的液晶芯片性能有明显提升。

实施例2

本发明实施例中提供了一种硅基液晶显示芯片，如图9所示，包括：

衬底100，所述衬底100上设有显示芯片驱动电路；

第一介电层101，覆盖在所述衬底100上，设有第一开口结构201和第一通孔；

第二介电层102，覆盖在所述第一介电层101上，设有与第一通孔位置对应且径向尺寸相同的第二通孔，其与第一通孔共同构成第三开口结构204；

第三介电层103，覆盖在所述第二介电层102上，设有与第二通孔位置对应的第二开口结构205，所述第二开口结构205的径向尺寸大于第二通孔的径向尺寸；

焊盘结构203，部分设于所述第一开口结构201内，且与显示芯片驱动电路的信号连线层200相连；部分与所述第二介电层102接触，其远离第二介电层102的一侧设有焊盘开口208，所述焊盘结构203上远离第一介电层101的端面低于所述第二介电层102上远离第一介电层101的端面；

像素电极通孔塞206，设于所述第三开口结构204内，且与显示芯片驱动电路的信号连线层200相连；

像素电极207，设于所述第二开口结构205内。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述焊盘结构203的材料为铝或铜铝合金。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述像素电极结构207的材料为铜。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述衬底100为硅衬底。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。