專利名稱：在玻璃襯底上形成的薄膜圖形結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜圖形結(jié)構(gòu)，而特別(盡管不是專門(mén)地)涉及一種用激光劃割法在玻璃襯底上制成的薄膜圖形。
光刻法是一種用以在襯底上形成的薄膜中產(chǎn)生圖形的已知技術(shù)。這種技術(shù)顧及除去待處理薄膜的部分而不引起下墊面損傷的需要，是方便和有益的。但是，根據(jù)這種方法必需用相當(dāng)數(shù)目的步驟來(lái)完成構(gòu)圖工序。換句話說(shuō)，待處理的薄膜在襯底上形成以后，再涂一層光刻膠膜且被構(gòu)成圖形，該薄膜通過(guò)有圖形的光刻膠膜作為掩模浸以腐蝕劑，然后將光刻膠膜除去。
激光劃割技術(shù)作為能以高速進(jìn)行劃割的一種低成本構(gòu)圖方法，在本技術(shù)領(lǐng)域是已知的。釔鋁石榴石激光器(紅外光，1.06微米)是一種為這個(gè)目的而已被廣泛應(yīng)用的具有代表性的激光器。但是，因?yàn)檫@種激光器的光能只有1.23電子伏特，具有大約為3至4電子伏特的光能隙的氧化錫、氧化銦(或ITO)、氧化鋅等是不能由釔鋁石榴石激光器來(lái)有效地處理的，而透明的導(dǎo)電氧化物(CTO)薄膜一般是這類物質(zhì)制成的。
申請(qǐng)人曾經(jīng)提出過(guò)使用準(zhǔn)分子激光器以便發(fā)射脈沖型的激光束用以對(duì)透明的導(dǎo)電薄膜進(jìn)行激光劃割。激光束的波長(zhǎng)不寬于400毫微米相當(dāng)于高于3.1電子伏特的光子能量。但是，這種激光劃割法有一缺點(diǎn)。當(dāng)部分透明導(dǎo)電薄膜形成在鈉玻璃襯底上時(shí)，為了在上面產(chǎn)生電極圖形，它們之間的一層離子阻擋薄膜要除去，該離子阻擋薄膜和該玻璃襯底一起被部分地消除，因此玻璃襯底的表面被暴露出來(lái)。最后，在液晶器件加工的情況下，包含在器件中的液晶材料被從玻璃襯底引入的鈉離子所污染。而且，劃割使其上表面不平和殘?jiān)粼诔サ牟糠值倪吷?，該殘?jiān)逊e成0.5至1微米那么高。不平度不僅對(duì)于應(yīng)用液晶器件而且對(duì)于一般電器件的包括壓合工序的制造過(guò)程都是不希望有的。不平的表面可能會(huì)在不同層次的疊片之間引起電氣短路和會(huì)使疊加在上面的電氣圖形斷開(kāi)。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種在玻璃襯底上形成的薄膜圖形，以便小的污染物質(zhì)從襯底漏出。
根據(jù)一個(gè)最佳實(shí)施例，圖形是用一種脈沖型激光束蝕刻的，該激光束的波長(zhǎng)不長(zhǎng)于400毫微米，再在該蝕刻的部分覆蓋以一層離子阻擋薄膜。


圖1是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明用于激光制作布線圖案的一種激光劃割裝置的示意圖。
圖2(A)至2(D)是一些根據(jù)本發(fā)明的以剖面圖方式表示激光束成形成工序的說(shuō)明性視圖。
圖3(A)至3(D)是一些說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的薄膜制造工序的剖面圖。
現(xiàn)參閱圖1所示的根據(jù)本發(fā)明的激光劃割裝置。該激光裝置是由一氟化氪準(zhǔn)分子激光器14(波長(zhǎng)＝248毫微米，能隙＝5.0電子伏特，效率＝3%，輸出能量＝350毫焦耳)、一光束擴(kuò)展器15、一掩模16、一由合成石英制成的圓柱形凸透鏡17和一襯底架10組成。襯底架10適宜于如圖所見(jiàn)到的在垂直方向移動(dòng)，以便改變安裝在上面的鈉鈣玻璃襯底1的位置。形成在襯底1上的是厚度為100至1500埃、例如200埃的由含有非常少量的磷、鈉和硼的氧化硅組成的離子阻擋薄膜2，以及在其上面的厚度為1000至3000埃由ITO、氧化錫、氧化鋅組成的透明導(dǎo)電薄膜或一疊片。該透明導(dǎo)電薄膜4可以設(shè)有鉻或鉬薄膜涂層。根據(jù)這情況，必要時(shí)可以在導(dǎo)電薄膜的下面或上面形成一絕緣的或半導(dǎo)體薄膜。
如圖2(A)所示，激光束21的高度和寬度在從準(zhǔn)分子激光器發(fā)射出來(lái)后恰為16毫米和20毫米。這激光束21通過(guò)光束擴(kuò)展器被擴(kuò)展成具有如圖2(B)所示的300毫米寬，而其高度維持不變。擴(kuò)展后，能量密度變成5.6×10-2毫焦耳/毫米2。該擴(kuò)展后的光束22然后用掩模16將其周?chē)钃?，以便使其高度成?毫米，如圖2(C)所示。對(duì)擴(kuò)展后的激光束的周?chē)糠诌M(jìn)行除去，目的是為了減小后面的透鏡17引起的象差效應(yīng)。扁平激光束24通過(guò)婦 7被縮小和聚焦在襯底1的表面上，如圖1和圖2(D)所示。在襯底1的表面處激光束的高度為10微米。實(shí)際上，在襯底上要形成的槽其寬度可以在2微米至200微米的范圍內(nèi)，例如為50微米、20微米、10微米、5微米和3微米，根據(jù)用途而定。
