JP2010107550A - Electro-optical device, method for manufacturing electro-optical device and electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気光学物質と、前記電気光学物質に電界を与える画素電極と、前記画素電極への電気信号の供給を制御するスイッチング素子とが基板上に配設されてなる電気光学装置、電気光学装置の製造方法及び電子機器に関する。 The present invention relates to an electro-optical device comprising: an electro-optical material; a pixel electrode that applies an electric field to the electro-optical material; and a switching element that controls supply of an electric signal to the pixel electrode. The present invention relates to an optical device manufacturing method and an electronic apparatus.
電気光学物質である液晶を用いた電気光学装置は、特開2008−20572号公報に開示されているように、ガラス基板、石英基板等からなる一対の基板間に電気光学物質である液晶が挟持されて構成されている。 As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-20572, an electro-optical device using a liquid crystal that is an electro-optical material sandwiches a liquid crystal that is an electro-optical material between a pair of substrates such as a glass substrate and a quartz substrate. Has been configured.
このような電気光学装置は、例えば図14に示すような断面構造を有し、一方の基板210に、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor;以下、TFTと称す)230等のスイッチング素子及び画素電極209aをマトリクス状に配置し、画素電極209aと他方の基板220に配設された対向電極221との間に介在する液晶250の配向を画像信号に応じて変化させることで、液晶250を透過する光を変調し、画像表示を可能としている。
Such an electro-optical device has a cross-sectional structure as shown in FIG. 14, for example, and a switching element such as a thin film transistor (hereinafter referred to as a TFT) 230 and a
基板210上には、画素電極9aの他に、TFT230のゲート電極203aに電気的に接続される走査線211、TFT230のソース電極201dに電気的に接続されるデータ線206a、及び一定電位とされた容量配線240に電気的に接続された容量270等の導電膜を有する構造が、層間絶縁膜260〜264を挟持して配設されている。
On the
図14に示す電気光学装置では、TFT230が存在することによって基板210の液晶250に接する側の表面に凸部が形成されることを防止し、液晶250を所望の配向状態とするために、層間絶縁膜263、264の表面が研磨処理により平坦化されている。
図14に示す電気光学装置の製造工程において、例えば図15に示すようにデータ線206aの下層側に、異物500が混入してしまった場合、その上に形成されるデータ線206aの異物500上に当たる領域6bは上方へ突出する。
In the manufacturing process of the electro-optical device shown in FIG. 14, for example, as shown in FIG. 15, when a
この状態で層間絶縁膜263を研磨処理により平坦化すると、領域206bの突出量が層間絶縁膜263の厚さよりも大きい場合には、データ線206aの領域206bが層間絶縁膜263の表面に露出してしまい、データ線206aと容量配線240との電気的な短絡が発生し、電気光学装置100の動作不良の原因となってしまう。
When the
また、図14に示す電気光学装置の製造工程において、例えば図16に示すようにデータ線206a上に、導電性を有する異物501が混入してしまった場合、層間絶縁膜263を研磨処理により平坦化すると、異物501が層間絶縁膜263の表面に露出してしまい、データ線206aと容量配線240とが異物501を介して電気的に短絡し、電気光学装置100の動作不良の原因となってしまう。
Further, in the manufacturing process of the electro-optical device shown in FIG. 14, for example, when a
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、スイッチング素子上において、層間絶縁膜を挟持して配設される一対の導電膜が、製造工程中に混入する異物の影響によって電気的に短絡してしまうことを防止する電気光学装置、電気光学装置の製造方法及び電子機器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and a pair of conductive films arranged with an interlayer insulating film interposed between switching elements on the switching element are electrically affected by foreign matters mixed during the manufacturing process. It is an object of the present invention to provide an electro-optical device, a method of manufacturing an electro-optical device, and an electronic apparatus that prevent short-circuiting.
本発明に係る電気光学装置は、基板上に、画素電極と、前記画素電極に対応して設けられたスイッチング素子と、少なくとも一部が前記スイッチング素子上に配設された第1の導電膜と、前記第1の導電膜上に配設され、表面が研磨処理により平坦化された下側絶縁膜、及び前記下側絶縁膜上に形成された上側絶縁膜からなる層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に、少なくとも一部が前記スイッチング素子上に配設された第2の導電膜と、を具備することを特徴とする。 The electro-optical device according to the present invention includes a pixel electrode on a substrate, a switching element provided corresponding to the pixel electrode, and a first conductive film at least partially disposed on the switching element. An interlayer insulating film comprising a lower insulating film disposed on the first conductive film and having a surface planarized by a polishing process; and an upper insulating film formed on the lower insulating film; and the interlayer And a second conductive film at least partially disposed on the switching element on the insulating film.
