close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY4441

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 4441
(13)
C1
7
(51) H 01L 21/02,
(12)
G 02F 1/13
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
ПЛАНАРИЗИРУЮЩЕЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ ПОДЛОЖЕК И СПОСОБ ЕГО
ИЗГОТОВЛЕНИЯ
(21) Номер заявки: a 19980741
(22) 1998.08.05
(46) 2002.06.30
(71) Заявители: Коновалов В.А., Муравский А.А.,
Минько А.А., Яковенко С.Е. (BY)
(72) Авторы: Коновалов В.А., Муравский А.А.,
Минько А.А., Яковенко С.Е. (BY)
(73) Патентообладатели: Коновалов
Виктор
Алексеевич, Муравский Анатолий Александрович, Минько Анатолий Антонович,
Яковенко Сергей Евгеньевич (BY)
BY 4441 C1
(57)
1. Планаризующее покрытие для подложек с активными и пассивными элементами, в том числе с масками светофильтров и/или активной матрицей подложки ЖК дисплея, представляющее собой слой, нанесенный поверх предварительно сформированных на подложке элементов, отличающееся тем, что слой выполнен из полимерного материала, а его наружная поверхность выполнена рельефной.
2. Покрытие по п. 1, отличающееся тем, что наружная поверхность слоя имеет разновысокие участки.
Фиг. 1
3. Покрытие по п. 2, отличающееся тем, что наружная поверхность слоя имеет выступы, высота которых
равна заданному расстоянию между поверхностями двух соседних подложек.
BY 4441 C1
4. Покрытие по п. 2, отличающееся тем, что хотя бы часть наружной поверхности слоя выполнена с наклоном.
5. Способ изготовления планаризирующего покрытия для подложек, заключающийся в нанесении слоя на
поверхность подложки, в том числе поверх ранее сформированных на ней активных и пассивных элементов,
отличающийся тем, что нанесение слоя осуществляют прикладывая к подложке форму, обращенную к ней
поверхностью с предварительно выполненным рельефом, одновременно создавая зазор между поверхностью
подложки и формой, заполняют его полимерным материалом, после отверждения которого форму снимают.
6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что используют форму, на поверхности которой предварительно
формируют выступы, высота которых равна толщине планаризирующего покрытия.
7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что формирование выступов осуществляют на участках, предназначенных для выполнения сквозных отверстий в планаризирующем покрытии.
8. Способ по п. 5, отличающийся тем, что используют форму, на поверхности которой предварительно
формируют выемки, глубину которых выбирают равной заданному расстоянию между поверхностями двух
соседних подложек.
9. Способ по п. 5, отличающийся тем, что используют форму, у которой хотя бы часть поверхности выполнена с наклоном.
(56)
US 5767827 A, 1998.
H.C. HUANG, Y.T. WONG, SID Digest 27, 685, 1996.
Изобретение относится к области электроники и может быть использовано при создании различных микроэлектронных устройств.
При проведении повторных процессов нанесения различных покрытий и создания рисунка на них на поверхности подложки возникает сложный рельеф, который существенно снижает качество (электрические и
другие функционально важные параметры) каждого последующего слоя. Чтобы избежать этого, подложки,
после проведения ряда стадий, планаризуют.
Известны различные способы планаризации подложек и получающиеся планаризующие покрытия [1]. В
простейшем варианте на пластину после создания требуемого рисунка, методом центрифугирования наносят
достаточно толстую полимерную диэлектрическую пленку, которая сглаживает неровности рельефа и предотвращает тем самым возможность возникновения в последующем дефектов, например, ориентации жидкого кристалла. При этом частично уменьшается и перепад высот выравниваемого рельефа.
Наиболее близкими по технической сущности как к заявляемому покрытию так и к заявляемому способу
являются покрытие и способ [2], в котором планаризующим покрытием является диэлектрический слой, после нанесения которого, для более тщательной его планаризации, вплоть до достижения оптического качества обрабатываемой поверхности, проводят его полировку механо-химическим методом. Таким образом удается снизить перепад высот рельефа до 30 нм. Соответственно устройства, полученные с применением
данного покрытия и способа планаризации, отличаются высокими электрическими и оптическими качествами.