激光束以脈沖方式重復(fù)地投射在襯底1上。脈沖的持續(xù)時(shí)間為20毫微秒和頻率為1-100赫，例如10赫。于是，形成了槽6-1、6-2、……，如圖3(B)所示。相鄰的槽之間的距離為2微米。殘?jiān)?被留在槽的周?chē)蛢?nèi)部，如圖3(B)所示。殘?jiān)靡环N酸，例如氫氟酸(用水按1/10稀釋)或用一種例如酸性的氟化氨的氟溶液混合物來(lái)選擇地除去，然后用丙酮和純水進(jìn)行超聲清洗，如圖3(C)所示。但是，在這結(jié)構(gòu)中恰在槽下面的玻璃襯底的上面部分(0.3-1.0微米深)也被除去，而最后玻璃襯底的表面通過(guò)槽被暴露出來(lái)。
如果圖3(C)中所示的結(jié)構(gòu)用來(lái)制造液晶器件，當(dāng)經(jīng)受長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)，需要高純度的液晶材料被從鈉鈣襯底進(jìn)入的鈉離子所污染。同樣，如果被用作圖象傳感器的襯底、太陽(yáng)能電池等，非晶半導(dǎo)體薄膜被鈉離子污染，結(jié)果使光電變換能力降低和將半導(dǎo)體改變成n型半導(dǎo)體。
為了避免不希望的受鈉離子污染，在襯底1上形成一第二離子阻擋薄膜8蓋住槽。第二離子阻擋薄膜的形成是通過(guò)涂以諸如聚酰亞胺的有機(jī)樹(shù)脂或例如氧化硅的無(wú)機(jī)樹(shù)脂實(shí)現(xiàn)的。它們最好以先質(zhì)流體的方式(非聚合狀態(tài)或例如硅氮烷的有機(jī)硅液態(tài)化合物)首先涂在襯底上。旋涂器可用于涂覆。另一方面，可以用網(wǎng)板壓印技術(shù)、噴涂技術(shù)或其他涂覆方法來(lái)代替。先質(zhì)薄膜的厚度為50-2500埃，例如在導(dǎo)電薄膜上的厚度為300埃，在槽內(nèi)的厚度為500埃。該先質(zhì)薄膜被熱固化。例如，在聚酰亞胺溶液的情況下，薄膜在230℃溫度下加熱兩小時(shí)。在有機(jī)硅液態(tài)化合物的情況下，薄膜通過(guò)熱處理被轉(zhuǎn)變?yōu)橛晒虘B(tài)氧化硅組成的阻擋薄膜。應(yīng)該注意的是，根據(jù)上述的涂覆方法，槽內(nèi)第二阻擋薄膜的厚度大于透明導(dǎo)電薄膜4上第二阻擋薄膜的厚度。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)?shù)诙钃醣∧ぴ趯?dǎo)電薄膜上形成至厚度為50-300埃時(shí)，在槽底部上形成的厚度變成100-600埃。因?yàn)檫@樣的厚度，可有效地阻止離子通過(guò)第二阻擋薄膜漂移。理論上，需要完全填充槽，以使上表面平坦。關(guān)于這一點(diǎn)，最好采用液態(tài)先質(zhì)。特別是，為了填充狹的槽，大的表面張力是有利的。
由有機(jī)材料組成的第二阻擋薄膜，當(dāng)一液晶顯示器用此構(gòu)成時(shí)可以用作定向控制薄膜。給薄膜的表面進(jìn)行磨光處理。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，顯示圖象的對(duì)比度測(cè)定為20且甚至在50℃溫度下使用100小時(shí)后也降低很少。通過(guò)在各槽兩端加50伏的直流電壓可檢驗(yàn)漏電流。這種檢驗(yàn)是橫跨100個(gè)槽且長(zhǎng)度為30厘米和寬為10微米的情況下進(jìn)行的。結(jié)果，所有的漏電流是在1×10-9安至2×10-9安的范圍內(nèi)。
當(dāng)數(shù)個(gè)實(shí)施例逐一敘述過(guò)后，可以體會(huì)到本發(fā)明不限于所述的特定實(shí)例，而在不偏離由所附權(quán)利要求書(shū)所限定的本發(fā)明的范圍的情況下可以作出改進(jìn)和變更。實(shí)例如下構(gòu)成濾色器的絕緣薄膜可以在透明導(dǎo)電薄膜的下面或上面整體地形成。
雖然導(dǎo)電薄膜是由例如ITO、二氧化硅或氧化鋅薄膜的透明導(dǎo)電材料制成，一種例如鉻或鉬的金屬薄膜也能以同樣的方式使用。
一種圖象傳感器能通過(guò)在透明導(dǎo)電薄膜上疊加一非晶硅半導(dǎo)體薄膜而構(gòu)成，并用對(duì)置的電極裝置掩蓋半導(dǎo)體薄膜。
雖然根據(jù)最佳實(shí)施例，槽與剩余的透明導(dǎo)電薄膜相比是狹的，20微米寬的狹條可以通過(guò)使用一串脈沖留在400微米寬的除去的部分之間，該串脈沖順序地投射，而襯底逐漸地移動(dòng)少許。
權(quán)利要求
1.一種薄膜圖形結(jié)構(gòu)，其特征在于，該結(jié)構(gòu)包括一玻璃襯底；在所述玻璃襯底上形成的第一離子阻擋薄膜；在所述第一離子阻擋薄膜上形成的一導(dǎo)電薄膜；部分的所述第一離子阻擋薄膜和所述導(dǎo)電薄膜根據(jù)一規(guī)定的圖形在整個(gè)厚度上被整體地除去；以及在所述玻璃襯底的被去掉所述第一離子阻擋薄膜和所述導(dǎo)電薄膜的，通過(guò)在所述第一離子阻擋薄膜和所述導(dǎo)電薄膜中所形成的圖形而暴露出來(lái)表面部分上形成的一第二離子阻擋薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中所述玻璃襯底是由鈉鈣玻璃組成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中所述第二離子阻擋薄膜是由聚酰亞胺組成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中所述第二離子阻擋薄膜是由氧化硅組成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中所述導(dǎo)電薄膜是由導(dǎo)電的透明材料組成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中所述導(dǎo)電的透明材料是氧化錫、氧化銦、氧化鋅或ITO。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中所述導(dǎo)電薄膜上的所述第二離子阻擋薄膜的厚度大于所述襯底表面上的所述第二離子阻擋薄膜的厚度。
8.一種在玻璃襯底上形成的薄膜中產(chǎn)生圖形的方法，其特征在于，該方法包括下列步驟在所述襯底上形成一第一離子阻擋層;在所述第一離子阻擋薄膜上形成一導(dǎo)電薄膜;根據(jù)一規(guī)定的圖形除去所述第一離子阻擋薄膜和所述導(dǎo)電薄膜，旨在使所述襯底上相應(yīng)表面部分通過(guò)它們而被暴露出來(lái);以及在所述第一離子阻擋薄膜上形成一第二阻擋薄膜蓋住所述襯底的暴露出來(lái)的表面部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，其中所述除去步驟用激光劃割法進(jìn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，其中所述激光劃割法是用準(zhǔn)分子激光器進(jìn)行的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，其中所述激光劃割法用的激光射線的波長(zhǎng)不長(zhǎng)于400毫微米。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，還包括在除去所述第一離子阻擋薄膜和所述導(dǎo)電薄膜后除去留下的殘?jiān)牟襟E。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，其中所述殘?jiān)ゲ襟E是通過(guò)使用氫氟酸進(jìn)行的。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，其中所述第二離子阻擋薄膜步驟是通過(guò)施加一種將成為第二離子阻擋薄膜的材料的液態(tài)先質(zhì)且將其熱處理實(shí)現(xiàn)的。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，該方法適宜于制造用于液晶器件的圖形。
全文摘要
一種導(dǎo)電圖形，用激光劃割法形成在適用于液晶器件的鈉鈣玻璃襯底上。除了第一離子阻擋薄膜插在玻璃襯底和導(dǎo)電圖形之間外，還在結(jié)構(gòu)上設(shè)有一第二離子阻擋薄膜，以便在進(jìn)行激光劃割期間，禁止鈉離子從襯底通過(guò)第一離子阻擋薄膜中形成的圖形和構(gòu)成圖形的導(dǎo)電薄膜漂移出來(lái)。
文檔編號(hào)G02F1/1333GK1034074SQ89100120
公開(kāi)日1989年7月19日 申請(qǐng)日期1989年1月6日 優(yōu)先權(quán)日1988年1月6日
發(fā)明者山崎舜平 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所