また、本発明に係る電気光学装置の製造方法は、基板上に、画素電極と、前記画素電極に対応して設けられたスイッチング素子とを備えた電気光学装置の製造方法であって、前記基板上にスイッチング素子を形成する工程と、前記スイッチング素子上に第1の導電膜を形成する工程と、前記第1の導電膜上に下側絶縁膜を形成する工程と、前記下側絶縁膜の少なくとも前記スイッチング素子上の領域に研磨処理を施す工程と、前記下側絶縁膜の研磨処理が施された面上に上側絶縁膜を形成する工程と、前記上側絶縁膜上に、少なくとも前記スイッチング素子上の領域に第2の導電膜を形成する工程と、を具備することを特徴とする。 The electro-optical device manufacturing method according to the present invention is a method for manufacturing an electro-optical device including a pixel electrode and a switching element provided corresponding to the pixel electrode on a substrate, A step of forming a switching element thereon, a step of forming a first conductive film on the switching element, a step of forming a lower insulating film on the first conductive film, and a step of forming the lower insulating film A step of polishing at least a region on the switching element, a step of forming an upper insulating film on a surface of the lower insulating film that has been polished, and at least the switching element on the upper insulating film And a step of forming a second conductive film in the upper region.
本発明のこのような構成によれば、異物又は異物の影響により上方へ突出した第1の導電膜が上側絶縁膜上に露出することがないため、製造工程中に混入する異物の影響によって第1の導電膜と第2の導電膜とが電気的に短絡してしまうことを防止することができる。 According to such a configuration of the present invention, the first conductive film protruding upward due to the foreign matter or the influence of the foreign matter is not exposed on the upper insulating film. It is possible to prevent the first conductive film and the second conductive film from being electrically short-circuited.
また、本発明の電気光学装置は、前記スイッチング素子は、半導体層と、前記半導体に絶縁膜を介して設けられたゲート電極とを有し、前記第1の導電膜は、前記半導体層及びゲート電極の厚みに起因する段差を有する他の層間絶縁膜上に形成されることが好ましい。 In the electro-optical device according to the aspect of the invention, the switching element includes a semiconductor layer and a gate electrode provided on the semiconductor via an insulating film, and the first conductive film includes the semiconductor layer and the gate. It is preferably formed on another interlayer insulating film having a step due to the thickness of the electrode.
このような構成によれば、スイッチング素子が配設されることにより形成される段差の影響によって、その段差上に形成される第1の導電膜と第2の導電膜との間隔が相対的に小さくなる領域における短絡を防止することができる。 According to such a configuration, the distance between the first conductive film and the second conductive film formed on the step is relatively reduced due to the effect of the step formed by providing the switching element. It is possible to prevent a short circuit in a region where it becomes smaller.
また、本発明の電気光学装置は、前記スイッチング素子に電気的に接続されたデータ線と、前記画素電極の電位を保持する容量素子に電気的に接続された容量配線とを備え、前記第1の導電膜は、前記データ線を構成し、前記第2の導電膜は、前記容量配線を構成することが好ましい。 The electro-optical device according to the aspect of the invention includes a data line electrically connected to the switching element, and a capacitor wiring electrically connected to a capacitor element that holds a potential of the pixel electrode. It is preferable that the conductive film constitutes the data line, and the second conductive film constitutes the capacitor wiring.
このような構成によれば、データ線と容量配線との電気的な短絡を防止することができるため、電気光学装置の表示欠陥等の動作不良を防止することができる。 According to such a configuration, an electrical short circuit between the data line and the capacitor wiring can be prevented, so that an operation failure such as a display defect of the electro-optical device can be prevented.
また、本発明の電気光学装置の製造方法は、前記下側絶縁膜を形成する工程において、前記下側絶縁膜は、前記スイッチング素子が形成されていない領域における前記基板からの高さが、前記スイッチング素子が形成された領域における前記基板から前記第1の導電膜までの高さよりも高くなるように所定の厚さに形成され、前記研磨処理を施す工程において、前記下側絶縁膜は、前記スイッチング素子が形成された領域で前記所定の厚さよりも薄くなるまで研磨処理されることが好ましい。 In the electro-optical device manufacturing method of the present invention, in the step of forming the lower insulating film, the lower insulating film has a height from the substrate in a region where the switching element is not formed. In the step of forming the predetermined thickness so as to be higher than the height from the substrate to the first conductive film in the region where the switching element is formed, and performing the polishing treatment, the lower insulating film is It is preferable that the polishing process is performed until the thickness of the switching element becomes smaller than the predetermined thickness.
このような構成によれば、スイッチング素子が配設された領域上において、スイッチング素子が配設されることにより形成される段差の影響によって、第1の導電膜と第2の導電膜との間隔が相対的に小さくなる領域における短絡を防止することができる。 According to such a configuration, the distance between the first conductive film and the second conductive film is affected by the step formed by the provision of the switching element on the region where the switching element is provided. It is possible to prevent a short circuit in a region where the value of R is relatively small.
また、本発明の電気光学装置の製造方法は、前記研磨処理を施す工程において、前記第1の導電膜の表面が露出するまで研磨処理を行ない、しかる後に研磨処理を停止することが好ましい。 In the electro-optical device manufacturing method according to the aspect of the invention, it is preferable that in the step of performing the polishing process, the polishing process is performed until the surface of the first conductive film is exposed, and then the polishing process is stopped.
このような構成によれば、第1の導電膜が研磨処理によって露出した後に上側絶縁膜を形成するため、第1の導電膜と第2の導電膜と短絡を確実に防止することができる。 According to such a configuration, since the upper insulating film is formed after the first conductive film is exposed by the polishing process, a short circuit between the first conductive film and the second conductive film can be reliably prevented.
また、本発明の電子機器は、上記電気光学装置を具備してなることを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided an electronic apparatus including the electro-optical device.
本発明のこのような構成によれば、動作不良のない電子機器を提供することが可能となる。 According to this configuration of the present invention, it is possible to provide an electronic device that does not malfunction.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いた各図においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせてある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing used for the following description, the scale is different for each member in order to make each member a size that can be recognized on the drawing.
まず、本実施形態の電気光学装置の全体構成について、図1及び図2を参照して説明する。ここで、図1は、TFTアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た電気光学装置の平面図であり、図2は、図4のH−H´断面図である。ここでは、電気光学装置の一例である駆動回路内蔵型のTFTアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置を例にとる。 First, the overall configuration of the electro-optical device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. Here, FIG. 1 is a plan view of the electro-optical device when the TFT array substrate is viewed from the side of the counter substrate together with each component formed thereon, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line HH ′ of FIG. It is. Here, a TFT active matrix driving type liquid crystal device with a built-in driving circuit, which is an example of an electro-optical device, is taken as an example.
図1及び図2に示すように、本実施形態に係る電気光学装置100では、TFTアレイ基板10と対向基板20とが対向配置されている。TFTアレイ基板10と対向基板20との間に液晶層50が挟持されており、TFTアレイ基板10と対向基板20とは、画像表示領域10aの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材52により相互に接着されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, in the electro-
シール材52は、両基板を貼り合わせるための、例えば紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてTFTアレイ基板10上に塗布された後、紫外線照射、加熱等により硬化させられたものである。また、シール材52中には、TFTアレイ基板10と対向基板20との間隔(基板間ギャップ)を所定値とするためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材が散らばって設けられている。なお、当該液晶装置が液晶ディスプレイや液晶テレビのように大型で等倍表示を行う液晶装置であれば、このようなギャップ材は、液晶層50中に含まれてよい。
The sealing
シール材52が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域10aの額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜53が、対向基板20側に設けられている。なお、このような額縁遮光膜53の一部又は全部は、TFTアレイ基板10側に内蔵遮光膜として設けられてもよい。
A light-shielding frame light-
シール材52が配置されたシール領域の外側に位置する領域には、データ線駆動回路101及び外部回路接続端子102がTFTアレイ基板10の一辺に沿って設けられている。また、走査線駆動回路104は、この一辺に隣接する2辺に沿い、且つ、前記額縁遮光膜53に覆われるようにして設けられている。更に、このように画像表示領域10aの両側に設けられた二つの走査線駆動回路104間をつなぐため、TFTアレイ基板10の残る一辺に沿い、且つ、前記額縁遮光膜53に覆われるようにして複数の配線105が設けられている。
A data
また、対向基板20上の4つのコーナー部には、両基板間の上下導通端子として機能する上下導通材106が配置されている。他方、TFTアレイ基板10上にはこれらのコーナー部に対向する領域において上下導通端子が設けられている。上下導通材106及び上下導通端子によって、TFTアレイ基板10と対向基板20との間の電気的な導通がなされる。
In addition,
図2に示すように、TFTアレイ基板10上には、画素スイッチング用のTFTや走査線、データ線等の配線が形成された後の画素電極9a上に、配向膜16が形成されている。他方、対向基板20上には、対向電極21の他、格子状又はストライプ状の遮光膜23が設けられており、更には最上層部分に配向膜22が形成されている。また、液晶層50は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなり、これら一対の配向膜間で、所定の配向状態をとる。
As shown in FIG. 2, on the
なお、図1及び図2に示したTFTアレイ基板10上には、これらのデータ線駆動回路101、走査線駆動回路104等に加えて、画像信号線上の画像信号をサンプリングしてデータ線に供給するサンプリング回路、複数のデータ線に所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して各々供給するプリチャージ回路、製造途中や出荷時の当該電気光学装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成してもよい。
In addition to the data line driving
本実施形態における電気光学装置100の画素部における構成について、図3及び図4を参照して説明する。ここに図3は、電気光学装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路である。図4は、画素部における積層構造を説明するための概略断面図である。
A configuration of the pixel unit of the electro-
図3に示すように、電気光学装置100の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素には、それぞれ、画素電極9aと当該画素電極9aをスイッチング制御するためのスイッチング素子であるTFT30とが形成されており、画像信号が供給されるデータ線6aが当該TFT30のソースに電気的に接続されている。データ線6aに書き込む画像信号S1、S2、…、Snは、この順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線6a同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。
As shown in FIG. 3, each of the plurality of pixels formed in a matrix that forms the image display area of the electro-
また、TFT30のゲートにゲート電極3aが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線11a及びゲート電極3aにパルス的に走査信号G1、G2、…、Gmを、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極9aは、TFT30のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるTFT30を一定期間だけそのスイッチを閉じることにより、データ線6aから供給される画像信号S1、S2、…、Snが所定のタイミングで選択された走査線11aの画素に書き込まれる。
Further, the
画素に書き込まれた所定レベルの画像信号S1、S2、…、Snは、画素電極9aと対向基板に形成された対向電極との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能とする。ノーマリーホワイトモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が減少し、ノーマリーブラックモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が増加され、全体として電気光学装置からは画像信号に応じたコントラストをもつ光が出射する。
Image signals S1, S2,..., Sn written to the pixels are held for a certain period between the
ここで保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極9aと対向電極との間に形成される液晶容量と並列に容量素子70を付加する。この容量素子70は、走査線11aに並んで設けられ、固定電位側容量電極が、一定電位に固定された容量配線400に電気的に接続されている。
In order to prevent the image signal held here from leaking, a
以下に、データ線6a、走査線11a、ゲート電極3a及びTFT30等からなる、上述のような回路動作が実現される電気光学装置の具体的な構成について、図4を参照して説明する。
Hereinafter, a specific configuration of the electro-optical device, which includes the
まず、画素電極9aは、TFTアレイ基板10上に、マトリクス状に複数設けられており、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3a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。平面的に見て走査線11aとデータ線6aとが交差する箇所において、走査線11aとデータ線6aとの間の層に、半導体層1aとゲート電極3aを有して構成されるTFT30が設けられている。また、走査線11aは、ゲート電極3aとコンタクトホール12cvを介して電気的に接続されている。
First, a plurality of
TFTアレイ基板10の対向基板20側には、図4に示すように、前記の画素電極9aが設けられており、その上側には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜16が設けられている。画素電極9aは、例えばITO膜等の透明導電性膜からなる。他方、対向基板20の側には、その全面に渡って対向電極21が設けられており、その上層側には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜22が設けられている。対向電極21は、上述の画素電極9aと同様に、例えばITO膜等の透明導電性膜からなる。
As shown in FIG. 4, the
このように対向配置されたTFTアレイ基板10及び対向基板20間には、前述のシール材52(図1及び図2参照)により囲まれた空間に液晶等の電気光学物質が封入され、液晶層50が形成される。液晶層50は、電圧が印加されていない状態においては配向膜16及び22により所定の配向状態をとる。
Between the
一方、TFTアレイ基板10上には、前記の画素電極9a及び配向膜16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4に示すように、下から順に、走査線11aを含む第1層、ゲート電極3aを含むTFT30等を含む第2層、容量素子70を含む第3層、データ線6a等を含む第4層、容量配線400等を含む第5層、前記の画素電極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、下層側から順に説明を行う。
On the other hand, on the
まず、第1層には、例えば、Ti、Cr、W、Ta、Mo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。
First, the first layer includes, for example, a simple metal, an alloy, a metal silicide, a polysilicide, or a stack of these, including at least one of high melting point metals such as Ti, Cr, W, Ta, and Mo. Alternatively, a
次に、第2層として、ゲート電極3aを含むTFT30が設けられている。TFT30は、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。
Next, the
また、本実施形態では、この第2層に、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。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おり、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。
In the present embodiment, a
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。
A
前述の第2層上の第3層には、容量素子70が設けられている。容量素子70は、TFT30の高濃度ドレイン領域1e及び画素電極9aに電気的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上部電極である容量電極300とが、誘電体層75を介して対向配置されることにより形成されている。
A
より詳細には、下部電極71は、例えば金属、合金、導電性のポリシリコン又は導電性の金属シリサイド(例えばWSi)等からなる単層膜もしくは多層膜から構成される。ここでは、一具体例として、下部電極71は、リン(P)がイオン注入されたポリシリコンから構成され、その膜厚は約150nmである。なお、下部電極71は、画素電位側容量電極としての機能を持つ他、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持ち、中継電極719を介して画素電極9aと電気的に接続されている。
More specifically, the
誘電体層75は、約5〜30nm程度の膜厚を有する高温酸化膜(HTO(High Temperature Oxide)膜)、高密度プラズマ酸化膜(HDP(High Density Plasma)膜)等の酸化シリコン膜、あるいは窒化シリコン膜等の絶縁性材料から構成される。ここでは、一具体例として、誘電体層75は、下層に酸化シリコン膜、上層に窒化シリコン膜を積層した二層構造を有する。なお、誘電体層75は、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三層構造、或いはそれ以上の積層構造やHfO2、Ta2O5、TiO2、MgO等の金属酸化膜を少なくとも1つ有するように構成されてもよい。また、誘電体層75は、単層構造としてもよい。
The
容量電極300は、容量素子70の固定電位側容量電極として機能する。本実施形態において、容量電極300を固定電位とするために、容量電極300は、固定電位とされた後述する容量配線400と電気的に接続されている。また、容量電極300は、TFT30に上側から入射しようとする光を遮る機能を有している。この容量電極300の構成材料は、下部電極71と同様に、例えば金属、合金、導電性のポリシリコン又は導電性の金属シリサイド(例えばWSi)等からなる単層膜もしくは多層膜から構成される。ここでは、一具体例として、容量電極300は、上層から順に、WSi層及びポリシリコン層という二層構造により構成され、その膜厚は約150nmである。WSi層及びポリシリコン層からなる二層構造を有する容量電極300は、WSi層の存在によりTFT30に対する遮光性を有し、ポリシリコン層の存在により良好な電気伝導性を有する。また、このWSi層は、他に、アルミニウム等の金属からなる層とすることもできる。
The
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、容量素子70の下には、例えば、窒化シリコン膜又は酸化シリコン膜等からなる第1層間絶縁膜41が形成されている。
A first
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を貫通して形成されている。また、第1層間絶縁膜41には、TFT30の高濃度ドレイン領域1eと容量素子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が形成されている。さらに、この第1層間絶縁膜41には、容量素子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が形成されている。また、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ためのコンタクトホール882が、後述する第2層間絶縁膜を貫通して形成されている。
In the first
前述の第3層の上層である第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、例えば、下層より順に、アルミニウム層41A、窒化チタン層41TN、窒化シリコン層401の三層構造を有する膜として形成されている。
A
また、この第4層には、データ線6aと同一膜として、容量配線用中継層6a1及び第2中継電極6a2が形成されている。
In the fourth layer, a capacitor wiring relay layer 6a1 and a second relay electrode 6a2 are formed as the same film as the
また容量素子70の上、かつ、データ線6aの下には、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等からなる第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、前記のコンタクトホール81が形成されているとともに、前記容量配線用中継層6a1と容量素子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が形成されている。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、前記のコンタクトホール882が形成されている。
A second
前述の第4層の上層である第5層には、容量配線400が形成されている。容量配線400は、画素電極9aが配置された画像表示領域10a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。
In the fifth layer, which is an upper layer of the fourth layer, the
また、第4層には、容量配線400と同一膜として、第3中継電極402が形成されている。第3中継電極402は、後述のコンタクトホール804及び89を介して、第2中継電極6a2と画素電極9aとを電気的に接続する機能を有する。
In the fourth layer, the
容量配線400及び第3中継電極402は、下層にアルミニウムからなる層、上層に窒化チタンからなる層の二層構造を有している。
The
データ線6aの上、かつ、容量配線400の下には、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等からなる第3層間絶縁膜43が形成されている。第3層間絶縁膜43は、後述する工程により形成される下側絶縁膜43a及び上側絶縁膜43bの2つの電気絶縁性材料からなる膜により構成されている。
A third
この第3層間絶縁膜43を構成する下側絶縁膜43a及び上側絶縁膜43bのうち、下層側に配設されている下側絶縁膜43aの上側表面は、化学機械研磨法(Chemical Mechanical Polishing:以下、CMP法と称する)等の研磨処理により平坦化されている。これにより、第3層間絶縁膜43上に形成される前記第5層を形成する面が平坦となる。
Of the lower insulating
第3層間絶縁膜43には、前記の容量配線400と容量配線用中継層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がそれぞれ形成されている。
In the third
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、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、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等からなる第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及び前記の第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が形成されている。
In the sixth layer, the
すなわち、画素電極9aとTFT30の高濃度ドレイン領域1eとの間は、このコンタクトホール89、第3中継層402、コンタクトホール804、第2中継層6a2、コンタクトホール882、中継電極719、コンタクトホール881、下部電極71及びコンタクトホール83を介して、電気的に接続されることとなる。
That is, the contact hole 89, the
次に、上述した構成を有する本実施形態の電気光学装置100のTFTアレイ基板10の製造方法について、図5から図10を参照して説明する。
Next, a manufacturing method of the
図5から図9は、電気光学装置100の製造方法の各工程を順を追って説明する断面図である。図10は、電気光学装置の製造工程を説明するフローチャートである。
FIG. 5 to FIG. 9 are cross-sectional views illustrating the respective steps of the method of manufacturing the electro-
なお、以下においては、本発明において特徴的な構成である第3層間絶縁膜43を形成する工程について特に詳しく説明することとし、他の構成の製造工程の説明に関しては適宜に省略するものとする。
In the following, the step of forming the third
まず、図5に示すように、TFTアレイ基板10上に、公知の半導体製造方法等により第3層間絶縁膜43よりも下層側の構成を形成する。より詳しくは、走査線11aを含む第1層及びスイッチング素子であるTFT30等を含む第2層を形成し(ステップS01)、さらにその上方に、容量素子70を含む第3層を形成する(ステップS02)。そして、第1の導電膜であるデータ線6aを含む第4層を形成する(ステップS03)。
First, as shown in FIG. 5, a lower layer side structure than the third
次に、図6に示すように、データ線6aを含む第4層上に、例えばTEOSガスを用いたプラズマCVD法によって、シリコン酸化膜からなる下側絶縁膜43aを形成する(ステップS04)。ここで、下側酸化膜43aの厚さは、下側酸化膜43aの最も低い箇所の高さが、データ線6aの最も高い箇所の高さよりも、所定の値D1だけ高くなるように決められている。具体的には、データ線6aの高さが最も高くなる箇所は、TFT30上に形成された箇所となる。
Next, as shown in FIG. 6, a lower insulating
次に、図7に示すように、下側絶縁膜43aの表面にCMP法等の研磨処理を施し、平坦化する(ステップS05)。研磨処理は下側絶縁膜43aの表面全体が研磨されて平坦化され、かつ下側絶縁膜43aの最も薄い箇所の厚さがT1となるまで行われる。すなわち、厚さT1の値は前記所定の値D1よりも小さくなる。なお、下側絶縁膜43aが最も薄くなる箇所は、データ線6aの高さが最も高くなる箇所の上、すなわちTFT30上の箇所である。
Next, as shown in FIG. 7, the surface of the lower insulating
なお、ステップS05における研磨処理は、第1の導電膜であるデータ線6aの少なくとも一部が露出するまで行われてもよい。
The polishing process in step S05 may be performed until at least a part of the
次に、図8に示すように、下側絶縁膜43a上に例えばTEOSガスを用いたプラズマCVD法によって、シリコン酸化膜からなる所定の厚さの上側絶縁膜43bを形成する(ステップS06)。これにより、第3層間絶縁膜43が形成される。なお、平坦化された下側絶縁膜43a上に形成されることから、上側絶縁膜43bの表面は平坦となる。
Next, as shown in FIG. 8, an upper
次に、図9に示すように、第3層間絶縁膜43上に、第2の導電膜である容量配線400を含む第5層を形成し(ステップS07)、さらに図4に示すように画素電極9a及び配向膜16を含む第6層を形成する(ステップS08)。
Next, as shown in FIG. 9, a fifth layer including the
以上により、本実施形態の電気光学装置100のTFTアレイ基板10上の構成が全て形成される。
As described above, all the configurations on the
以上に説明した本実施形態の電気光学装置100の製造方法における作用及び効果を図11及び図12を参照して説明する。図11は、データ線の下方に異物が存在した場合における作用を説明する図である。図12は、データ線上に異物が存在した場合における作用を説明する図である。
Operations and effects in the method for manufacturing the electro-
まず、図11に示すように、第1の導電膜であるデータ線6aの高さが最も高くなる領域、すなわちTFT30上の領域において、データ線6aよりも下層側に異物500が存在した場合について説明する。
First, as shown in FIG. 11, in the region where the height of the
この場合、ステップS03においてデータ線6aを含む第4層を形成した場合、異物500が存在する影響によって、データ線6aの異物500上に当たる領域6bは上方へ突出する。
In this case, when the fourth layer including the
次に、ステップS04において下側絶縁膜43aを形成し、ステップS05において下側絶縁膜43aを研磨処理により平坦化を実施すると、領域6bの突出量が厚さT1よりも大きい場合には、データ線6aの領域6bが下側絶縁膜43aの表面に露出する。
Next, when the lower insulating
ここで、従来であれば、このデータ線6aの領域6bが露出した状態において第5層の容量配線400が形成されるため、データ線6aと容量配線400との電気的な短絡が発生し、電気光学装置100の動作不良の原因となってしまう。
Here, conventionally, since the
しかしながら、本実施形態では、ステップS04において平坦化した下側絶縁膜43a上に、さらにステップS05において上側絶縁膜43bを形成しすることで、第3層間絶縁膜43が構成されるため、データ線6aの領域6bは少なくとも上側絶縁膜43bにより覆われる。このため、本実施形態では、次のステップS06において形成される第5層の容量配線400が、データ線6aの領域6bとの電気的な短絡が発生することがなく、異物による電気光学装置100の動作不良の発生を防止することができる。
However, in this embodiment, the third
次に、図12に示すように、第1の導電膜であるデータ線6aの高さが最も高くなる領域、すなわちTFT30上の領域において、データ線6a上に導電性を有する異物501が存在した場合について説明する。
Next, as shown in FIG. 12, in the region where the height of the
この場合、ステップS04において下側絶縁膜43aを形成し、ステップS05において下側絶縁膜43aを研磨処理により平坦化を実施すると、異物501の高さが厚さT1よりも大きい場合には、異物501が下側絶縁膜43aの表面に露出する。
In this case, when the lower insulating
ここで、従来であれば、異物501が露出した状態において第5層の容量配線400が形成されるため、異物501を介してデータ線6aと容量配線400との電気的な短絡が発生し、電気光学装置100の動作不良の原因となってしまう。
Here, conventionally, since the fifth-
しかしながら、本実施形態では、ステップS04において平坦化した下側絶縁膜43a上に、さらにステップS05において上側絶縁膜43bを形成しすることで、第3層間絶縁膜43が構成されるため、導電性を有する異物501は少なくとも上側絶縁膜43bにより覆われる。このため、本実施形態では、次のステップS06において形成される第5層の容量配線400が、異物501を介してデータ線6aと電気的に短絡することがなく、異物による電気光学装置100の動作不良の発生を防止することができる。
However, in the present embodiment, the third
以上のように、本実施形態によれば、第3層間絶縁膜43を下側絶縁膜43a及び上側絶縁膜43bからなる2層構造とし、下側絶縁膜43aの表面を研磨処理により平坦化することによって、スイッチング素子であるTFT30上において、第3層間絶縁膜43を挟持して配設されるデータ線6a及び容量配線400が、製造工程中に混入する異物の影響によって電気的に短絡してしまうことを防止することができる。
As described above, according to the present embodiment, the third
なお、上述した本実施形態においては、第3層間絶縁膜43を下側絶縁膜43a及び上側絶縁膜43bからなる2層構造とし、この第3層間絶縁膜43を挟持するデータ線6a及び容量配線400の短絡を防止する構成としているが、本発明はこれに限られるものではない。
In the above-described embodiment, the third
例えば、第2層間絶縁膜42を上下2層の絶縁膜により構成し、下方側の絶縁膜を研磨処理により平坦化する構成であってもよい。この構成によれば、第2層間絶縁膜42を挟持する容量電極300とデータ線6aとの短絡を防止することができる。
For example, the second
次に、以上詳細に説明した電子光学機器100をライトバルブとして用いた電子機器である投射型カラー表示装置の実施形態について、その全体構成、特に光学的な構成について説明する。図13は、投射型カラー表示装置の構成例を示す断面図である。
Next, an overall configuration, particularly an optical configuration, of an embodiment of a projection type color display device that is an electronic device using the electro-
本実施形態における電子機器の一例である液晶プロジェクタ1100は、電子光学機器100を、それぞれRGB用のライトバルブ100R、100G及び100Bとして用いている。液晶プロジェクタ1100では、メタルハライドランプ等の白色光源のランプユニット1102から投射光が発せられると、3枚のミラー1106及び2枚のダイクロイックミラー1108によって、RGBの三原色に対応する光成分R、G及びBに分けられ、各色に対応するライトバルブ100R、100G及び100Bにそれぞれ導かれる。この際特に、B光は、長い光路による光損失を防ぐために、入射レンズ1122、リレーレンズ1123及び出射レンズ1124からなるリレーレンズ系1121を介して導かれる。そして、ライトバルブ100R、100G及び100Bによりそれぞれ変調された三原色に対応する光成分は、ダイクロイックプリズム1112により再度合成された後、投射レンズ1114を介してスクリーン1120にカラー画像として投射される。
A
なお、本実施形態に係る電子機器は、図13を参照して説明した電子機器の他にも、モバイル型コンピュータ、液晶テレビ、携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末又はタッチパネル式モニタ等の各種電子機器に適用可能である。 In addition to the electronic device described with reference to FIG. 13, the electronic device according to the present embodiment is a mobile computer, a liquid crystal television, a mobile phone, an electronic notebook, a word processor, a viewfinder type, or a monitor direct view type video. The present invention can be applied to various electronic devices such as a tape recorder, a workstation, a video phone, a POS terminal, or a touch panel monitor.
なお、上述の実施形態では、TFTを用いたアクティブマトリクス駆動方式の透過型液晶パネルを電子光学機器として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、スイッチング素子及び層間絶縁膜を挟持する一対の導電膜を備えた他の形式の電子光学機器にも本発明を適用可能である。 In the above-described embodiment, an active matrix drive type transmissive liquid crystal panel using TFTs has been described as an electro-optical device. However, the present invention is not limited to this, and a switching element and an interlayer insulating film are sandwiched between them. The present invention can also be applied to other types of electro-optical devices including a pair of conductive films.
また、電気光学装置は、半導体基板に素子を形成する表示用デバイス、例えばLCOS(Liquid Crystal On Silicon)等であっても構わない。LCOSでは、素子基板として単結晶シリコン基板を用い、画素や周辺回路に用いるスイッチング素子としてトランジスタを単結晶シリコン基板に形成する。また、画素には、反射型の画素電極を用い、画素電極の下層に画素の各素子を形成する。 Further, the electro-optical device may be a display device that forms elements on a semiconductor substrate, for example, LCOS (Liquid Crystal On Silicon). In LCOS, a single crystal silicon substrate is used as an element substrate, and a transistor is formed on a single crystal silicon substrate as a switching element used for a pixel or a peripheral circuit. In addition, a reflective pixel electrode is used for the pixel, and each element of the pixel is formed below the pixel electrode.
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電気光学装置、電気光学装置の製造方法及び電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification. A method for manufacturing an electro-optical device and an electronic apparatus are also included in the technical scope of the present invention.
6a データ線(第1の導電膜)、 10 TFTアレイ基板、 16 無機配向膜、 20 対向基板、 30 TFT(スイッチング素子)、 43 第3層間絶縁膜、 43a 下側絶縁膜、 43b 上側絶縁膜、 50 液晶、 100 電気光学装置、 400 容量配線(第1の導電膜) 6a data line (first conductive film), 10 TFT array substrate, 16 inorganic alignment film, 20 counter substrate, 30 TFT (switching element), 43 third interlayer insulating film, 43a lower insulating film, 43b upper insulating film, 50 liquid crystal, 100 electro-optical device, 400 capacitance wiring (first conductive film)
Claims (7)
画素電極と、
前記画素電極に対応して設けられたスイッチング素子と、
少なくとも一部が前記スイッチング素子上に配設された第1の導電膜と、
前記第1の導電膜上に配設され、表面が研磨処理により平坦化された下側絶縁膜、及び前記下側絶縁膜上に形成された上側絶縁膜からなる層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に、少なくとも一部が前記スイッチング素子上に配設された第2の導電膜と、
を具備することを特徴とする電気光学装置。 On the board
A pixel electrode;
Switching elements provided corresponding to the pixel electrodes;
A first conductive film at least partially disposed on the switching element;
An interlayer insulating film comprising a lower insulating film disposed on the first conductive film and having a surface planarized by a polishing process, and an upper insulating film formed on the lower insulating film;
A second conductive film at least partially disposed on the switching element on the interlayer insulating film;
An electro-optical device comprising:
前記第1の導電膜は、前記半導体層及びゲート電極の厚みに起因する段差を有する他の層間絶縁膜上に形成されることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。 The switching element includes a semiconductor layer and a gate electrode provided on the semiconductor via an insulating film,
The electro-optical device according to claim 1, wherein the first conductive film is formed on another interlayer insulating film having a step due to the thickness of the semiconductor layer and the gate electrode.
前記第1の導電膜は、前記データ線を構成し、
前記第2の導電膜は、前記容量配線を構成することを特徴とする請求項1又は2に記載の電気光学装置。 A data line electrically connected to the switching element; and a capacitor line electrically connected to a capacitor element that holds the potential of the pixel electrode;
The first conductive film constitutes the data line,
The electro-optical device according to claim 1, wherein the second conductive film constitutes the capacitor wiring.
前記基板上にスイッチング素子を形成する工程と、
前記スイッチング素子上に第1の導電膜を形成する工程と、
前記第1の導電膜上に下側絶縁膜を形成する工程と、
前記下側絶縁膜の少なくとも前記スイッチング素子上の領域に研磨処理を施す工程と、
前記下側絶縁膜の研磨処理が施された面上に上側絶縁膜を形成する工程と、
前記上側絶縁膜上に、少なくとも前記スイッチング素子上の領域に第2の導電膜を形成する工程と、
を具備することを特徴とする電気光学装置の製造方法。 A method of manufacturing an electro-optical device comprising a pixel electrode on a substrate and a switching element provided corresponding to the pixel electrode,
Forming a switching element on the substrate;
Forming a first conductive film on the switching element;
Forming a lower insulating film on the first conductive film;
A step of polishing at least a region of the lower insulating film on the switching element;
Forming an upper insulating film on the surface on which the lower insulating film has been polished;
Forming a second conductive film on the upper insulating film at least in a region on the switching element;
An electro-optical device manufacturing method comprising:
前記研磨処理を施す工程において、前記下側絶縁膜は、前記スイッチング素子が形成された領域が前記所定の厚さよりも薄くなるまで研磨処理されることを特徴とする請求項4に記載の電気光学装置の製造方法。 In the step of forming the lower insulating film, the lower insulating film has a height from the substrate in a region where the switching element is not formed, from the substrate in a region where the switching element is formed. Formed to a predetermined thickness so as to be higher than the height of one conductive film,
5. The electro-optic according to claim 4, wherein, in the step of performing the polishing process, the lower insulating film is polished until a region where the switching element is formed becomes thinner than the predetermined thickness. Device manufacturing method.
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