Недостатком данного технического решения является его трудоемкость. Механо-химичсская полировка
столь тонких покрытий требует постоянного контроля их толщины по всей полируемой поверхности. Увеличить же толщину планаризующей пленки зачастую невозможно, так как в последующем в ней необходимо
сделать отверстия для электрического контакта с предыдущими слоями и, в частности, с управляющими
тонкопленочными транзисторами в ЖК устройствах. Как следствие сложности процесса обработки, уменьшается и выход годных устройств.
Задачей настоящего изобретения является создание простых планаризующего покрытия и способа его
создания за счет сокращения количества операций без потери качества планаризации поверхности подложек
и, соответственно, без потери оптического качества устройств, использующих их.
Указанная задача решается за счет того, что планаризующее покрытие для подложек выполнено из полимерного материала, а наружная поверхность его выполнена рельефной.
Рельеф наружной поверхности может представлять собой разновысокие участки, выступы, высота которых равна расстоянию между поверхностями двух соседних подложек, участки, выполненные с наклоном.
Указанная задача в способе изготовления планаризующего покрытия для подложек решается за счет того,
что нанесение на подложку слоя осуществляют, прикладывая к подложке форму, обращенную к подложке
поверхностью с требуемым рельефом, одновременно создавая зазор между ней и поверхностью подложки,
заполняют зазор полимерным материалом, после отверждения которого форму снимают.
Плоскостность планаризуемой по предлагаемому способу поверхности определяется, в первую очередь,
плоскостностью поверхности формы, обращенной к подложке, которая, в свою очередь, обычными методами механической полировки может быть доведена до оптического качества. Однако в отличие от известных
2
BY 4441 C1
методов, когда полируют само покрытие, форму полируют один раз и при этом не требуется соблюдения
предосторожностей, чтобы не повредить рисунок, нанесенный на подложке.
Толщина создаваемого по предлагаемому способу планаризующего покрытия играет двоякую роль в качестве планаризации. С одной стороны, чем больше толщина - тем лучше выравниваются мелкие неровности
за счет перераспределения полимерной массы по площади подложки и тем менее искажается поверхность
планаризующего покрытия за счет усадки полимера. С другой стороны, чем толще слой выравнивающего
полимера, тем сложнее выдержать его толщину постоянной по площади подложки. Такая неравномерность
толщины слоя полимера может затруднить создание, например, однородного по толщине жидкокристаллического слоя в последующем. Разумный компромисс между обоими пределами и определяет требуемую
толщину выравнивающего слоя.
В качестве материала планаризующего покрытия можно использовать различные полимерные вещества,
в том числе как термо-, так и фотополимеризуемые вещества.
Предлагаемый способ можно комбинировать с другими процессами, применяемыми при создании электронных устройств. Например, совместить с процессом нанесения спейсеров, которые в последующем будут
задавать зазор между подложками ЖК устройств. Можно выполнить на поверхности формы выступы, которые при прижатии формы к подложке будут приходить в непосредственный контакт с электродами. После
полимеризации планаризующего покрытия в этих местах останутся отверстия в нем, через которые будет
осуществляться электрический контакт между подводящими электродами и электродами, нанесенными на
поверхность покрытия. При этом отпадает необходимость в проведении дополнительной (фотолитографии,
применяемой для создания подобных отверстий при других методах планаризации.
В заявляемом изобретении "планаризация" означает не только выравнивание рельефа, но и создание другого рельефа требуемой формы, улучшающего оптические свойства конечного устройства. Так, например, в
ряде случаев, для достижения высокого контраста изображения требуется задавать толщину d жидкокристаллического слоя, исходя из определенной величины соотношения ∆nd/λ, в которое входят двулучепреломление ∆n жидкого кристалла и длина волны λ [3]. Для каждой длины волны это соотношение задает свое
оптимальное значение толщины жидкокристаллического слоя. Соответственно, выравнивая неровности
рельефа по предлагаемому изобретению можно одновременно задавать в области каждого цветного фильтра
такую толщину выравнивающего слоя, чтобы толщина жидкокристаллического слоя в последующем была
оптимальной. Все эти дополнительные конструктивные решения можно комбинировать друг с другом произвольным образом. Заявляемые способ и устройство представлены на чертежах.
