JP2005250234A - 電気光学装置、電子機器及び電気光学装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】入射する光の乱反射を防止して表示画像におけるコントラストの低下を防止した液晶表示装置を実現する。
【解決手段】電気光学装置は、マトリクス状の画素要素が設けられた電気光学装置であって、電気光学装置に入射する光を遮光する遮光層の形状に形成された溝に遮光材料が埋め込まれ、該遮光材料が埋め込まれた表面は平坦である基板又は絶縁膜を有する。電気光学装置の製造方法は、基板又は絶縁膜上に、遮光層形状の溝を形成する溝形成工程と、少なくとも前記溝を含めた領域に遮光材料を成膜する遮光材料成膜工程と、前記遮光膜のパターニング形状を前記溝の形状に合わせて形成し、前記溝に前記遮光材料が設けられた前記基板又は前記絶縁膜の表面を平坦化するための平坦化工程とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気光学装置、電子機器及び電気光学装置の製造方法に関し、特に、入射する光の乱反射を防止して表示画像のコントラストの低下を防止する電気光学装置、電子機器及び電気光学装置の製造方法に関する。

従来より、液晶表示装置等の電気光学装置は、プロジェクタ等の電子機器に広く利用されている。例えば液晶表示装置がプロジェクタに用いられる場合、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（以下、TFTという）には大光量の光が入り込む虞がある。よって、一般に、TFTの光リーク電流を防止するために、液晶表示装置の素子基板等には遮光膜が形成されている。

そのため、プロジェクタの光源であるランプから直進してくる光だけでなく、液晶表示装置の素子基板内で散乱あるいは反射した光が、TFTに当たるのを防ぐために、遮光膜がTFTの上層または下層に設けるようにしている液晶表示装置が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

特に、素子基板であるTFT基板内には各種回路パターン等が形成されるため、層間絶縁膜上に遮光膜を形成する場合、遮光膜は大きな凹凸のある層間絶縁膜上に形成される。このとき、凹凸のある部分における段差部において遮光性能が不十分となることを防止するために、平坦化された層間絶縁膜上に遮光膜を形成する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開2000-131716号公報（図４） 特開2000-330129号公報（図１）

しかし、例えば、石英ガラス等の基板上に遮光膜を形成する場合、あるいは平坦な層間絶縁膜上に遮光膜を形成する場合であっても、平坦な面上に多少の厚みを有する遮光膜が形成されることになる。そのため、平坦な面と遮光膜の間には段差が生じ、その遮光膜の上層に形成される回路パターン部においてその遮光膜の厚みに起因する凹凸部が生じるので、その凹凸部において乱反射が生じやすくなり、表示画像のコントラストが低下するという問題があった。

そこで、本発明は、入射する光の乱反射を防止して表示画像のコントラストの低下を防止した電気光学装置を提供することを目的とする。
本発明の電気光学装置は、マトリクス状の画素要素が設けられた電気光学装置であって、 前記電気光学装置に入射する光を遮光する遮光層の形状に形成された溝に遮光層材料が埋め込まれ、該遮光層材料が埋め込まれた表面は平坦である基板又は絶縁膜を有する。
本発明の電子機器は、本発明の電気光学装置を有して構成したことを特徴とする。
このような構成によれば、表示画像のコントラストの低下を防止した電気光学装置又は電子機器を実現することができる。

本発明の電気光学装置の製造方法は、マトリクス状の画素要素が設けられた電気光学装置の製造方法において、基板又は絶縁膜上に、遮光層形状の溝を形成する溝形成工程と、少なくとも前記溝を含めた領域に遮光層材料を成膜する遮光材料成膜工程と、前記遮光層のパターニング形状を前記溝の形状に合わせて形成し、前記溝に前記遮光層材料が設けられた前記基板又は前記絶縁膜の表面を平坦化するための第１の平坦化工程とを有する。
このような構成によれば、表示画像のコントラストの低下を防止した電気光学装置を実現することができる。

また、本発明の電気光学装置の製造方法において、前記溝が前記絶縁膜上に形成される場合、前記溝形成工程の前に、前記絶縁膜を平坦化するための第２の平坦化工程を有することが望ましい。
このような構成によれば、絶縁膜を平坦化してから溝が形成されるので、適切な遮光膜を形成することができる。

また、本発明の電気光学装置の製造方法において、前記溝形成工程は、孔を形成する工程を含み、前記遮光層材料は、導電性を有する材料であり、前記孔によって、前記遮光層と配線層とが電気的に接続されるようにすることが望ましい。
このような構成によれば、遮光膜を配線の一部として利用することができる。

また、本発明の電気光学装置は、本発明の電気光学装置の製造方法により製造された電気光学装置であって、前記基板と、前記基板に対向する対向基板と、前記基板と前記対向基板との間に設けられた電気光学物質と、を備えてなることが望ましい。
このような構成によれば、表示画像のコントラストの低下を防止した液晶表示装置を実現することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
まず、図１に基づき、本実施の形態に係わる電気光学装置の構成を説明する。本実施の形態では、電気光学装置として液晶表示装置を例に説明する。液晶表示装置は、素子基板と、対向基板と、素子基板と対向基板との間に設けられた液晶を有するように構成されている。素子基板上には、マトリクス状の画素要素としての画素電極が設けられている。

図１は、本実施の形態に係わる一つの画素に着目した液晶装置の模式的断面図であり、図２及び図３は各層の成膜パターンを示す平面図である。なお、図１は図２のＡ−Ａ’線断面図である。

図１及び図２に示すように、画素電極９ａは、ＴＦＴ基板１０上に、マトリクス状に複数設けられており、液晶表示装置の画像表示領域における画素電極９ａの縦横の境界に各々沿ってデータ線６ａ及び走査線１１ａが設けられている。データ線６ａは、後述するように、アルミニウム膜等を含む積層構造からなり、走査線１１ａは、例えば導電性のポリシリコン膜等からなる。また、走査線１１ａは、半導体層１ａのうち図中右上がりの斜線領域で示したチャネル領域１ａ’に対向するゲート電極３ａに電気的に接続されている。すなわち、走査線１１ａとデータ線６ａとの交差する箇所にはそれぞれ、走査線１１ａに接続されたゲート電極３ａとチャネル領域１ａ’とが対向配置されて画素スイッチング用のＴＦＴ３０が構成されている。

石英基板であるＴＦＴ基板１０上には、ＴＦＴ３０や画素電極９ａの他、これらを含む各種の構成が積層構造をなして備えられている。この積層構造は、図１に示すように、下から順に、走査線１１ａを含む第１層（成膜層）、ゲート電極３ａを含むＴＦＴ３０等を含む第２層、蓄積容量７０を含む第３層、データ線６ａ等を含む第４層、シールド層４００等を含む第５層、画素電極９ａ及び配向膜１６等を含む第６層（最上層）からなる。

また、第１層及び第２層間には下地絶縁膜１２が、第２層及び第３層間には第１層間絶縁膜４１が、第３層及び第４層間には第２層間絶縁膜４２が、第４層及び第５層間には第３層間絶縁膜４３が、第５層及び第６層間には第４層間絶縁膜４４が、それぞれ設けられており、前述の各要素間が短絡することを防止している。また、これら各種の絶縁膜１２、４１、４２、４３及び４４には、例えば、ＴＦＴ３０の半導体層１ａ中の高濃度ソース領域１ｄとデータ線６ａとを電気的に接続するコンタクトホール等もまた設けられている。以下では、これらの各要素について、下から順に説明を行う。

第１層には、例えば、Ｔｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）、Ｔａ（タンタル）、Ｍｏ（モリブデン）等の高融点金属のうちの少なくとも一つを含む、金属単体、合金、金属シリサイド、ポリシリサイド、これらを積層したもの、或いは導電性ポリシリコン等からなる走査線１１ａが設けられている。この走査線１１ａは、平面的には、図２のＸ方向に沿うように、ストライプ状にパターニングされていると共に、データ線６ａに沿って図２のＹ方向に延びる突出部を有している。なお、隣接する走査線１１ａから延びる突出部は相互に接続されることはなく、したがって、該走査線１１ａは１本１本分断されている。なお、本実施の形態では、第１層は、ゲート３ａと電気的に接続されている場合で説明するが、第１層がゲート３ａと電気的に接続されていない場合は、格子状にパターニングされる。この第１層は、ダマシン法によりＴＦＴ基板１０上に形成されるが、その形成方法の詳細については後述する。

これにより、走査線１１ａは、同一行に存在するＴＦＴ３０のＯＮ・ＯＦＦを一斉に制御する機能を有することになる。また、走査線１１ａは、画素電極９ａが形成されない領域を略埋めるように形成されていることから、ＴＦＴ３０に下側から入射しようとする光を遮る機能、すなわち電気光学装置に入射する光を遮光する遮光膜としての機能をも有している。これにより、ＴＦＴ３０の半導体層１ａにおける光リーク電流の発生を抑制し、フリッカ等のない高品質な画像表示が可能となる。

第２層には、ゲート電極３ａを含むＴＦＴ３０が設けられている。ＴＦＴ３０は、図１に示すように、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有しており、その構成要素としては、上述したゲート電極３ａ、例えばポリシリコン膜からなりゲート電極３ａからの電界によりチャネルが形成される半導体層１ａのチャネル領域１ａ’、ゲート電極３ａと半導体層１ａとを絶縁するゲート絶縁膜を含む絶縁膜２、半導体層１ａにおける低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃ並びに高濃度ソース領域１ｄ及び高濃度ドレイン領域１ｅを備えている。

そして、この第２層には、上述のゲート電極３ａと同一膜として中継電極７１９が形成されている。この中継電極７１９は、平面的に見て、図２に示すように、各画素電極９ａの一辺の略中央に位置するように、島状に形成されている。中継電極７１９とゲート電極３ａとは同一膜として形成されているから、後者が例えば導電性ポリシリコン膜等からなる場合においては、前者もまた、導電性ポリシリコン膜等からなる。

なお、上述のＴＦＴ３０は、好ましくは図１に示したようにＬＤＤ構造をもつが、低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃに不純物の打ち込みを行わないオフセット構造をもってよいし、ゲート電極３ａをマスクとして高濃度で不純物を打ち込み、自己整合的に高濃度ソース領域及び高濃度ドレイン領域を形成するセルフアライン型のＴＦＴであってもよい。また、本実施形態では、画素スイッチング用ＴＦＴ３０のゲート電極を、高濃度ソース領域１ｄ及び高濃度ドレイン領域１ｅ間に１個のみ配置したシングルゲート構造としたが、これらの間に２個以上のゲート電極を配置してもよい。このようにデュアルゲート、あるいはトリプルゲート以上でＴＦＴを構成すれば、チャネルとソース及びドレイン領域との接合部のリーク電流を防止でき、オフ時の電流を低減することができる。さらに、ＴＦＴ３０を構成する半導体層１ａは非単結晶層でも単結晶層でも構わない。単結晶層の形成には、貼り合わせ法等の公知の方法を用いることができる。半導体層１ａを単結晶層とすることで、特に周辺回路の高性能化を図ることができる。

以上説明した走査線１１ａの上、かつ、ＴＦＴ３０の下には、例えばシリコン酸化膜等からなる下地絶縁膜１２が設けられている。下地絶縁膜１２は、走査線１１ａとＴＦＴ３０とを絶縁する機能のほか、ＴＦＴ基板１０の全面に形成されることにより、ＴＦＴ基板１０の表面研磨時における荒れや、洗浄後に残る汚れ等による画素スイッチング用のＴＦＴ３０の特性変化を防止する機能を有する。

この下地絶縁膜１２には、平面的にみて半導体層１ａの両脇に、後述するデータ線６ａに沿って延びる半導体層１ａのチャネル長と同じ幅の溝（コンタクトホール）１２ｃｖが掘られており、この溝１２ｃｖに対応して、その上方に積層されるゲート電極３ａは下側に凹状に形成された部分を含んでいる。また、この溝１２ｃｖ全体を埋めるようにして、ゲート電極３ａが形成されていることにより、該ゲート電極３ａには、これと一体的に形成された側壁部３ｂが延設されるようになっている。これにより、ＴＦＴ３０の半導体層１ａは、図２によく示されているように、平面的にみて側方から覆われるようになっており、少なくともこの部分からの光の入射が抑制されるようになっている。

また、この側壁部３ｂは、溝１２ｃｖを埋めるように、且つ、その下端が走査線１１ａと接するように形成されている。従って、同一行の走査線１１ａとゲート電極３ａとは、同電位となる。なお、走査線１１ａに平行するようにして、ゲート電極３ａを含む別の走査線を形成するような構造を採用してもよい。この場合においては、該走査線１１ａと該別の走査線とは、冗長的な配線構造をとることになる。これにより、例えば、該走査線１１ａの一部に何らかの欠陥があって、正常な通電が不可能となったような場合においても、当該走査線１１ａと同一の行に存在する別の走査線が健全である限り、それを介してＴＦＴ３０の動作制御を依然正常に行うことができることになる。

第３層には、容量部である蓄積容量７０が設けられている。蓄積容量７０は、ＴＦＴ３０の高濃度ドレイン領域１ｅ及び画素電極９ａに接続された画素電位側容量電極としての下部電極７１と、固定電位側容量電極としての容量電極３００とが、誘電体膜７５を介して対向配置されることにより形成されている。この蓄積容量７０によれば、画素電極９ａにおける電位保持特性を顕著に高めることが可能となる。また、蓄積容量７０は、図２の平面図に示すように、画素電極９ａの形成領域にほぼ対応する光透過領域には至らないように形成されているため（換言すれば、遮光領域内に収まるように形成されているため）、電気光学装置全体の画素開口率は比較的大きく維持され、これにより、より明るい画像を表示することが可能である。

より詳細には、容量部の電極である下部電極７１は、例えば導電性のポリシリコン膜からなり画素電位側容量電極として機能する。なお、下部電極７１は、金属又は合金を含む単一層膜又は多層膜から構成してもよい。また、この下部電極７１は、画素電位側容量電極としての機能のほか、画素電極９ａとＴＦＴ３０の高濃度ドレイン領域１ｅとを中継接続する機能をもつ。この中継接続は、後述するように、前記中継電極７１９を介して行われている。

容量部の電極である容量電極３００は、蓄積容量７０の固定電位側容量電極として機能する。容量電極３００を固定電位とするためには、固定電位とされた後述するシールド層４００と電気的接続が図られることによりなされている。

そして、この容量電極３００は、ＴＦＴ基板１０上において、各画素に対応するように島状に形成されており、下部電極７１は、当該容量電極３００とほぼ同一形状を有するように形成されている。これにより、蓄積容量７０は、平面的に無駄な広がりを有さず、即ち画素開口率を低落させることなく、且つ、当該状況下で最大限の容量値を実現し得ることになる。すなわち、蓄積容量７０は、より小面積で、より大きな容量値をもつ。

誘電体膜７５は、例えば膜厚５〜２００ｎｍ程度の比較的薄いＨＴＯ（High Temperature oxide）膜、ＬＴＯ（Low Temperature oxide）膜等の酸化シリコン膜、あるいは窒化シリコン膜等から構成される。蓄積容量７０を増大させる観点からは、膜の信頼性が十分に得られる限りにおいて、誘電体膜７５は薄いほどよい。

なお、この誘電体膜７５は、下層に酸化シリコン膜を、上層に窒化シリコン膜を設けた２層構造を有するようにしてもよい。比較的誘電率の大きい窒化シリコン膜が存在することにより、蓄積容量７０の容量値を増大させることが可能となると共に、下層の酸化シリコン膜が存在することにより、蓄積容量７０の耐圧性を低下せしめることがない。このように、誘電体膜７５を２層構造とすることにより、相反する２つの作用効果を享受することが可能となる。また、上層の窒化シリコン膜が存在することにより、ＴＦＴ３０に対する水の浸入を未然に防止することが可能となっている。これにより、ＴＦＴ３０におけるスレッショルド電圧の上昇という事態を招来することがなく、比較的長期の装置運用が可能となる。さらになお、誘電体膜７５を、例えば酸化シリコン膜、窒化シリコン膜及び酸化シリコン膜等というような３層構造や、あるいはそれ以上の積層構造を有するように構成してもよい。
以上説明したＴＦＴ３０ないしゲート電極３ａ及び中継電極７１９の上、かつ、蓄積容量７０の下には、例えば、ＮＳＧ（ノンシリケートガラス）、ＰＳＧ（リンシリケートガラス）、ＢＳＧ（ボロンシリケートガラス）、ＢＰＳＧ（ボロンリンシリケートガラス）等のシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等、あるいは好ましくはＮＳＧからなる第１層間絶縁膜４１が形成されている。そして、この第１層間絶縁膜４１には、ＴＦＴ３０の高濃度ソース領域１ｄと後述するデータ線６ａとを電気的に接続するコンタクトホール８１が、後述する第２層間絶縁膜４２を貫通しつつ開孔されている。また、第１層間絶縁膜４１には、ＴＦＴ３０の高濃度ドレイン領域１ｅと蓄積容量７０を構成する下部電極７１とを電気的に接続するコンタクトホール８３が開孔されている。

さらに、この第１層間絶縁膜４１には、蓄積容量７０を構成する画素電位側容量電極としての下部電極７１と中継電極７１９とを電気的に接続するためのコンタクトホール８８１が開孔されている。更に加えて、第１層間絶縁膜４１には、中継電極７１９と後述する第２中継電極６ａ２とを電気的に接続するコンタクトホール８８２が、後述する第２層間絶縁膜４２を貫通しつつ開孔されている。

図１及び図２に示すように、コンタクトホール８８２は、蓄積容量７０以外の領域に形成されており、下部電極７１を一旦下層の中継電極７１９に迂回させてコンタクトホール８８２を介して上層に引き出していることから、下部電極７１を上層の画素電極９ａに接続する場合でも、下部電極７１を誘電体膜７５及び容量電極３００よりも広く形成する必要がない。従って、下部電極７１、誘電体膜７５及び容量電極３００を１つのエッチング工程で同時にパターニングすることができる。これにより、下部電極７１、誘電体膜７５及び容量電極３００の各エッチングレートの制御が容易となり、膜厚等の設計の自由度を増大させることが可能である。

また、誘電体膜７５は下部電極７１及び容量電極３００と同一形状に形成され広がりを有していないことから、ＴＦＴ３０の半導体層１ａに対する水素化処理を行うような場合において、該処理に用いる水素を、蓄積容量７０周辺の開口部を通じて半導体層１ａにまで容易に到達させることが可能となるという作用効果を得ることも可能となる。

第４層には、データ線６ａが設けられている。このデータ線６ａは、ＴＦＴ３０の半導体層１ａの延在する方向に一致するように、すなわち図２中Ｙ方向に重なるようにストライプ状に形成されている。このデータ線６ａは、図１では１つの層として示しているが、下層より順に、アルミニウムからなる層、窒化チタンからなる層、窒化シリコン膜からなる層の三層構造を有する膜として形成されている。このうちデータ線６ａが、比較的低抵抗な材料たるアルミニウムを含むことにより、ＴＦＴ３０、画素電極９ａに対する画像信号の供給を滞りなく実現することができる。他方、データ線６ａ上に水分の浸入をせき止める作用に比較的優れた窒化シリコン膜が形成されることにより、ＴＦＴ３０の耐湿性向上を図ることができ、その寿命長期化を実現することができる。窒化シリコン膜は、プラズマ窒化シリコン膜が望ましい。

また、この第４層には、データ線６ａと同一膜として、シールド層用中継層６ａ１及び第２中継電極６ａ２が形成されている。これらは、図３に示すように、平面的に見ると、データ線６ａと連続した平面形状を有するように形成されているのではなく、各者間はパターニング上分断されるように形成されている。すなわち、図３中最左方に位置するデータ線６ａに着目すると、その直右方に略四辺形状を有するシールド層用中継層６ａ１、更にその右方にシールド層用中継層６ａ１よりも若干大きめの面積をもつ略四辺形状を有する第２中継電極６ａ２が形成されている。シールド層用中継層６ａ１及び第２中継電極６ａ２は、図１ではそれぞれ１つの層として示しているが、データ線６ａと同一工程で、下層より順に、アルミニウムからなる層、窒化チタンからなる層、プラズマ窒化膜からなる層の三層構造を有する膜として形成されている。窒化チタン層は、シールド層用中継層６ａ１、第２中継電極６ａ２に対して形成するコンタクトホール８０３，８０４のエッチングの突き抜け防止のためのバリアメタルとして機能する。また、シールド層用中継層６ａ１及び第２中継電極６ａ２上に、水分の浸入をせき止める作用に比較的優れたプラズマ窒化膜が形成されることにより、ＴＦＴ３０の耐湿性向上を図ることができ、その寿命長期化を実現することができる。尚、プラズマ窒化膜としては、プラズマ窒化シリコン膜が望ましい。

蓄積容量７０の上、かつ、データ線６ａの下には、例えばＮＳＧ、ＰＳＧ，ＢＳＧ、ＢＰＳＧ等のシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等、あるいは好ましくはＴＥＯＳガスを用いたプラズマＣＶＤ法によって形成された第２層間絶縁膜４２が形成されている。この第２層間絶縁膜４２には、ＴＦＴ３０の高濃度ソース領域１ｄとデータ線６ａとを電気的に接続するコンタクトホール８１が開孔されているとともに、前記シールド層用中継層６ａ１と蓄積容量７０の上部電極たる容量電極３００とを電気的に接続するコンタクトホール８０１が開孔されている。さらに、第２層間絶縁膜４２には、第２中継電極６ａ２と中継電極７１９とを電気的に接続するためのコンタクトホール８８２が形成されている。
以上説明したデータ線６ａ、シールド層用中継層６ａ１及び第２中継電極６ａ２の層を、デュアルダマシン法により形成するが、その形成方法の詳細については後述する。

第５層には、シールド層４００が形成されている。このシールド層４００は、平面的にみると、図２及び図３に示すように、図中Ｘ方向及びＹ方向それぞれに延在するように、格子状に形成されている。該シールド層４００のうち図中Ｙ方向に延在する部分については特に、データ線６ａを覆うように、且つ、該データ線６ａよりも幅広に形成されている。また、図中Ｘ方向に延在する部分については、後述の第３中継電極４０２を形成する領域を確保するために、各画素電極９ａの一辺の中央付近に切り欠き部を有している。

さらには、図２又は図３中、ＸＹ方向それぞれに延在するシールド層４００の交差部分の隅部においては、該隅部を埋めるようにして、略三角形状の部分が設けられている。シールド層４００に、この略三角形状の部分が設けられていることにより、ＴＦＴ３０の半導体層１ａに対する光の遮蔽を効果的に行うことができる。すなわち、半導体層１ａに対して、斜め上から進入しようとする光は、この三角形状の部分で反射又は吸収されることになり半導体層１ａには至らないことになる。したがって、光リーク電流の発生を抑制して、フリッカ等のない高品質な画像を表示することが可能となる。

このシールド層４００は、画素電極９ａが配置された画像表示領域からその周囲に延設され、定電位源と電気的に接続されることで、固定電位とされている。

このように、データ線６ａの全体を覆うように形成されているとともに（図３参照）、固定電位とされたシールド層４００の存在によれば、該データ線６ａ及び画素電極９ａ間に生じる容量カップリングの影響を排除することが可能となる。シールド層４００は格子状に形成されていることから、走査線１１ａが延在する部分についても無用な容量カップリングが生じないように、これを抑制することが可能となっている。

また、第５層には、このようなシールド層４００と同一膜として、中継層としての第３中継電極４０２が形成されている。この第３中継電極４０２は、後述のコンタクトホール８９を介して、第２中継電極６ａ２及び画素電極９ａ間の電気的接続を中継する機能を有する。なお、これらシールド層４００及び第３中継電極４０２間は、平面形状的に連続して形成されているのではなく、両者間はパターニング上分断されるように形成されている。

他方、上述のシールド層４００及び第３中継電極４０２は、図１では１つの層として示しているが、下層にアルミニウムからなる層と上層に窒化チタンからなる層の２層構造を有している。また、第３中継電極４０２において、下層のアルミニウムからなる層は、第２中継電極６ａ２と接続され、上層の窒化チタンからなる層は、ＩＴＯ等からなる画素電極９ａと接続されるようになっている。アルミニウムとＩＴＯとを直接に接続した場合には、両者間において電蝕が生じてしまい、アルミニウムの断線、あるいはアルミナの形成による絶縁等のため、好ましい電気的接続が実現されない。これに対し、窒化チタンとＩＴＯとが接続されていることから、コンタクト抵抗が低く良好な接続性が得られる。

このように、第３中継電極４０２と画素電極９ａとの電気的接続を良好に実現することができることにより、該画素電極９ａに対する電圧印加、あるいは該画素電極９ａにおける電位保持特性を良好に維持することが可能となる。

さらには、シールド層４００及び第３中継電極４０２は、光反射性能に比較的優れたアルミニウムを含み、且つ、光吸収性能に比較的優れた窒化チタンを含むことから、遮光層として機能し得る。すなわち、これらによれば、ＴＦＴ３０の半導体層１ａに対する入射光（図１参照）の進行を、その上側でさえぎることが可能である。なお、このような遮光機能は、上述した容量電極３００及びデータ線６ａについても同様にいえる。これらシールド層４００、第３中継電極４０２、容量電極３００及びデータ線６ａが、ＴＦＴ基板１０上に構築される積層構造の一部をなしつつ、ＴＦＴ３０に対する上側からの光入射を遮る上側遮光膜として機能する。

データ線６ａの上、かつ、シールド層４００の下には、ＮＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧ等のシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等、あるいは好ましくは、ＴＥＯＳガスを用いたプラズマＣＶＤ法で形成された第３層間絶縁膜４３が形成されている。この第３層間絶縁膜４３には、シールド層４００とシールド層用中継層６ａ１とを電気的に接続するためのコンタクトホール８０３、及び、第３中継電極４０２と第２中継電極６ａ２とを電気的に接続するためのコンタクトホール８０４がそれぞれ開孔されている。以上説明したシールド層４００等の層を、デュアルダマシン法により形成するが、その形成方法の詳細については後述する。

第６層には、上述したように画素電極９ａがマトリクス状に形成され、該画素電極９ａ上に配向膜１６が形成されている。そして、この画素電極９ａ下には、ＮＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧ等のシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等、あるいは好ましくはＴＥＯＳガスを用いたプラズマＣＶＤ法にて成膜されるプラズマＴＥＯＳからなる第４層間絶縁膜４４が形成されている。この第４層間絶縁膜４４には、画素電極９ａ及び第３中継電極４０２間を電気的に接続するためのコンタクトホール８９が開孔されている。

また、蓄積容量７０は、下から順に画素電位側容量電極、誘電体膜及び固定電位側容量電極という３層構造を構成していたが、これとは逆の構造を構成するようにしてもよい。
図１に示すＴＦＴ基板の画素電極が設けられた表面には、図示しないが、配向膜が形成される。さらに、液晶表示装置を構成する対向基板にも表示領域を区画する額縁としての遮光膜が設けられている。それぞれの配向膜は、液晶分子に所定のプレティルト角を付与するように、所定方向にラビング処理されている。

図１に示した本実施の形態に係る液晶表示装置では、石英基板であるＴＦＴ基板１０上に形成される遮光層１１ａと、第２層間絶縁膜４２上に形成されるデータ線層６ａ等と、第３層間絶縁膜４３上に形成されるシールド層４００等とを、ダマシン法により形成する。

まず、図４から図７を用いて、上述したＴＦＴ基板１０上に遮光膜１１ａの層をダマシン法により形成する方法について説明する。
図４は、ＴＦＴ基板１０上にダマシン法により遮光層１１ａを形成する処理の流れを示すフローチャートである。図５から図７は、ＴＦＴ基板１０上に遮光層１１ａをダマシン法により形成する過程を説明するための断面図である。

まず、図５に示すように、ＴＦＴ基板１０の表面に、遮光膜のパターンの溝１０ａをドライエッチングにより形成する（ステップ（以下、Sと略す）１）。溝１０ａの形状は、遮光膜のパターンの形状である。次に、遮光膜の材料となるメタル材料をCVD法により、溝１０ａにメタル材料を埋め込むために、ＴＦＴ基板１０の表面上に堆積させる（S2）。S2の処理の結果、図６に示すように、ＴＦＴ基板１０上に遮光膜となるメタル材料が堆積する。最後に、遮光膜のパターン以外の部分に堆積したメタル材料をCMP(Chemical Mechanical Polish)法により除去する（S3）と、図９に示すように、遮光膜１０aが形成されたＴＦＴ基板１０の表面は平坦となる。すなわち、ＴＦＴ基板１０上の溝に遮光膜１０ａのメタル材料が埋め込まれるように、遮光膜１０ａが形成される。

このようにして、ダマシン法により遮光膜１１aを形成したので、この平坦な面に、次の層が形成される。従って、次の層においては従来のような遮光膜の厚みによる凹凸部が生じない。その結果、凹凸部による反射が生じないので、コントラストが低下することがない。

次に、図８から図１１を用いて、第２層間絶縁膜４２上にダマシン法によりデータ線６ａ等の第４層を形成する方法について説明する。
図８は、第２層間絶縁膜４２上にダマシン法によりデータ線６a等の第４層を形成する処理の流れを示すフローチャートである。図９から図１１は、第２層間絶縁膜４２上にダマシン法によりデータ線６ａ等の第４層を形成する過程を説明するための断面図である。

まず、第２層間絶縁膜４２の表面に対してCMP法により平坦化処理を行う（S11）。まず、層間絶縁膜４２の表面を平坦化してから、次の工程において溝が形成されるので、適切な遮光膜を形成することができる。次に、第２層間絶縁膜４２の表面に、データ線６a等のパターンの溝４２aをドライエッチングにより形成する（S12）。溝４２ａの形状は、データ線６a等のパターンの形状である。図９は、そのパターンの溝４２ａが形成された状態を示す断面図である。そして、データ線６ａとなる第４層のデータ線６a等の遮光層材料であるメタル材料をCVD法により、溝４２ａにメタル材料を埋め込むために、第２層間絶縁膜４２の表面上に、少なくとも溝４２ａを含めた領域に堆積すなわち成膜させる（S13）。なお、このメタル材料は、上述したデータ線６a等を構成する材料であり、複数の材料が積層される。S13の処理の結果、図１０に示すように、第２層間絶縁膜４２上にデータ線６a等となるメタル材料が堆積する。上述したように、第４層は、アルミニウムからなる層、窒化チタンからなる層、窒化シリコン膜からなる層の三層構造を有する膜として形成されているので、S 13の処理は、３つの材料の体積処理を含む。最後に、データ線６a等のパターン以外の部分に堆積したメタル材料をCMP法により除去する（S14）と、図１１に示すように、データ線６a等が形成された第２層間絶縁膜４２の表面は平坦となる。すなわち、第２層間絶縁膜４２上にデータ線６a等のメタル材料が埋め込まれるように、データ線６a等が形成される。

なお、本実施の形態では、ＴＦＴ３０の高濃度ソース領域１ｄとデータ線６ａとを電気的に接続するコンタクトホール８１と、シールド層用中継層６ａ１と蓄積容量７０の上部電極たる容量電極３００とを電気的に接続するコンタクトホール８０１と、第２中継電極６ａ２と中継電極７１９とを電気的に接続するためのコンタクトホール８８２が形成されているので、図９に示すように、溝形成処理（S12）においては、デュアルダマシン法により溝４２ａと配線孔４３ｂが形成される。すなわち、遮光膜として機能する膜が、配線の一部として利用されるように、遮光膜は、配線層と電気的に共通電位となるように接続される。

デュアルダマシン法による溝４２aと孔４２ｂは、まず、孔４２ｂを形成する層間絶縁膜４２中にエッチングストッパ層を予め内層させておき、エッチングを行う。続いて、導電性の材料である配線材料となるメタル材料を、CVD法によって堆積させる(S13)。図１０は、そのメタル材料が堆積された状態を示す断面図である。そして、CMPにより平坦化を行う（S14）ことによって、第２層間絶縁膜４２の表面は平坦となり、その平坦な表面にメタル材料が埋め込まれた溝４２aと孔４２ｂが形成される。図１１は、平坦化処理がされた状態を示す断面図である。従って、本発明では、溝を形成する工程において用いられるダマシン法には、孔も形成するデュアルダマシン法も含むものである。当該孔は、コンタクトホールであって、例えば下層の配線部と遮光層とを電気的に接続する役目を果たすべく貫通された孔であっても良い。

このようにして、ダマシン法によりデータ線６ａ等の第４層を形成したので、第４層上の平坦な面に、次の第３層間絶縁膜４３が形成されるので、次の第３層間絶縁膜４３においては従来のようなデータ線６ａ等の第４層の厚みによる凹凸部が生じない。その結果、凹凸部による乱反射が生じないので、表示画像におけるコントラストの低下が生じない。特に、この乱反射による光の周り込みにより、ＴＦＴのチャネル部に光が侵入して発生する光リーク電流等によるＴＦＴ特性劣化が発生し、表示画像におけるコントラスト低下につながるという従来の不具合について、改善される。

また、シールド層４００等を含む第５層も、図８で説明した処理の流れに従って、第３層間絶縁膜４３上にデュアルダマシン法によって形成される。従って、次の第４層間絶縁膜４４においては従来のようなシールド層４００の第５層の厚みによる凹凸部が生じない。その結果、凹凸部による乱反射が生じないので、表示画像におけるコントラストの低下が生じない。

なお、以上の説明では、ダマシン法において、溝等を形成するときに、ドライエッチング法を用いたが、ウエットエッチング法を用いてもよい。ウエットエッチング法によれば、溝はテーパ部を有するように形成されるので、メタル材料の堆積は、スパッタリング法を用いることができる。

さらになお、上述した例では、遮光膜１１ａは、配線としても利用するためにゲート３ａと電気的に接続されているが、電気的にゲート３ａ等と接続しないで、単に遮光膜としてのみ利用する場合も、設計上有り得る。その場合は、遮光膜１１ａのパターン形状は、格子形状として形成される。

同様に、上述した例では、データ線６ａ等の第４層とシールド層４００を配線層として利用するために、配線パターンは、図２と図３に示したように、ＸＹ方向において、途中で接続がされていない形状である。しかし、単なる遮光膜を層間絶縁膜間に設ける場合は、単なるダマシン法により、格子状のパターンの溝を形成するようにしてもよい。

さらになお、以上の説明では、本発明は、ＴＦＴの液晶表示装置の場合で説明したが、ＴＦＤ（薄膜ダイオード）をスイッチング素子として備えたアクティブマトリクス型の液晶表示装置にも、パッシブマトリクス型の液晶表示装置にも、同様に適用することが可能である。また、液晶表示パネルだけでなく、エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置、プラズマディスプレイ装置、電気泳動ディスプレイ装置、電気放出素子を用いた装置（Field Emission Display 及びSurface-Conduction Electron-Emission Display等）、ＤＬＰ（Digital Light Processing：別名DMD（Digital Micromirror Device））等の各種の電気光学装置においても本発明を同様に適用することが可能である。
本発明に係る液晶表示装置が適用できる電子機器としては、携帯電話の他に、PDA(Personal Digital Assistants(?)携帯情報端末)、携帯型パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、車載用モニタ、デジタルビデオカメラ、絵気相テレビ、ビューファインダ型もしくは直視型ビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話機、POS端末機等がある。

以上のように、本実施の形態によれば、入射する光の乱反射を防止して表示画像におけるコントラストの低下を防止した液晶表示装置を実現することができる。
また、遮光膜が形成された面は平坦な面となるので、従来のように、形成された遮光膜の厚み分だけTFT基板等が厚くなるということもない。
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

本発明の実施の形態に係わる液晶表示装置の模式的断面図。 本発明の実施の形態に係わる液晶表示装置の各層の成膜パターンを示す平面図。 本発明の実施の形態に係わる液晶表示装置の各層の成膜パターンを示す平面図。 ＴＦＴ基板上に遮光層を形成する処理の流れを示すフローチャート。 ＴＦＴ基板上に遮光層をダマシン法により形成する過程を説明するための断面図。 ＴＦＴ基板上に遮光層をダマシン法により形成する過程を説明するための断面図。 ＴＦＴ基板上に遮光層をダマシン法により形成する過程を説明するための断面図。 第２層間絶縁膜上に第４層を形成する処理の流れを示すフローチャート。 第２層間絶縁膜上に第４層を形成する過程を説明するための断面図。 第２層間絶縁膜上に第４層を形成する過程を説明するための断面図。 第２層間絶縁膜上に第４層を形成する過程を説明するための断面図。

符号の説明

６ａ データ線、９ａ 画素電極、１０ TFT基板、１０ａ 遮光膜、３０ ＴＦＴ、４１から４４ 層間絶縁膜、７０ 容量

Claims (6)

1. マトリクス状の画素要素が設けられた電気光学装置であって、
   前記電気光学装置に入射する光を遮光する遮光層の形状に形成された溝に遮光層材料が埋め込まれ、該遮光層材料が埋め込まれた表面は平坦である基板又は絶縁膜を有することを特徴とする電気光学装置。
2. 請求項１に記載の電気光学装置を有して構成したことを特徴とする電子機器。
3. マトリクス状の画素要素が設けられた電気光学装置の製造方法において、
   基板又は絶縁膜上に、遮光層形状の溝を形成する溝形成工程と、
   少なくとも前記溝を含めた領域に遮光層材料を成膜する遮光材料成膜工程と、
   前記遮光層のパターニング形状を前記溝の形状に合わせて形成し、前記溝に前記遮光層材料が設けられた前記基板又は前記絶縁膜の表面を平坦化するための第１の平坦化工程とを有することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
4. 前記溝が前記絶縁膜上に形成される場合、前記溝形成工程の前に、前記絶縁膜を平坦化するための第２の平坦化工程を有することを特徴とする請求項３に記載の電気光学装置の製造方法。
5. 前記溝形成工程は、孔を形成する工程を含み、
   前記遮光層材料は、導電性を有する材料であり、
   前記孔によって、前記遮光層と配線層とが電気的に接続されるようにしたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の電気光学装置の製造方法。
6. 請求項３から請求項５のいずれかに記載の電気光学装置の製造方法により製造された電気光学装置であって、前記基板と、前記基板に対向する対向基板と、前記基板と前記対向基板との間に設けられた電気光学物質と、を備えてなる電気光学装置。
   
   

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