На фиг. 1 представлен пример схемы основных этапов предлагаемого способа (I - III) и изделие с заявляемым покрытием (IV).
На фиг. 2 представлен поперечный разрез формы с выемками для получения спейсеров (а) и подложки с
планаризующим покрытием со спейсорами (б).
На фиг. 3 представлен поперечный разрез формы с выступами для задания зазора между формой и подложкой (а), поперечный разрез подложки с планаризующим покрытием с отверстиями в нем для создания
электрического контакта (б), и поперечный разрез подложки с сформированными на ней активными элементами и межэлектродными контактами (в).
На фиг. 4 представлен поперечный разрез формы с профилем и подложки с планаризующим слоем,
имеющим различную толщину в области различных цветных фильтров.
Заявляемое планаризующее покрытие 1 представлено на чертежах размещенным на подложке 2. На
фиг. 1 (IV) представлена подложка 2, с нанесенными на нее элементами: цветными фильтрами 3, 4, 5 и черной маской 6.
Рельеф наружной поверхности покрытия 1 может представлять собой разновысокие участки 7 (фиг. 4),
выступы 8, высота которых равна расстоянию между поверхностями двух соседних подложек, как показано
на фиг. 2 и 4, участки, выполненные с наклоном. Могут быть выполнены так же сквозные отверстия 9, как
показано на фиг. 3(б) и (в). Эти отверстия размещены так, что они позволяют выполнить соединения, например, между истоком 10 тонкопленочного транзистора 11 и электродом 12, предназначенным для управления
жидким кристаллом.
Пооперационное изложение заявляемого способа проиллюстрировано на фиг.1 (I-III).
На фиг. 1(I) представлена подложка 2, с нанесенными на нее элементами: цветными фильтрами 3, 4, 5 и
черной маской 6.
На фиг. 1(II) представлена операция размещения на готовой подложке 2 частиц 13, задающих зазор между формой 14 и подложкой 2 (спейсоров).
На фиг. 1(III) представлена операция прикладывания формы 14 к подложке 2.
Предварительно выполняют необходимый рельеф на поверхности формы 14. Этот рельеф может представлять собой выемки 15, глубину которых выбирают равной заданному расстоянию между поверхностями
двух соседних подложек (фиг. 2 и 4), либо выступы 16, высоту которых выбирают равной толщине планаризующего покрытия. Выступы 16 размещают на участках, предназначенных для выполнения сквозных отверстий
9 в планаризующем покрытии 1.
3
BY 4441 C1
Образованный между формой 14 и подложкой 2 зазор 17 заполняют полимерным материалом. В качестве
материала планаризующего покрытия можно использовать различные полимерные вещества, в том числе как
термо-, так и фотополимеризуемые вещества.
Форму 14 с подложки 2 снимают после отверждения полимерного материала и формирования слоя планаризующего покрытия 1, как показано на фиг. 1 (IV).
В соответствии с заявляемым способом были планаризованы стеклянные подложки 2 толщиной 0,5 - 2
мм и линейными размерами от 1 см до нескольких дециметров с нанесенными на них цветными фильтрами
3, 4, 5 и черной маской 6. Для этого предварительно изготавливали форму 14 по эскизу, приведенному на
фиг. 1(II). Форма представляет собой параллелепипед, одну из сторон которого отполировали. В качестве
материала для изготовления формы брали, например, стекло. Размер формы выбирали не менее размера
планаризуемой области. Толщина формы произвольная и в нашем случае составляла 4 мм. Степень чистоты
и плоскостности полировки формы определялась требованиями к планарности подложки. В нашем случае
форму полировали с точностью λ/10. Для уменьшения в последующем адгезии поверхность формы обрабатывали слабоадгезивным материалом, например производными силоксана.
Затем форму 14 прижимали к подложке 2 и полученный воздушный зазор 17 капиллярными силами заполняли полимерным материалом, например композицией на основе винилбутираля. После окончания процесса его полимеризации форму 14 снимают и планаризованную поверхность очищают от антиадгезионного
материала химическими растворителями.
Сила прижатия формы 14 к подложке 2 должна обеспечивать примерную равномерность воздушного зазора по площади пластины. В нашем примере форму 14 прижимали к подложке 2 собственным весом. Для
задания однородного зазора 17 между формой 14 и подложкой 2 (что облегчает заполнение его планаризующим материалом) можно использовать частицы 13 соответствующего размера и произвольной формы
(фиг. 2). В нашем примере применяли цилиндрические частицы 13 диаметром 6 мкм. Еще более однородный
зазор получали, когда на поверхности формы предварительно изготавливали выступы 16 прямоугольной
формы, высотой 5 мкм, которые служат в качестве упоров при прижатии подложки 2 и формы 14 (фиг. 3а).
При этом давление прижима увеличивали, как правило, на 1 атм. Такие выступы 16 оставляют отверстия 9 в
планаризующем покрытии 1. Если совместить данные отверстия 9 с одним из электродов 10 матрицы тонкопленочных транзисторов 11, то при последующем напылении электродов 12, предназначенных для управления жидкокристаллическим слоем, получают электрический контакт между электродами 10 и 12 (фиг. 3в).
Процесс планаризации может быть совмещен с процессом создания упоров, которые будут задавать расстояние между стеклянными подложками в жидкокристаллическом дисплее. Для этого в поверхности формы
14 делают выемки 15 желаемой формы и глубины (фиг. 2 и 4), например прямоугольные, размером 20х20х5
мкм.
В процессе планаризации можно не только сглаживать нежелательный рельеф, но и создавать желаемый.
Например, используя специально профилированную форму (фиг. 4а) изготавливают планаризующее покрытие (фиг. 4б) с различной толщиной в области светофильтров различного цвета. Во всех приведенных выше
примерах при использовании подложек с высотой рельефа 3 мкм, отклонения от плоскостности после планаризации не превышают 50 нм.
Принцип действия полученного устройства, то есть планаризованного покрытия, заключается в том, что
наружная сторона планаризующего покрытия имеет то же качество полировки, что и используемая для его
получения форма. Поэтому, при его контакте с жидкокристаллическим материалом в дисплее на его поверхности не возникает нарушений ориентации жидкокристаллического слоя и не возникает нежелательных изменений толщины жидкокристаллического слоя, способных ухудшить оптические свойства дисплея. В тех
случаях, когда одновременно создают выступы на поверхности планаризующего покрытия, их используют в
качестве спейсеров, задающих расстояние между подложками в жидкокристаллическом дисплее и, соответственно, толщину жидкокристаллического слоя. В случаях же, когда одновременно создают отверстия в планаризующем покрытии, через них осуществляют электрический контакт между электродом 12 (фиг. 3),
предназначенным для управления жидкокристаллическим материалом и одним из электродов 10 матрицы
тонкопленочных транзисторов 11.
Исследования подложек, снабженных заявляемым планаризующим покрытием, выполненным заявляемым способом, показали, что качество планаризации не хуже, чем способом, приведенным в качестве прототипа. При этом предлагаемый способ проще (меньшее количество полировок) и позволяет одновременно
создавать другие конструктивные элементы, то есть сокращать количество операций, без ухудшения оптических характеристик изготавливаемых при этом устройств.
Источники информации:
1. Huang H.C., Wong Y.T., Nguyen C.T., Kwok H.S., SID Digest 27, 685, 1996.
2. US 5767827 A, 1998 (прототип).
3. Khoo I.C., Wu S.T., Optics and nonlinear optics of liquid crystals (World Scientific, London), 1993. - Р. 390.
4
BY 4441 C1
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
204 Кб
Теги
патент, by4441
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа