JP3381718B2 - 電気光学装置及びその製造方法並びに電子機器 - Google Patents

電気光学装置及びその製造方法並びに電子機器

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、電気光学装置及びその製造方法の技術分野
に属し、特に画素電極と画素スイッチング用の薄膜トラ
ンジスタ(Thin Film Transistor:以下適宜、TFTと
称す)との間で電気的な導通を良好にとるための中継用
の導電層を備える電気光学装置及びその製造方法並びに
電子機器の技術分野に属する。
背景技術 従来この種の電気光学装置は、一対の基板間に液晶等
の電気光学物質が挟持されてなり、一方の基板の一例で
あるTFTアレイ基板には、マトリクス状に複数の画素
電極が設けられ、他方の基板の一例である対向基板に
は、各画素における画素開口領域(即ち、各画素におけ
る電気光学物質部分を光が通過する領域)を規定するた
めに、遮光膜が画素電極の間隙に対応して格子状に設け
られるのが一般的である。この場合、各画素電極の周り
で光漏れにより表示画像におけるコントラスト比が低下
しないようにするため、平面的に見て各画素電極に格子
状の遮光膜が若干重なるように構成されている。この際
特に、対向基板側に設けられた遮光膜は、画素電極から
電気光学物質等を介して比較的離れているために、斜め
に入射する光や両基板の貼り合わせずれを考慮して、上
述の如き画素電極と遮光膜とは、かなりのマージンで重
ねる必要がある。これは、画素開口率(即ち、各画素に
おける画素開口領域が占める率)を高める際の大きな障
壁となる。
そこで最近では、明るい画像表示を行うという一般的
な要請の下、各画素における画素開口率を高めるため
に、対向基板側の遮光膜だけで画素開口領域を規定する
のではなく、データ線をAl(アルミニウム)等の遮光
性材料から画素電極の縦方向の隙間を覆うように幅広に
形成することにより、各画素開口領域を部分的に規定す
る技術も一般化している。この技術によれば、データ線
によって画素開口領域を部分的に規定するようにしたの
で、画素開口率を高めることができる。
他方、この種の電気光学装置においては、各画素電極
と、例えば各画素に設けられたTFT等のスイッチング
素子とは、相互に接続される必要があるが、両者間に
は、走査線、容量線、データ線等の配線及びこれらを相
互に電気的に絶縁するための複数の層間絶縁膜を含む、
例えば1000nm(ナノメーター)程度又はそれ以上
に厚い積層構造が存在するため、両者間を電気的に接続
するためのコンタクトホールを開孔するのが困難とな
る。
この種の電気光学装置における表示画像の高品位化と
いう一般的な要請の下では、画素ピッチの微細化、画素
開口率の向上、画素電極への画像信号の安定供給等が重
要となる。
しかしながら、前述したデータ線で画素開口領域を部
分的に規定する技術によれば、データ線と画素電極とが
層間絶縁膜を介して部分的に重なっているため、各画素
に設けられたTFTについて考えれば、上述したデータ
線と画素電極との重なりに応じてソースとドレインとの
間に寄生容量が生じてしまう。ここで一般に、データ線
を介して画像信号が供給されるTFTは、1フレーム期
間に亘って画像信号に応じた一定電位を画素電極に保持
させるようにスイッチング動作するが、この期間中にデ
ータ線は、他行のTFTに供給される画像信号の電位に
頻繁に振れるので、上述のソースとドレインとの間の寄
生容量により、TFTが異常動作して画素電極に保持さ
せるべき電圧がリークしてしまう。この結果、画素電極
への画像信号の供給が不安定となり、最終的には画像表
示の劣化を招くという問題点がある。
一方、この種の電気光学装置における装置構成の単純
化や低コスト化という一般的な要請の下では、何らかの
機能を付加或いは向上させる際にも、積層構造中の導電
層や絶縁膜の数をむやみに増加させないこと、或いは一
つの膜を複数機能を果たすために有効利用することが重
要となる。
本発明は上述の問題点に鑑みなされたものであり、比
較的簡単な構成を有しており、画素開口率が高く、高品
位の画像表示が可能な電気光学装置及びその製造方法を
提供することを課題とする。
発明の開示 本発明の電気光学装置は、基板に、複数の走査線と、
複数のデータ線と、前記各走査線及び前記各データ線の
交差に対応して配置された薄膜トランジスタと、前記薄
膜トランジスタに対応して配置された画素電極と、前記
薄膜トランジスタのソース及びドレイン領域を構成する
半導体層と前記画素電極との間に介在し、前記半導体層
と電気的に接続され且つ前記画素電極と電気的に接続さ
れた遮光性の第1導電層と、前記第1導電層と同一膜か
らなり、平面的に見て前記データ線に少なくとも部分的
に重なっている第2導電層とを備え、前記データ線は前
記薄膜トランジスタのチャネル領域に重なり、前記第1
導電層と前記第2導電層は前記データ線よりも下層に設
けられていることを特徴とする。
本発明の電気光学装置の構成によれば、第1導電層
は、半導体層と画素電極との間に介在しており、一方で
半導体層と電気的に接続されており、他方で、画素電極
と電気的に接続されている。従って、第1導電層は、画
素電極と半導体層のドレイン領域とを電気的に接続する
ための中継用の導電層として機能し、例えば、両者間を
一つのコンタクトホールを介して直接接続する場合の困
難性を回避することが可能となる。
また、第2導電層は平面的に見て前記データ線に少な
くとも部分的に重なっているため、データ線に加えて第
2導電層により各画素の遮光を冗長させることが可能と
なる。
本発明の電気光学装置の一の態様において、前記第2
導電層は平面的に見て少なくとも部分的に前記画素電極
に重なっている。
この構成によれば、平面的に見て少なくとも部分的に
隣接する画素電極の間に形成される第2導電層は、特に
画素電極に重なっている。このため、この画素電極と部
分的に重なった第2導電層部分により、各画素における
画素開口領域を少なくとも部分的に規定できる。この際
特に、第2導電層により画素開口領域が規定された個所
では、平面的に見て画素電極と第2導電層との間に隙間
はないため、そのような隙間を介しての光漏れは起こら
ない。この結果、最終的には、コントラスト比が高めら
れる。同時に、第2導電層により画素開口領域が規定さ
れた個所では、従来のようにデータ線で画素開口領域を
規定する必要はないため、データ線と画素電極とを重ね
る必要もなくなる。この結果、データ線と画素電極とが
層間絶縁膜を介して重なる構造により、各画素における
薄膜トランジスタのソースとドレインとの間の寄生容量
を発生させないで済む。このため、1フレーム等の所定
周期内に他行の薄膜トランジスタに供給される画像信号
の電位に頻繁に振れるデータ線の当該電位揺れに起因し
て、上述のソースとドレインとの間の寄生容量により薄
膜トランジスタが異常動作して、画素電極に保持させる
べき電圧がリークする事態を未然に防げる。即ち、画像
信号に応じた一定電位を画素電極に保持させるように薄
膜トランジスタはスイッチング動作し、データ線及び薄
膜トランジスタを介して画素電極へ画像信号へ安定供給
でき、最終的には、フリッカやラインムラの低減により
表示画像の高品位化が可能となる。
更に、第1導電層に、薄膜トランジスタと画素電極と
を中継する機能を持たせると共に、この第1導電層と同
一膜からなる第2導電層に、画像信号の安定供給を可能
ならしめつつ画素開口領域を規定する機能を持たせてい
るので、全体として、積層構造及び製造プロセスの単純
化並びに低コスト化を図れる。
本発明の電気光学装置の他の態様において、前記第1
導電層は、前記半導体層と第1コンタクトホールを介し
て電気的に接続され且つ前記画素電極と第2コンタクト
ホールを介して電気的に接続される。
この構成によれば、画素電極から半導体層のドレイン
領域まで一つのコンタクトホールを開孔する場合と比較
して、コンタクトホールの径を小さくできる。即ち、一
般にコンタクトホールを深く開孔する程、エッチング精
度は落ちるため、薄い半導体層における突き抜けを防止
するために、コンタクトホールの径を小さくできるドラ
イエッチングを途中で停止して、最終的にウエットエッ
チングで半導体層まで開孔するように工程を組まねばな
らないので、指向性のないウエットエッチングによりコ
ンタクトホールの径が広がらざるを得ないのである。こ
れに対して本態様では、画素電極と半導体層間を2つの
直列の第1及び第2コンタクトホールにより接続すれば
よいので、各コンタクトホールをドライエッチングによ
り開孔することが可能となるか、或いは少なくともウエ
ットエッチングにより開孔する距離を短くすることが可
能となる。この結果、各コンタクトホールの径を夫々小
さくでき、第1又は第2コンタクトホールの上方に位置
する画素電極部分における平坦化が促進される。
本発明の電気光学装置の他の態様によれば、前記デー
タ線は、前記半導体層と第3コンタクトホールを介して
電気的に接続される。
この構成によれば、データ線と半導体層のソース領域
との電気的な接続が第3コンタクトホールを介して良好
に得られる。
本発明の電気光学装置の他の態様によれば、前記デー
タ線は、平面的に見て前記画素電極に少なくとも部分的
に重ならない。
この構成によれば、データ線と画素電極とはできるだ
け重ならないように形成することで、データ線と画素電
極とを重ねるようにした場合と比較して、データ線と画
素電極との間における寄生容量を確実に低減できる。従
って、特に画素電極における電圧が安定してフリッカや
ラインムラを低減できる。
更に、データ線と画素電極とが層間絶縁膜を介して重
なった個所において発生する可能性が高い両者間の電気
的ショート(短絡)等の欠陥の発生を抑えることがで
き、最終的には装置欠陥率の低下、製造時の歩留まり向
上が図られる。
本発明の電気光学装置の他の態様によれば、前記第2
導電層は、定電位線に電気的に接続されている。
この構成によれば、少なくとも部分的に重なっている
画素電極と第2導電層との間には、多少の寄生容量が付
くが、第2導電層の電位が定電位に保たれている。この
ため、画素電極と第2導電層との間の寄生容量を介し
て、第2導電層の電位変動が画素電極の電位に及ぼす悪
影響を低減でき、画素電極における電圧がより安定して
フリッカやラインムラを更に低減できる。
本発明の電気光学装置の他の態様によれば、前記半導
体層のうち少なくともチャネル領域の前記基板側に下地
絶縁膜を介して形成された遮光膜を更に備える。
この構成によれば、半導体層のうち少なくともチャネ
ル領域の基板側に下地絶縁膜を介して形成された遮光膜
により、TFTアレイ基板側からの光に対するチャネル
領域の遮光を行うことができる。このため、当該電気光
学装置の動作時において、投射光、裏面反射光、反射光
等の薄膜トランジスタへの光照射に起因して発生する、
チャネル領域における光リークを低減し、薄膜トランジ
スタの特性変化や劣化を低減しつつ高品位の画像表示が
可能となる。
本発明の電気光学装置の他の態様によれば、前記第1
導電層及び前記第2導電層は、高融点金属を含む。
この構成によれば、第1導電層及び第2導電層は、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)及びP
b(鉛)のうちの少なくとも一つを含む、金属単体、合
金、金属シリサイド等からなる。このため、製造プロセ
スにおいて第1導電層及び第2導電層形成後に行われる
各種工程における高温処理で当該第1導電層及び第2導
電層が変形したり破壊したりすることはない。
本発明の電気光学装置の他の態様によれば、前記第2
導電層と前記データ線とは、層間絶縁膜を介して少なく
とも部分的に対向配置される。
この構成によれば、保持すべき画像信号に応じて電位
が変動する画素電極との間ではなく、電位がより安定し
た第2導電層との間で、データ線に容量が付加されるの
で、データ線の電位揺れを招かないようにしつつ適度に
増加させることが可能となる。特に画素ピッチを微細化
して、これに伴いデータ線幅を微細化しても、第2導電
層との間の容量を増加させることにより、データ線の容
量不足を抑えることができ、当該データ線を介しての画
像信号の画素電極への供給における書き込み能力不足を
阻止できる。
本発明の電気光学装置の他の態様によれば、前記画素
電極に接続された蓄積容量を更に備える。
この構成によれば、蓄積容量により、画素電極におけ
る画像信号の電圧保持時間を遥か長くすることができ、
コントラスト比を非常に効率良く高められる。
この態様では、前記第1導電層及び第2導電層は、前
記走査線及び前記蓄積容量の一方の電極上に絶縁膜を介
して設けられてもよい。
この構成によれば、走査線及び蓄積容量の一方の電極
上に絶縁膜を介して設けられた第1導電層により、画素
電極と半導体層とを中継可能であり、走査線及び蓄積容
量の一方の電極上に絶縁膜を介して設けられた第2導電
層により、画素開口領域を規定可能であり、更に第2導
電層と蓄積容量の一方の電極との間で容量を簡単に構成
可能となる。
この蓄積容量を更に備えた態様では、前記半導体層の
一部からなる第1蓄積容量電極と前記蓄積容量の一方の
電極である第2蓄積容量電極とが第1誘電体膜を介して
対向配置され、前記第2蓄積容量電極と前記第1導電層
の一部からなる第3蓄積容量電極とが前記絶縁膜である
第2誘電体膜を介して対向配置されて前記蓄積容量が形
成されてもよい。
この構成によれば、半導体層の一部からなる第1蓄積
容量電極と蓄積容量の一方の電極である第2蓄積容量電
極とが第1誘電体膜を介して対向配置され、第1の蓄積
容量が構成され、他方で、第2蓄積容量電極と第1導電
層の一部からなる第3蓄積容量電極とが第2誘電体膜を
介して対向配置されて第2の蓄積容量が構成される。そ
して、これら第1及び第2の蓄積容量から各画素電極に
蓄積容量が形成されるので、非画素開口領域を有効利用
して、しかも立体的な構造を利用して比較的大容量の蓄
積容量を構築できる。
この蓄積容量を更に備えた態様では、前記第2導電層
は、前記第2蓄積容量電極に接続されてもよい。
この構成によれば、少なくとも部分的に重なっている
画素電極と第2導電層との間には、多少の寄生容量が付
くが、第2導電層の電位が第2蓄積容量電極の電位に保
たれる。
このように第2導電層を第2蓄積容量電極に接続する
場合には、前記第2導電層は、第4コンタクトホールを
介して前記第2蓄積容量電極に接続されており、前記第
4コンタクトホールは、前記第1コンタクトホールを開
孔する工程と同一工程により開孔されてもよい。
この構成によれば、比較的容易に第2導電層を第2蓄
積容量電極に接続でき、しかも、第1コンタクトホール
を開孔するのと同時に第4コンタクトホールを開孔する
ので、製造プロセスの単純化に役立つ。
ここの第2蓄積容量電極は延設されて容量線としても
よい。
この構成によれば、容量線は、定電位とされるか、或
いは少なくとも大容量でありその電位変動は小さい。こ
のため、画素電極と第2導電層との間の寄生容量を介し
て、第2導電層の電位変動が画素電極の電位に及ぼす悪
影響を低減できる。
この第2蓄積容量電極は遮光膜と接続されていても良
い。
この構成によれば、第2蓄積容量電極及び遮光膜の電
位を同一にでき、第2蓄積容量電極及び遮光膜のいずれ
か一方を所定電位とする構成を採れば、他方の電位も所
定電位とできる。この結果、第2蓄積容量電極や遮光膜
における電位揺れによる悪影響を低減できる。また、遮
光膜からなる配線と容量線とを相互に冗長配線として機
能させることができる。
この遮光膜は容量線を兼ね、前記第2蓄積容量電極
は、前記基板上における平面形状が相隣接するデータ線
間を前記走査線に沿って伸び、各画素電極毎に島状に構
成されているとともに、前記遮光膜に接続されていても
よい。
この構成によれば、第2蓄積容量電極を画素電極毎に
島状に構成することができるため、画素開口率を向上さ
せることができる。また、第2蓄積容量も配線とすれ
ば、遮光膜とともに容量線の冗長配線にすることができ
る。
さらに、前記遮光膜は、前記第4コンタクトホールと
は異なる平面位置に開孔された第5コンタクトホールを
介して前記容量線に電気的に接続されてもよい。
この構成によれば、半導体層のうち少なくともチャネ
ル領域の基板側に下地絶縁膜を介して形成された遮光膜
により、基板側からの光に対するチャネル領域の遮光を
行うことができる。しかも、遮光膜は、導電性であり、
第5コンタクトホールを介して容量線に接続されている
ので、遮光膜を容量線の冗長配線として機能させること
が可能となり、容量線の低抵抗化を図ることにより容量
線の電位をより安定化させることにより、最終的には、
表示画像の高品位化を図れる。また、第4コンタクトホ
ールと第5コンタクトホールは、異なる平面位置に形成
することにより、第4コンタクトホール及び第5コンタ
クトホールにおける接続不良を防止することができる。
さらに、前記第2導電層と前記遮光膜とは前記第2蓄
積容量電極を介して電気的に接続されてなり、前記第2
導電層と前記遮光膜とは隣接する画素電極に接続されて
いてもよい。
この構成によれば、第2導電層を容量線として利用す
ることができる。また、第2蓄積容量電極を容量線と
し、第2導電層と第2蓄積容量電極とを接続することに
より、容量線を2重で形成することができ、冗長構造が
実現できる。
本発明の電気光学装置の他の態様によれば、前記第1
導電層及び前記第2導電層は、前記データ線よりも下層
に設けられている。
この構成によれば、データ線よりも下層に設けられた
第1導電層により、画素電極と半導体層とを中継可能で
あり、データ線よりも下層に設けられた第2導電層によ
り、画素開口領域を規定可能であり、更に第1導電層と
第2蓄積容量電極との間で容量を簡単に構成可能とな
る。
本発明の電気光学装置の他の態様によれば、前記第2
導電層は、平面的に見て島状に設けられており、画素開
口領域のうち前記データ線に沿った領域を少なくとも部
分的に規定する。
この構成によれば、平面的に見て島状に設けられた第
2導電層により、画素開口領域のうちデータ線に沿った
領域を少なくとも部分的に規定可能である。例えば、デ
ータ線に沿った画素開口領域のうち、薄膜トランジスタ
のチャネル領域やデータ線と半導体層とを接続するコン
タクトホールが開孔された領域を除く大部分の領域に第
2導電層を形成することができ、この大部分の領域にお
ける画素開口領域を当該第2導電層で規定することが可
能である。
或いは、本発明の電気光学装置の他の態様によれば、
前記第1導電層及び前記第2導電層は、前記データ線よ
りも前記基板から遠い層として、即ち上層に設けられて
いることを特徴とする。
この構成によれば、データ線よりも基板から遠い層と
して設けられた第1導電層により、画素電極と半導体層
とを中継可能であり、データ線よりも上層に設けられた
第2導電層により、画素開口領域を規定可能である。こ
の場合特に、第2導電層を、データ線上の全領域に層間
絶縁膜を介して設けてもよいし、走査線上に層間絶縁膜
を介きて設けてもよい。また、第1導電層と画素電極と
を接続するコンタクトホールの位置は、非開口領域内で
あれば任意の位置に設定できるので、設計自由度が増し
有利である。
この態様では、前記第2導電層は、平面的に見て前記
第1導電層が存在する領域を除き前記格子状に設けられ
ており、画素開口領域の前記データ線及び前記走査線に
夫々沿った領域を規定するように構成してもよい。
この構成によれば、第2導電層は、第1導電層が存在
する領域を除き格子状に設けられているので、画素開口
領域のデータ線及び走査線に夫々沿った領域を規定する
こと、即ち画素開口領域の輪郭の全てを規定することも
可能である。尚、第1導電層と第2導電層との間隙につ
いては、例えば、対向基板側の遮光膜、薄膜トランジス
タの下側の薄膜トランジスタ、データ線の延設部分等に
より、簡単に光漏れを防止できる。
この第1導電層及び第2導電層が上層に設けられた態
様では、前記半導体層と前記第1導電層とは前記データ
線と同一膜からなる中継導電層を介して接続されていて
もよい。
この構成によれば、データ線よりも上層に設けられた
第1導電層で、画素電極からデータ線と同一層からなる
中継導電層までを電気的に接続し、この中継導電層によ
り更に半導体層までを電気的に接続するようにしての
で、二つの中継用の導電層である第1導電層と中継導電
層により、画素電極から半導体層までを良好に中継可能
となる。特にデータ線を構成するAl膜と画素電極を構
成するITO(Induim Tin Oxide)膜との電気的な相性
が悪い場合にも、これら両者と電気的に相性が良い材料
(例えば、高融点金属)から第1導電層を形成すれば良
い点で有利である。
この第1導電層及び第2導電層が上層に設けられてい
る態様では、前記画素電極に接続された蓄積容量を有
し、前記データ線は前記蓄積容量の一方の電極と前記第
2導電層との間に層間絶縁膜を介して挟持されてもよ
い。
この構成によれば、保持すべき画像信号に応じて電位
が変動する画素電極との間ではなく、電位がより安定し
た第2導電層及び蓄積容量の一方の電極との間で、デー
タ線に容量を付加させることができるので、データ線の
容量を電位揺れを招かないようにしつつ適度に増加させ
ることが可能となる。特に画素ピッチを微細化して、こ
れに伴いデータ線幅を微細化しても、第2導電層及び第
2蓄積容量電極との間での容量を増加させることによ
り、データ線の容量不足を抑えることができ、当該デー
タ線を介しての画像信号の画素電極への供給における書
き込み能力不足を阻止できる。
本発明の第1の電気光学装置の製造方法は上記課題を
解決するために、基板に複数の走査線と、複数のデータ
線と、前記各走査線と前記各データ線に対応して配置さ
れた薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに対応
して配置された画素電極とを有する電気光学装置の製造
方法において、前記基板にソース領域、チャネル領域及
びドレイン領域となる半導体層を形成する工程と、前記
半導体層上に絶縁薄膜を形成する工程と、前記絶縁薄膜
上に走査線及び蓄積容量の一方の電極を形成する工程
と、前記走査線及び前記一方の電極上に第1層間絶縁膜
を形成する工程と、前記絶縁薄膜及び前記第1層間絶縁
膜に前記半導体層に通じる第1コンタクトホールを開孔
する工程と、前記第1層間絶縁膜上に、前記第1コンタ
クトホールを介して前記半導体層に電気的に接続される
ように遮光性の第1導電層と前記第1導電層と同一膜か
ら第2導電層を形成する工程と、前記第1導電層及び前
記第2導電層上に第2層間絶縁膜を形成する工程と、前
記第2層間絶縁膜上に、前記半導体層のチャネル領域に
重なるようにデータ線を形成する工程と、前記データ線
上に第3層間絶縁膜を形成する工程と、前記第2層間絶
縁膜及び前記第3層間絶縁膜に前記第1導電層に通じる
第2コンタクトホールを開孔する工程と、前記第2コン
タクトホールを介して前記第1導電層に電気的に接続さ
れるように画素電極を形成する工程とを有し、前記第2
導電層は、平面的に見て前記データ線に少なくとも部分
的に重なるように形成されていることを特徴とする。
本発明の第1の電気光学装置の製造方法によれば、基
板に、半導体層、絶縁薄膜、走査線及び蓄積容量の一方
の電極並びに第1層間絶縁膜がこの順で積層形成され
る。次に、絶縁薄膜及び第1層間絶縁膜に半導体層に通
じる第1コンタクトホールが開孔され、この第1コンタ
クトホールを介して半導体層に電気的に接続されるよう
に遮光性の第1導電層が形成される。同時に、この第1
導電層と同一膜から、平面的に見て画素電極が形成され
る領域の間隙内に少なくとも部分的に配置されるように
第2導電層が形成される。続いて、第2層間絶縁膜、デ
ータ線、及び第3層間絶縁膜がこの順で積層形成され
る。次に、第1導電層に通じる第2コンタクトホールが
開孔され、この第2コンタクトホールを介して第1導電
層に電気的に接続されるように画素電極が形成される。
従って、上述したデータ線よりも基板に近い層として第
1及び第2導電層を形成して二つのコンタクトホールを
介して画素電極と半導体層とを第2導電層で中継する構
成を有する本発明の電気光学装置を比較的容易に製造で
きる。特に、第1導電層と第2導電層とを同一膜から形
成するので、製造プロセスの単純化並びに低コスト化を
図れる。
本発明の第1の電気光学装置の製造方法の一の態様で
は、前記第2層間絶縁膜を形成する工程の後に、前記第
2層間絶縁膜に前記半導体層に通じる第3コンタクトホ
ールを開孔する工程を更に含み、前記データ線を形成す
る工程において、前記第3コンタクトホールを介して前
記半導体層に電気的に接続されるように前記データ線を
形成し、前記第1コンタクトホールを開孔する工程にお
いて、前記第1コンタクトホールを開孔すると同時に前
記第1層間絶縁膜に前記蓄積容量の一方の電極に通じる
第4コンタクトホールを開孔し、前記第2導電層を形成
する工程において、前記第4コンタクトホールを介して
前記蓄積容量の一方の電極に電気的に接続されるように
前記第2導電層を形成する。
この構成によれば、第2層間絶縁膜の形成後、半導体
層に通じる第3コンタクトホールが開孔され、この第3
コンタクトホールを介して半導体層に電気的に接続され
るようにデータ線が形成される。更に、第1コンタクト
ホールの開孔時に、同時に蓄積容量の一方の電極に通じ
る第4コンタクトホールが開孔され、この第4コンタク
トホールを介して蓄積容量の一方の電極に電気的に接続
されるように第2導電層が形成される。従って、上述し
たデータ線と半導体層とがコンタクトホールを介して電
気的に接続されており第2導電層と蓄積容量の一方の電
極とがコンタクトホールを介して電気的に接続された構
成を有する本発明の電気光学装置を比較的容易に製造で
きる。特に、これら二つのコンタクトホールを同時に開
孔するので、製造プロセスの単純化並びに低コスト化を
図れる。
本発明の第2の電気光学装置の製造方法は上記課題を
解決するために、基板に複数の走査線と、複数のデータ
線と、前記各走査線と前記各データ線に接続された薄膜
トランジスタと、前記薄膜トランジスタの接続された画
素電極とを有する電気光学装置の製造方法において、前
記基板にソース領域、チャネル領域及びドレイン領域と
なる半導体層を形成する工程と、前記半導体層上に絶縁
薄膜を形成する工程と、前記絶縁薄膜上に走査線及び蓄
積容量の一方の電極を形成する工程と、前記走査線及び
蓄積容量の一方の電極上に第1層間絶縁膜を形成する工
程と、前記第1層間絶縁膜に前記半導体層に通じる第1
コンタクトホールを開孔する工程と、前記第1層間絶縁
膜上にデータ線を形成すると同時に前記第1コンタクト
ホールを介して前記半導体層に電気的に接続されるよう
に前記データ線と同一膜から中継導電層を形成する工程
と、前記データ線及び前記中継導電層上に第2層間絶縁
膜を形成する工程と、前記第2層間絶縁膜に前記中継導
電層に通じる第2コンタクトホールを開孔する工程と、
前記第2層間絶縁膜上に前記第2コンタクトホールを介
して前記中継導電層に電気的に接続されるように遮光性
の第1導電層を形成すると同時に、前記第1導電層と同
一膜からなる第2導電層を前記データ線に平面的に重な
るように形成する工程と、前記第1導電層及び前記第2
導電層上に第3層間絶縁膜を形成する工程と、前記第3
層間絶縁膜に前記第1導電層に通じる第3コンタクトホ
ールを開孔する工程と、前記第3コンタクトホールを介
して前記第1導電層に電気的に接続されるように画素電
極を形成する工程とを含むことを特徴とする。
本発明の第2の電気光学装置の製造方法によれば、基
板に半導体層、絶縁薄膜、走査線及び蓄積容量の一方の
電極並びに第1層間絶縁膜がこの順で積層形成される。
次に、半導体層に通じるコンタクトホールが開孔され、
データ線が形成されると同時に半導体層に電気的に接続
されるようにデータ線と同一膜から中継導電層が形成さ
れる。次に、第2層間絶縁膜が形成された後、中継導電
層に通じるコンタクトホールが開孔され、中継導電層に
電気的に接続されるように遮光性の第1導電層が形成さ
れる。これと同時に、第1導電層と同一膜から第2導電
層が形成される。続いて、第3層間絶縁膜が形成され、
第1導電層に通じるコンタクトホールが開孔されて、第
1導電層に電気的に接続されるように画素電極が形成さ
れる。従って、上述したデータ線と同一線からなる導電
層として中継導電層を形成すると共にデータ線よりも基
板から遠い層、つまり上層として第1導電層を形成して
三つのコンタクトホールを介して画素電極と半導体層と
を中継導電層及び第1導電層で中継すると共に、画素開
口領域を第2導電層で規定する構成を有する本発明の電
気光学装置を比較的容易に製造できる。特に、第1導電
層と第2導電層とを同一膜から形成するので、製造プロ
セスの単純化並びに低コスト化を図れる。
本発明の第2の電気光学装置の製造方法の一の態様で
は、前記第1層間絶縁膜を形成する工程の後に、前記第
1層間絶縁膜に前記半導体層に通じる第4コンタクトホ
ールを開孔する工程を更に含み、前記データ線を形成す
る工程において、前記第4コンタクトホールを介して前
記半導体層に電気的に接続されるように前記データ線を
形成し、前記第2コンタクトホールを開孔する工程にお
いて、前記第2コンタクトホールを開孔すると同時に前
記第1層間絶縁膜及び前記第2層間絶縁膜に前記蓄積容
量の一方の電極に通じる第5コンタクトホールを開孔
し、前記第2導電層を形成する工程において、前記第5
コンタクトホールを介して前記蓄積容量の一方の電極に
電気的に接続されるように前記第2導電層を形成する。
この態様によれば、第1層間絶縁膜の形成後、半導体
層に通じる第4コンタクトホールが開孔され、半導体層
に電気的に接続されるようにデータ線が形成される。更
に、第2層間絶縁膜にコンタクトホールを開孔する時
に、同時に蓄積容量の一方の電極に通じるコンタクトホ
ールが開孔され、蓄積容量の一方の電極に電気的に接続
されるように第3導電層が形成される。従って、上述し
たデータ線と半導体層とがコンタクトホールを介して電
気的に接続されており第2導電層と蓄積容量の一方の電
極とがコンタクトホールを介して電気的に接続された構
成を有する本発明の電気光学装置を比較的容易に製造で
きる。特に、これら二つのコンタクトホールを同時に開
孔するので、製造プロセスの単純化並びに低コスト化を
図れる。
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する
実施の形態から明らかにする。
図面の簡単な説明 図1は、第1実施形態の電気光学装置における画像表
示領域を構成するマトリクス状の複数の画素に設けられ
た各種素子、配線等の等価回路である。
図2は、第1実施形態の電気光学装置におけるデータ
線、走査線、画素電極等が形成されたTFTアレイ基板
の相隣接する複数の画素群の平面図である。
図3は、図2のA−A’断面図である。
図4は、図2のB−B’断面図である。
図5は、第1実施形態の電気光学装置の製造プロセス
を順を追って示す工程図(その1)である。
図6は、第1実施形態の電気光学装置の製造プロセス
を順を追って示す工程図(その2)である。
図7は、第1実施形態の電気光学装置の製造プロセス
を順を追って示す工程図(その3)である。
図8は、第1実施形態の電気光学装置の製造プロセス
を順を追って示す工程図(その4)である。
図9は、第2実施形態の電気光学装置におけるデータ
線、走査線、画素電極等が形成されたTFTアレイ基板
の相隣接する複数の画素群の平面図である。
図10は、図10のA−A’断面図である。
図11は、図10のB−B’断面図である。
図12は、第3実施形態の電気光学装置の断面図であ
る。
図13は、第4実施形態の電気光学装置におけるデー
タ線、走査線、画素電極、遮光膜等が形成されたTFT
アレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図である。
図14は、図13のA−A’断面図である。
図15は、図13のB−B’断面図である。
図16は、各実施形態の電気光学装置における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
基板の側から見た平面図である。
図17は、図16のH−H’断面図である。
図18は、本発明による電子機器の実施の形態の概略
構成を示すブロック図である。
図19は、電子機器の一例としてプロジェクタを示す
断面図である。
図20は、電子機器の他の例としてのパーソナルコン
ピュータを示す正面図である。
符号の説明 1a…半導体層 1a’…チャネル領域 1b…低濃度ソース領域 1c…低濃度ドレイン領域 1d…高濃度ソース領域 1e…高濃度ドレイン領域 1f…第1蓄積容量電極 2…絶縁薄膜 3a…走査線 3b…容量線 4…第2層間絶縁膜 5…コンタクトホール 6a…データ線 6b…中継導電層 7…第3層間絶縁膜 8a…コンタクトホール 8b…コンタクトホール 9a…画素電極 10…TFTアレイ基板 11a…第1遮光膜 12…下地絶縁膜 16…配向膜 20…対向基板 21…対向電極 22…配向膜 23…第2遮光膜 30…TFT 50…液晶層 70…蓄積容量 70a…第1蓄積容量 70b…第2蓄積容量 80a…第1バリア層 80b…第2バリア層 81…第1層間絶縁膜 88a…コンタクトホール 88b…コンタクトホール 88c…コンタクトホール 88d…コンタクトホール 発明を実施するための最良の形態 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態) 本発明の第1実施形態における電気光学装置の構成に
ついて、図1から図4を参照して説明する。図1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
路であり、図2は、データ線、走査線、画素電極等が形
成されたTFTアレイ基板の相隣接する複数の画素群の
平面図であり、図3は、図2のA−A’断面図であり、
図4は、図2のB−B’断面図である。尚、図3及び図
4においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度
の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならし
めてある。
図1において、本実施形態における電気光学装置の画
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
画素は、走査線3aとデータ線6aの交差に対応して画
素電極9aを制御するためのTFT30がマトリクス状
に複数形成されており、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良い。また、TFT30のデータ
に走査線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TFT3
0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、…、S
nを所定のタイミングで書き込む。画素電極9aを介し
て電気光学物質の一例として液晶に書き込まれた所定レ
ベルの画像信号S1、S2、…、Snは、対向基板(後
述する)に形成された対向電極(後述する)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、階調表示を可能にする。ノーマリーホワイトモー
ドであれば、印加された電圧に応じて入射光がこの液晶
部分を通過不可能とされ、ノーマリーブラックモードで
あれば、印加された電圧に応じて入射光がこの液晶部分
を通過可能とされ、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持つ光が出射する。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
並列に蓄積容量70を付加する。例えば、画素電極9a
の電圧は、TFT30のソースに画像信号が印加された
時間よりも3桁も長い時間だけ蓄積容量70により保持
される。これにより、保持特性は更に改善され、コント
ラスト比の高い電気光学装置が実現できる。
図2において、電気光学装置のTFTアレイ基板上に
は、マトリクス状に複数の透明な画素電極9a(点線部
9a’により輪郭が示されている)が設けられており、
画素電極9aの縦横の境界に各々沿ってデータ線6a、
走査線3a及び容量線3bが設けられている。データ線
6aは、コンタクトホール5を介して例えばポリシリコ
ン膜からなる半導体層1aのうち後述のソース領域に電
気的に接続されている。相隣接する画素電極9a間の間
隙における走査線3aに沿った領域及びデータ線6aに
沿った領域(図中右上がりの斜線で示した領域)には夫
々、島状の第1導電層(以下、第1バリア層と称す)8
0a及び第2導電層(以下、第2バリア層と称す)80
bが設けられている。本実施形態では特に、第1バリア
層80a及び第2バリア層80bは同一の遮光性の導電
膜から形成されている。画素電極9aは、第1バリア層
80aを中継して、コンタクトホール8a並びにコンタ
クトホール8bを介して半導体層1aのうち後述のドレ
イン領域に電気的に接続されている。容量線3bは、第
2バリア層80bにコンタクトホール8cを介して電気
的に接続されている。また、半導体層1aのうち図中右
下がりの斜線領域で示したチャネル領域1a’に対向す
るように走査線3aが配置されており、走査線3aはゲ
ート電極として機能する。このように、走査線3aとデ
ータ線6aとの交差する個所には夫々、チャネル領域1
a’に走査線3aがゲート電極として対向配置された画
素スイッチング用TFT30が設けられている。
容量線3bは、走査線3aに沿ってほぼ直線状に伸び
る本線部と、データ線6aと交差する箇所からデータ線
6aに沿って突出した突出部とを有する。
特に、第1バリア層80aは夫々、コンタクトホール
8aにより半導体層1aのドレイン領域に電気的に接続
されており、コンタクトホール8bにより画素電極9a
に電気的に接続されており、半導体層1aのドレイン領
域と画素電極9aとの間におけるバッファとして機能し
ている。この第1バリア層80a、コンタクトホール8
a並びにコンタクトホール8bについては後に詳述す
る。
また、図中太線で示した領域には夫々、走査線3a、
容量線3b及びTFT30の下側を通るように、第1遮
光膜11aを設けても良い。第1遮光膜11aは夫々、
走査線3aに沿って縞状に形成するとともに、データ線
6aと交差する箇所が図中下方に幅広に形成し、この幅
広の部分により画素スイッチング用TFT30のチャネ
ル領域1a’をTFTアレイ基板側から見て夫々覆う位
置に設けるようにすると良い。
次に図3の断面図に示すように、電気光学装置は、透
明な一方の基板の一例を構成するTFTアレイ基板10
と、これに対向配置される透明な他方の基板の一例を構
成する対向基板20とを備えている。TFTアレイ基板
10は、例えば石英基板、ガラス基板、シリコン基板か
らなり、対向基板20は、例えばガラス基板や石英基板
からなる。TFTアレイ基板10には、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膜などの透明導電性薄膜か
らなる。また配向膜16は例えば、ポリイミド薄膜など
の有機薄膜からなる。
他方、対向基板20には、その全面に渡って対向電極
21が設けられており、その下側には、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は例えば、ITO膜などの透明導電性
薄膜からなる。また配向膜22は、ポリイミド薄膜など
の有機薄膜からなる。
TFTアレイ基板10には、各画素電極9aに隣接す
る位置に、各画素電極9aをスイッチング制御する画素
スイッチング用TFT30が設けられている。
対向基板20には、更に図3に示すように、各画素の
非開口領域に、第2遮光膜23が設けられている。この
ため、対向基板20の側から入射光が画素スイッチング
用TFT30の半導体層1aのチャネル領域1a’や低
濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cに侵入
することはない。更に、第2遮光膜23は、コントラス
トの向上、カラーフィルタを形成した場合における色材
の混色防止などの機能を有する。
このように構成され、画素電極9aと対向電極21と
が対面するように配置されたTFTアレイ基板10と対
向基板20との間には、後述のシール材により囲まれた
空間に電気光学物質の一例である液晶が封入され、液晶
層50が形成される。液晶層50は、画素電極9aから
の電界が印加されていない状態で配向膜16及び22に
より所定の配向状態をとる。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
る。シール材は、TFTアレイ基板10及び対向基板2
0をそれらの周辺で貼り合わせるための、例えば光硬化
性樹脂や熱硬化性樹脂からなる接着剤であり、両基板間
の距離を所定値とするためのグラスファイバー或いはガ
ラスビーズ等のギャップ材が混入されている。
更に図3に示すように、画素スイッチング用TFT3
0に各々対向する位置においてTFTアレイ基板10と
各画素スイッチング用TFT30との間には、第1遮光
膜11aを設けるようにすると良い。第1遮光膜11a
は、好ましくは不透明な高融点金属であるTi、Cr、
W、Ta、Mo及びPbのうちの少なくとも一つを含
む。金属単体、合金、金属シリサイド等から構成され
る。このような材料から構成すれば、TFTアレイ基板
10上の第1遮光膜11aの形成工程の後に行われる画
素スイッチング用TFT30の形成工程における高温処
理により、第1遮光膜11aが破壊されたり溶融しない
ようにできる。第1遮光膜11aが形成されているの
で、TFTアレイ基板10の側からの反射光(戻り光)
等が画素スイッチング用TFT30のチャネル領域1
a’や低濃度ソース領域1b、低濃度ドレイン領域1c
に入射する事態を未然に防ぐことができ、これに起因し
た光による電流の発生により画素スイッチング用TFT
30の特性が変化したり、劣化することはない。
尚、縞状に形成された第1遮光膜11aは、例えば走
査線3a下に延設されて、定電位線に電気的に接続され
てもよい。このように構成すれば、第1遮光膜11aに
対向配置される画素スイッチング用TFT30に対し第
1遮光膜11aの電位変動が悪影響を及ぼすことはな
い。この場合、定電位線としては、当該電気光学装置を
駆動するための周辺回路(例えば、走査線駆動回路、デ
ータ線駆動回路等)に供給される負電源、正電源等の定
電位線、接地電源、対向電極21に供給される定電位線
等が挙げられる。尚、第1遮光膜11aはデータ線6a
及び走査線3aに沿って格子状で形成しても良いし、少
なくとも画素スイッチング用TFT30のチャネル領域
1a’や低濃度ソース領域1b、低濃度ドレイン領域1
cを覆うように島状に形成しても良い。
更に、第1遮光膜11aと複数の画素スイッチング用
TFT30との間には、下地絶縁膜12が設けられてい
る。下地絶縁膜12は、画素スイッチング用TFT30
を構成する半導体層1aを第1遮光膜11aから電気的
に絶縁するために設けられるものである。更に、下地絶
縁膜12は、TFTアレイ基板10の全面に形成される
ことにより、画素スイッチング用TFT30のための下
地膜としての機能をも有する。即ち、TFTアレイ基板
10の表面の研磨時における荒れや、洗浄後に残る汚れ
等で画素スイッチング用TFT30の特性の劣化を防止
する機能を有する。下地絶縁膜12は、例えば、NSG
(ノンドーブトシリケートガラス)、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)などの高絶縁
性ガラス又は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等から
なる。下地絶縁膜12により、第1遮光膜11aが画素
スイッチング用TFT30等を汚染する事態を未然に防
ぐこともできる。
本実施形態では、半導体層1aを高濃度ドレイン領域
1eから延設して第1蓄積容量電極1fとし、これに対
向する容量線3bの一部を第2蓄積容量電極とし、ゲー
ト絶縁膜を含んだ絶縁薄膜2を走査線3aに対向する位
置から延設してこれらの電極間に挟持された第1誘電体
膜とすることにより、第1蓄積容量70aが構成されて
いる。更に、この第2蓄積容量電極と対向する第1バリ
ア層80aの一部を第3蓄積容量電極とし、これらの電
極間に第1層間絶縁膜81を設ける。第1層間絶縁膜8
1は第2誘電体膜として機能し、第2蓄積容量70bが
形成されている。そして、これら第1蓄積容量70a及
び第2蓄積容量70bがコンタクトホール8aを介して
並列接続されて蓄積容量70が構成されている。特に第
1蓄積容量70aの第1誘電体膜としての絶縁薄膜2
は、高温酸化によりポリシリコン膜上に形成されるTF
T30のゲート絶縁膜に他ならないので、薄く且つ高耐
圧の絶縁膜とすることができ、第1蓄積容量70aは比
較的小面積で大容量の蓄積容量として構成できる。ま
た、第1層間絶縁膜81も、絶縁薄膜2と同様に或いは
絶縁薄膜2よりも薄く形成することができるので、第2
蓄積容量70bは比較的小面積で大容量の蓄積容量とし
て構成できる。従って、これら第1蓄積容量70a及び
第2蓄積容量70bから立体的に構成される蓄積容量7
0は、データ線6a下の領域及び走査線3aに沿って液
晶のディスクリネーションが発生する領域(即ち、容量
線3bが形成された領域)という画素開口領域を外れた
スペースを有効に利用して、小面積で大容量の蓄積容量
とされる。
このように第2蓄積容量70bを構成する第1層間絶
縁膜81は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等でもよ
いし、多層膜から構成してもよい。一般にゲート絶縁膜
等の絶縁薄膜2を形成するのに用いられる各種の公知技
術(減圧CVD法、プラズマCVD法、熱酸化法等)に
より、第1層間絶縁膜81を形成可能である。第1層間
絶縁膜81を薄く形成することにより、コンタクトホー
ル8aの径を更に小さく出来るので、前述したコンタク
トホール8aにおける第1バリア層80aの窪みや凹凸
が更に小さくて済み、その上方に位置する画素電極9a
における平坦化が更に促進される。
図3において、画素スイッチング用TFT30は、L
DD(Lightly Doped Drain)構造を有しており、走査線
3a、当該走査線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’、走査線3a
と半導体層1aとを絶縁するゲート絶縁膜を含む絶縁薄
膜2、データ線6a、半導体層1aの低濃度ソース領域
1b及び低濃度ドレイン領域1c、半導体層1aの高濃
度ソース領域1d並びに高濃度ドレイン領域1eを備え
ている。高濃度ドレイン領域1eには、複数の画素電極
9aのうちの対応する一つが第1バリア層80aを中継
して電気的に接続されている。低濃度ソース領域1b及
び高濃度ソース領域1d並びに低濃度ドレイン領域1c
及び高濃度ドレイン領域1eは後述のように、半導体層
1aに対し、n型又はp型のチャネルを形成するかに応
じて所定濃度のn型用又はp型用の不純物をドープする
ことにより形成されている。n型チャネルのTFTは、
動作速度が速いという利点があり、画素のスイッチング
素子である画素スイッチング用TFT30として用いら
れることが多い。本実施形態では特にデータ線6aは、
Al等の低抵抗な金属膜や金属シリサイド等の合金膜な
どの遮光性且つ導電性の薄膜から構成されている。ま
た、第1バリア層80a及び第1層間絶縁膜81の上に
は、高濃度ソース領域1dへ通じるコンタクトホール5
及び第1バリア層80aへ通じるコンタクトホール8b
が各々形成された第2層間絶縁膜4が形成されている。
この高濃度ソース領域1dへのコンタクトホール5を介
して、データ線6aは高濃度ソース領域1dに電気的に
接続されている。更に、データ線6a及び第2層間絶縁
膜4の上には、第1バリア層80aへのコンタクトホー
ル8bが形成された第3層間絶縁膜7が形成されてい
る。このコンタクトホール8bを介して、画素電極9a
は第1バリア層80aに電気的に接続されており、更に
第1バリア層80aを中継してコンタクトホール8aを
介して高濃度ドレイン領域1eに電気的に接続されてい
る。前述の画素電極9aは、このように構成された第3
層間絶縁膜7の上面に設けられている。
画素スイッチング用TFT30は、好ましくは上述の
ようにLDD構造を持つが、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
オフセット構造を持ってよいし、走査線3aの一部から
なるゲート電極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及び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
のゲート電極と高濃度ソース領域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。この際、各々のゲート電極には同一の信号が印
加されるようにする。このようにデュアルゲート或いは
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。これらの
ゲート電極の少なくとも1個をLDD構造或いはオフセ
ット構造にすれば、更にオフ電流を低減でき、安定した
スイッチング素子を得ることができる。
図2及び図3に示すように、本実施形態の電気光学装
置では、高濃度ドレイン領域1eと画素電極9aとをコ
ンタクトホール8a及びコンタクトホール8bを介して
第1バリア層80aを経由して電気的に接続するので、
画素電極9aからドレイン領域まで一つのコンタクトホ
ールを開孔する場合と比較して、コンタクトホール8a
及びコンタクトホール8bの径を夫々小さくできる。即
ち、一つのコンタクトホールを開孔する場合には、コン
タクトホールを深く開孔する程エッチング精度は落ちる
ため、例えば50nm程度の非常に薄い半導体層1aに
おける突き抜けを防止するためには、コンタクトホール
の径を小さくできるドライエッチングを途中で停止し
て、最終的にウエットエッチングで半導体層1aまで開
孔するように工程を組まねばならない。或いは、ドライ
エッチングによる突き抜け防止用のポリシリコン膜を別
途設けたりする必要が生じてしまうのである。
これに対して本実施形態では、画素電極9a及び高濃
度ドレイン領域1eを2つの直列なコンタクトホール8
a及びコンタクトホール8bにより接続すればよいの
で、これらコンタクトホール8a及びコンタクトホール
8bを夫々、ドライエッチングにより開孔することが可
能となるのである。或いは、少なくともウエットエッチ
ングにより開孔する距離を短くすることが可能となるの
である。但し、コンタクトホール8a及びコンタクトホ
ール8bに、若干のテーパを付けるために、ドライエッ
チング後に敢えて比較的短時間のウエットエッチングを
行うようにしてもよい。
以上のように本実施形態によれば、コンタクトホール
8a及びコンタクトホール8bの径を夫々小さくでき、
コンタクトホール8aにおける第1バリア層80aの表
面に形成される窪みや凹凸も小さくて済むので、その上
方に位置する画素電極9aの部分における平坦化が、あ
る程度促進される。更に、第2コンタクトホール8bに
おける画素電極9aの表面に形成される窪みや凹凸も小
さくて済むので、この画素電極9aの部分における平坦
化が、ある程度促進される。
本実施形態では特に、第1バリア層80aは、導電性
の遮光膜からなる。従って、第1バリア層80aによ
り、各画素開口領域を少なくとも部分的に規定すること
が可能となる。例えば、第1バリア層80aは、不透明
な高融点金属であるTi、Cr、W、Ta、Mo及びP
bのうちの少なくとも一つを含む、金属単体、合金、金
属シリサイド等から構成するようにする。これにより、
コンタクトホール8bを介して第1バリア層80a及び
画素電極9a間で良好に電気的な接続がとれる。第1バ
リア層80aの膜厚は、例えば50nm以上500nm
以下程度とするのが好ましい。50nm程度の厚みがあ
れば、製造プロセスにおける第2コンタクトホール8b
の開孔時に突き抜ける可能性は低くなり、また500n
m程度であれば第1バリア層80aの存在に起因した画
素電極9aの表面の凹凸は問題とならないか或いは比較
的容易に平坦化可能だからである。
更に本実施形態では、各画素における画素開口領域の
うち、データ線6aに沿った領域の左右辺を、データ線
6aに沿って長手状に伸びる島状の第2バリア層80b
及びコンタクトホール5周辺におけるデータ線6a部分
から規定しており、各画素における画素開口領域のう
ち、走査線3a及び容量線3bに沿った領域の上辺及び
下辺を第1バリア層80a及び第1遮光膜11aにより
夫々規定している。
より具体的には図2及び図4に示すように、第2バリ
ア層80bは、平面的に見て部分的に画素電極9aの間
隙内に配置されており、画素電極9aに部分的にも重な
っている。このため、この画素電極9aと第2バリア層
80bを一部重ねることにより、各画素における画素開
口領域の左右辺の大部分を規定できる。この際特に、第
2バリア層80bにより画素開口領域が規定された個所
では、平面的に見て画素電極9aと第2バリア層80b
との間に隙間はないため、そのような隙間を介しての光
漏れは起こらない。この結果、最終的には、コントラス
ト比が高められる。同時に、第2バリア層80bにより
画素開口領域が規定された個所では、データ線6aで画
素開口領域を規定する必要はないため、この個所では、
データ線6aの幅は、第2バリア層80bの幅よりも若
干細められている。この結果、図4に示すように、デー
タ線6aと画素電極9aとが第3層間絶縁膜7を介して
重ならないようにすることにより、各画素におけるTF
T30のソースとドレインとの間の寄生容量を発生させ
ないで済む。このため、1フレーム等の所定周期内に他
行のTFT30に供給される画像信号の電位に頻繁に振
れるデータ線6aの当該電位揺れに起因して、上述のソ
ースとドレインとの間の寄生容量によりTFT30が異
常動作して、画素電極9aに保持させるべき電圧がリー
クする事態を未然に防げる。これらの結果、表示画像に
おけるフリッカやラインムラを低減できる。但し、第2
バリア層80bが存在しないコンタクトホール5周辺の
比較的小さい領域では、データ線6aの幅を若干太める
ようにして、データ線6aにより画素開口領域を規定し
てもよい。
また、以上のように画素開口領域を規定するように構
成すれば、対向基板20に第2遮光膜23を形成しなく
て済むため、対向基板のコストを削減することが可能で
ある。更に、対向基板20とTFTアレイ基板10との
アライメントずれによる画素開口率の低下やばらつきを
防ぐことができる。また、対向基板20に第2遮光膜2
3を設ける場合は、TFTアレイ基板10とのアライメ
ントずれにより画素開口率を低減しないように小さめに
形成しても上述のようにデータ線6a、第1バリア層8
0a及び第2バリア層80b並びに第1遮光膜11aと
いうTFTアレイ基板10側に形成された遮光性の膜に
より画素開口部を規定するため、精度よく画素開口部を
規定することができ、対向基板20上の第2遮光膜23
により画素開口部を決める場合に比べて画素開口率を向
上させることができる。
更に図2及び図4に示したようにデータ線6aの幅を
若干狭めて画素電極9aの縁部分と重ならない構成とす
ることにより、データ線6aと画素電極9aとが第3層
間絶縁膜7を介して重なった個所において発生する可能
性が高い両者間の電気的ショート(短絡)等の欠陥の発
生を抑えることができ、最終的には装置欠陥率の低下、
製造時の歩留まり向上が図られる。
第2バリア層80bは、好ましくは、容量線3bや他
の定電位線に電気的に接続される。即ち、第2バリア層
80bの縁部分と画素電極9aの縁部分が重なるため
に、両者間には多少の寄生容量が付加されるが、第2バ
リア層80bの電位が一定電位に保たれていれば、第2
バリア層80bの電位変動が画素電極9aの電位に及ぼ
す悪影響を低減できる。尚、第2バリア層80bと容量
線3bとを電気的に接続するためのコンタクトホール8
cは、本実施形態では、コンタクトホール8aを開孔す
る工程と同一工程により開孔可能であり、製造プロセス
の複雑化を招かない。尚、この場合、第2バリア層80
bは、各画素毎に、コンタクトホール8cを介して容量
線3bに電気的に接続される。
更にまた上述の如く第2バリア層80bとデータ線6
aとが第2層間絶縁膜4を介して対向配置された構成に
おいては、データ線6aには、電位がより安定した第2
バリア層80bとの間で容量が付加される。このため、
データ線6aの容量を電位揺れを招かないような適度な
大きさに設定できる。特に画素ピッチを微細化して、こ
れに伴いデータ線6aの幅を微細化しても、第2バリア
層80bとの間の容量を増加させることにより、データ
線6aの容量不足を抑えることができる。これにより、
データ線6aを介しての画像信号の画素電極9aへの供
給における書き込み能力不足を阻止できる。言い換えれ
ば、特に画素ピッチを微細化する際に有利な、データ線
6aがノイズに対して強くなる構造が比較的容易に得ら
れる。
尚、本実施形態の各コンタクトホール(8a、8b、
8c及び5)の平面形状は、円形や四角形或いはその他
の多角形状等でもよいが、円形は特にコンタクトホール
の周囲の層間絶縁膜等におけるクラック防止に役立つ。
そして、良好に電気的な接続を得るために、ドライエッ
チング後にウエットエッチングを行って、これらのコン
タクトホールに夫々若干のテーパをつけることが好まし
い。
以上説明したように第1実施形態の電気光学装置によ
れば、第1バリア層80aに、TFT30と画素電極9
aとを中継する機能を持たせると共に、この第1バリア
層80aと同一膜からなる第2バリア層80bに、画像
信号の安定供給を可能ならしめつつ画素開口領域を規定
する機能を持たせているので、全体として、積層構造及
び製造プロセスの単純化並びに低コスト化を図れる。
(第1実施形態における電気光学装置の製造プロセス) 次に、以上のような構成を持つ実施形態における電気
光学装置を構成するTFTアレイ基板の製造プロセスに
ついて、図5から図8を参照して説明する。尚、図5か
ら図8は各工程におけるTFTアレイ基板側の各層を、
図3と同様に図2のA−A’断面に対応させて示す工程
図である。
先ず図5の工程(1)に示すように、石英基板、ハー
ドガラス基板、シリコン基板等のTFTアレイ基板10
を用意する。ここで、好ましくはN(窒素)等の不活
性ガス雰囲気且つ約900〜1300℃の高温で熱処理
し、後に実施される高温プロセスにおけるTFTアレイ
基板10に生じる歪みが少なくなるように前処理してお
く。即ち、製造プロセスにおける最高温で高温処理され
る温度に合わせて、事前にTFTアレイ基板10を同じ
温度かそれ以上の温度で熱処理しておく。そして、この
ように処理されたTFTアレイ基板10の全面に、T
i、Cr、W、Ta、Mo及びPb等の金属や金属シリ
サイド等の金属合金膜を、スパッタリング等により、1
00〜500nm程度の膜厚、好ましくは約200nm
の膜厚の遮光膜11を形成する。尚、遮光膜11上に
は、表面反射を緩和するためにポリシリコン膜等の反射
防止膜を形成しても良い。
次に工程(2)に示すように、該形成された遮光膜1
1上にフォトリソグラフィにより第1遮光膜11aのパ
ターンに対応するレジストマスクを形成し、該レジスト
マスクを介して遮光膜11に対しエッチングを行うこと
により、第1遮光膜11aを形成する。
次に工程(3)に示すように、第1遮光膜11aの上
に、例えば、常圧又は減圧CVD法等によりTEOS
(テトラ・エチル・オルソ・シリケート)ガス、TEB
(テトラ・エチル・ボートレート)ガス、TMOP(テ
トラ・メチル・オキシ・フォスレート)ガス等を用い
て、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)などの
シリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜
等からなる下地絶縁膜12を形成する。この下地絶縁膜
12の膜厚は、例えば、約500〜2000nmとす
る。
次に工程(4)に示すように、下地絶縁膜12の上
に、約450〜550℃、好ましくは約500℃の比較
的低温環境中で、流量約400〜600cc/minの
モノシランガス、ジシランガス等を用いた減圧CVD
(例えば、圧力約20〜40PaのCVD)により、ア
モルファスシリコン膜を形成する。その後、窒素雰囲気
中で、約600〜700℃にて約1〜10時間、好まし
くは、4〜6時間の熱処理を施すことにより、ポリシリ
コン膜1を約50〜200nmの厚さ、好ましくは約1
00nmの厚さとなるまで固相成長させる。固相成長さ
せる方法としては、RTA(Rapid Thermal Anneal)を
使った熱処理でも良いし、エキシマレーザー等を用いた
レーザー熱処理でも良い。
この際、図3に示した画素スイッチング用TFT30
として、nチャネル型の画素スイッチング用TFT30
を作成する場合には、当該チャネル領域にSb(アンチ
モン)、As(砒素)、P(リン)などのV族元素の不
純物を僅かにイオン注入等によりドープしても良い。ま
た、画素スイッチング用TFT30をpチャネル型とす
る場合には、B(ボロン)、Ga(ガリウム)、In
(インジウム)などのIII族元素の不純物を僅かにイオ
ン注入等によりドープしても良い。尚、アモルファスシ
リコン膜を経ないで、減圧CVD法等によりポリシリコ
ン膜1を直接形成しても良い。或いは、減圧CVD法等
により堆積したポリシリコン膜にシリコンイオンを打ち
込んで一旦非晶質化し、その後熱処理等により再結晶化
させてポリシリコン膜1を形成しても良い。
次に工程(5)に示すように、フォトリソグラフィ工
程、エッチング工程等により、第1蓄積容量電極1fを
含む所定パターンを有する半導体層1aを形成する。
次に工程(6)に示すように、画素スイッチング用T
FT30を構成する半導体層1aを約900〜1300
℃の温度、好ましくは約1000℃の温度により熱酸化
することにより、約30nmの比較的薄い厚さの熱酸化
シリコン膜2aを形成し、更に工程(7)に示すよう
に、減圧CVD法等により高温酸化シリコン膜(HTO
膜)や窒化シリコン膜からなる絶縁膜2bを約50nm
の比較的薄い厚さに堆積し、熱酸化シリコン膜2a及び
絶縁膜2bを含む多層構造を持つ画素スイッチング用T
FT30のゲート絶縁膜と共に蓄積容量形成用の第1誘
電体膜を含む絶縁薄膜2を形成する。この結果、半導体
層1aの厚さは、約30〜150nmの厚さ、好ましく
は約35〜50nmの厚さとなり、絶縁薄膜2の厚さ
は、約20〜150nmの厚さ、好ましくは約30〜1
00nmの厚さとなる。このように高温熱酸化を短くす
ることにより、特に8インチ程度の大型基板を使用する
場合に熱によるそりを防止することができる。但し、ポ
リシリコン膜1を熱酸化することのみにより、単一層構
造を持つ絶縁薄膜2を形成してもよい。
次に工程(8)に示すように、フォトリソグラフィ工
程、エッチング工程等によりレジスト層500を第1蓄
積容量電極1fとなる部分を除く半導体層1a上に形成
した後、、例えばPイオンをドーズ量約3×1012/c
2でドープして、第1蓄積容量電極1fを低抵抗化す
る。
次に工程(9)に示すように、レジスト層500を除
去した後、減圧CVD法等によりポリシリコン膜3を堆
積し、更にPを熱拡散し、ポリシリコン膜3を導電化す
る。又は、Pイオンをポリシリコン膜3の成膜と同時に
導入した低抵抗なポリシリコン膜を用いてもよい。ポリ
シリコン膜3の膜厚は、約100〜500nmの厚さ、
好ましくは約300nmに堆積する。
次に図6の工程(10)に示すように、レジストマス
クを用いたフォトリソグラフィ工程、エッチング工程等
により、所定パターンの走査線3aと共に容量線3bを
形成する。走査線3a及び容量線3bは、高融点金属や
金属シリサイド等の金属合金膜で形成しても良いし、ポ
リシリコン膜等と組み合わせた多層配線としても良い。
次に工程(11)に示すように、図3に示した画素ス
イッチング用TFT30をLDD構造を持つnチャネル
型のTFTとする場合、半導体層1aに、先ず低濃度ソ
ース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cを形成するた
めに、走査線3aの一部からなるゲート電極をマスクと
して、PなどのV族元素の不純物を低濃度で、例えば、
Pイオンを1〜3×1013/cm2のドーズ量にてドー
プする。これにより走査線3a下の半導体層1aはチャ
ネル領域1a’となる。この不純物のドープにより容量
線3b及び走査線3aも低抵抗化される。
次に工程(12)に示すように、画素スイッチング用
TFT30を構成する高濃度ソース領域1d及び高濃度
ドレイン領域1eを形成するために、走査線3aよりも
幅の広いマスクでレジスト層600を走査線3a上に形
成した後、同じくPなどのV族元素の不純物を高濃度
で、例えば、Pイオンを1〜3×1015/cm2のドー
ズ量にてドープする。また、画素スイッチング用TFT
30をpチャネル型とする場合、半導体層1aに、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を形成
するために、BなどのIII族元素の不純物を用いてドー
プする。尚、例えば、低濃度のドープを行わずに、オフ
セット構造のTFTとしてもよく、走査線3aをマスク
として、Pイオン、Bイオン等を用いたイオン注入技術
によりセルフアライン型のTFTとしてもよい。この不
純物のドープにより容量線3b及び走査線3aも更に低
抵抗化される。
尚、これらのTFT30の素子形成工程と並行して、
nチャネル型TFT及びpチャネル型TFTから構成さ
れる相補型構造を持つデータ線駆動回路、走査線駆動回
路等の周辺回路をTFTアレイ基板10上の周辺部に形
成してもよい。このように、本実施形態において画素ス
イッチング用TFT30を構成する半導体層1aをポリ
シリコン膜で形成すれば、画素スイッチング用TFT3
0の形成時にほぼ同一工程で、周辺回路を形成すること
ができ、製造上有利である。
次に工程(13)に示すように、レジスト層600を
除去した後、容量線3b及び走査線3a並びに絶縁薄膜
2上に、減圧CVD法、プラズマCVD法等により高温
酸化シリコン膜(HTO膜)や窒化シリコン膜からなる
第1層間絶縁膜81を約200nm以下の比較的薄い厚
さに堆積する。但し、前述のように、第1層間絶縁膜8
1は、多層膜から構成してもよいし、一般にTFTのゲ
ート絶縁膜を形成するのに用いられる各種の公知技術に
より、第1層間絶縁膜81を形成可能である。
次に工程(14)に示すように、第1バリア層80a
と高濃度ドレイン領域1eとを電気的に接続するための
コンタクトホール8a並びに第2バリア層80bと容量
線3bとを電気的に接続するためのコンタクトホール8
cを、反応性イオンエッチング、反応性イオンビームエ
ッチング等のドライエッチングにより形成する。このよ
うなドライエッチングは、指向性が高いため、小さな径
のコンタクトホール8a及びコンタクトホール8cを開
孔可能である。或いは、コンタクトホール8aが半導体
層1aを突き抜けるのを防止するのに有利なウエットエ
ッチングを併用してもよい。このウエットエッチング
は、コンタクトホール8aに対し、より良好に電気的な
接続をとるためのテーパを付与する観点からも有効であ
る。また特に、コンタクトホール8a及びコンタクトホ
ール8cは上述にように同時に開孔可能であり製造上有
利である。
次に工程(15)に示すように、第1層間絶縁膜81
並びにコンタクトホール8aを介して覗く高濃度ドレイ
ン領域1e及びコンタクトホール8cを介して覗く容量
線3bの全面に、Ti、Cr、W、Ta、Mo及びPb
等の金属や金属シリサイド等の金属合金膜をスパッタリ
ング等により堆積して、50〜500nm程度の膜厚の
導電膜80を形成する。50nm程度の厚みがあれば、
後にコンタクトホール8bを開孔する時に突き抜ける可
能性は殆どない。尚、この導電膜80上には、表面反射
を緩和するためにポリシリコン膜等の反射防止膜を形成
しても良い。尚、導電膜80は金属や金属シリサイド等
の金属合金膜あるいは、ポリシリコン膜を積層した多層
膜であってもよい。
次に図7の工程(16)に示すように、該形成された
導電膜80上にフォトリソグラフィ工程及びエッチング
工程等を行うことにより、第1バリア層80a及び第2
バリア層80bを形成する。ここで第2バリア層80b
については特に図4に示したように、その一部分が後で
形成される画素電極9aと若干重なるように形成すると
良い。
次に工程(17)に示すように、第1層間絶縁膜81
並びに第1バリア層80a及び第2バリア層80bを覆
うように、例えば、常圧又は減圧CVD法やTEOSガ
ス等を用いて、NSG、PSG、BSG、BPSGなど
のシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン
膜等からなる第2層間絶縁膜4を形成する。第2層間絶
縁膜4の膜厚は、約500〜1500nmが好ましい。
第2層間絶縁膜4の膜厚が500nm以上あれば、デー
タ線6a及び走査線3a間における寄生容量は余り又は
殆ど問題とならない。
次に工程(18)の段階で、半導体層1aを活性化す
るために約1000℃の熱処理を20分程度行った後、
データ線6aと半導体層1aの高濃度ドレイン領域1e
を電気的に接続するためのコンタクトホール5を絶縁薄
膜2、第1層間絶縁膜81及び第2層間絶縁膜4に開孔
する。また、走査線3aや容量線3bを基板周辺領域に
おいて図示しない配線と接続するためのコンタクトホー
ルも、コンタクトホール5と同一の工程により開孔する
ことができる。
次に、工程(19)に示すように、第2層間絶縁膜4
の上に、スパッタリング等により、遮光性のAl等の低
抵抗金属や金属シリサイド等を金属膜6として、約10
0〜500nmの厚さ、好ましくは約300nmに堆積
する。
次に工程(20)に示すように、フォトリソグラフィ
工程及びエッチング工程等により、データ線6aを形成
する。ここでデータ線6aについては特に図4に示した
ように、後で形成される画素電極9aに重ならないよう
に且つ第2バリア層80bに重なるように形成する。
次に図8の工程(21)に示すように、データ線6a
上を覆うように、例えば、常圧又は減圧CVD法やTE
OSガス等を用いて、NSG、PSG、BSG、BPS
Gなどのシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シ
リコン膜等からなる第3層間絶縁膜7を形成する。第3
層間絶縁膜7の膜厚は、約500〜1500nmが好ま
しい。
次に工程(22)に示すように、画素電極9aと第1
バリア層80aとを電気的に接続するためのコンタクト
ホール8bを、反応性イオンエッチング、反応性イオン
ビームエッチング等のドライエッチングにより形成す
る。テーパ状にするためにウェットエッチングを追加し
ても良い。
次に工程(23)に示すように、第3層間絶縁膜7の
上に、スパッタリング等により、ITO膜等の透明導電
性薄膜9を、約50〜200nmの厚さに堆積し、更に
工程(24)に示すように、フォトリソグラフィ工程及
びエッチング工程等により、画素電極9aを形成する。
尚、当該電気光学装置を反射型として用いる場合には、
Al等の反射率の高い不透明な材料から画素電極9aを
形成してもよい。
以上説明したように本実施形態における製造プロセス
によれば、比較的少ない工程数で且つ比較的簡単な各工
程を用いて上述した第1実施形態の電気光学装置を製造
できる。
(第2実施形態) 本発明の第2実施形態における電気光学装置の構成に
ついて、図9から図11を参照して説明する。図9は、
第2実施形態におけるデータ線、走査線、画素電極等が
形成されたTFTアレイ基板の相隣接する複数の画素群
の平面図であり、図10は、そのA−A’断面図であ
り、図11は、そのB−B’断面図である。また、図1
0及び図11においては、各層や各部材を図面上で認識
可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺
を異ならしめてある。尚、図9から図11に示した第2
実施形態において図2から図4に示した第1実施形態と
同様の構成要素については、同様の参照符号を付し、そ
の説明は省略する。
図9から図11において、第2実施形態では、半導体
層1aの高濃度ドレイン領域1eにコンタクトホール8
8aを介して電気的に接続されておりデータ線6aと同
一層から構成された中継導電層6bと、画素電極9aに
コンタクトホール88cを介して電気的に接続された遮
光性の導電層からなる第1バリア層90aとを備えてい
る。そして、中継導電層6bと第1バリア層90aと
は、データ線6a及び中継導電層6b上に形成された第
2層間絶縁膜4を介して対向配置されており、この第2
層間絶縁膜4に開孔されたコンタクトホール88bを介
して相互に電気的に接続されている。他方、第2実施形
態では、第1バリア層90aと同一の遮光性の導電層か
らなる第2バリア層90bが設けられており、第2バリ
ア層90bと容量線3bとは、コンタクトホール88d
を介して電気的に接続されている。これにより、第2バ
リア層90bを蓄積容量電極とし、かつ隣接する画素群
と接続することにより、容量線として代用できる。この
場合、容量線3bを蓄積容量電極として、各画素毎に島
状に形成しても良い。これにより、画素開口率を大きく
することができる。また、第2バリア層90bと容量線
3bを電気的に接続することにより、容量線を2重で形
成することができ、冗長構造が実現できる。図9に示す
ように、第2バリア層90bは、平面的に見て第1バリ
ア層90aが存在する領域の周囲を除き画素電極9aの
間隙を覆う格子状に設けられており、画素開口領域のう
ちデータ線6a及び走査線3aに夫々沿った左右辺及び
上下辺を規定する。この場合にも第1実施形態の場合と
同じく、第2バリア層90bの縁部分は、画素電極9a
の縁部分に若干重ねられる。尚、第1バリア層90aと
第2バリア層90bとの間隙については、中継導電層6
bや対向基板側の第2遮光膜23で覆うことにより、簡
単に光漏れを防止できる。その他の構成については第1
実施形態の場合と同様である。
このように第2実施形態では、二つの中継用の導電層
である中継導電層6b及び第1バリア層90aにより、
画素電極9aから半導体層1aまでを良好に中継可能と
なる。特に画素電極9aがITO膜からなりデータ線6
aがAl膜からなる場合には、両者との間で良好に電気
的な接続が得られるTi、Cr、W等の高融点金属等か
ら構成するのが好ましい。
また、図11に示すように、データ線6aが容量線3
bとバリア層90bとの間に誘電体膜である第1層間絶
縁膜81及び第2層間絶縁膜4を介して挟持された構成
においては、データ線6aには、電位がより安定した容
量線3b及び第2バリア層90bとの間で容量が付加さ
れる。このため、データ線6aの容量を電位揺れを招か
ないような適度な大きさに設定でき、データ線6aを介
しての画像信号の画素電極9aへの供給における書き込
み能力不足を阻止できる。
このようなAl膜と同一膜からなる中継導電層6b
は、例えば、第1実施形態の製造プロセスにおける工程
(18)において、高濃度ドレイン領域1eに至るコン
タクトホール88aを開孔し、工程(20)において、
このコンタクトホール88aの部分を含めて高濃度ドレ
イン領域1eの上方に中継導電層6bを形成するのに、
工程(19)で形成したAl膜に対してフォトリソグラ
フィ工程及びエッチング工程等を施せばよい。更に第2
層間絶縁膜4並びに第1バリア層90a及び第2バリア
層90bについては、データ線6a及び中継導電層6b
上に、第1実施形態における工程(13)から工程(1
6)と同様のプロセスにより形成すればよい。
(第3実施形態) 本発明の第3実施形態における電気光学装置の構成に
ついて、図12を参照して説明する。図12は、第3実
施形態におけるデータ線、走査線、画素電極等が形成さ
れた断面図に対応する断面図である。また、図12にお
いては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大き
さとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてあ
る。尚、図12に示した第3実施形態において図10に
示した第2実施形態と同様の構成要素については、同様
の参照符号を付し、その説明は省略する。
図12において、第3実施形態では、第2実施形態と
は異なり、中継導電層6bを用いることなく、第1バリ
ア層90a’で直接高濃度ドレイン領域1eとの間で電
気的な接続がとれるように構成されている。その他の構
成については、第2実施形態の場合と同様である。
従って、第3実施形態によれば、画素電極9aを構成
するITO膜と電気的に相性の良い高融点金属膜から構
成される第1バリア層90a’により、画素電極9aと
高濃度ドレイン領域1eとを電気的に中継接続すること
ができる。
(第4実施形態) 本発明の第4実施形態における電気光学装置の構成に
ついて、図13から図15を参照して説明する。図13
は、第4実施形態におけるデータ線、走査線、画素電極
等が形成されたTFTアレイ基板の相隣接する複数の画
素群の平面図であり、図14は、そのA−A’断面図で
あり、図15は、そのB−B’断面図である。また、図
14及び図15においては、各層や各部材を図面上で認
識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮
尺を異ならしめてある。尚、図13から図15に示した
第4実施形態において図2から図4に示した第1実施形
態と同様の構成要素については、同様の参照符号を付
し、その説明は省略する。
図13から図15において、第4実施形態では、第1
実施形態とは異なり、第1遮光膜11a’が相隣接する
画素電極9aの間隙を縫って格子状に形成されており、
容量線3bがコンタクトホール15を介して各画素毎に
第1遮光膜11a’に電気的に接続されている。第1遮
光膜11a’を容量線3bの冗長配線として機能さえる
ことが可能であり、容量線3bの低抵抗化を図ることに
より蓄積容量70の電位を安定化させることができる。
また、この構成では、第1遮光膜11a’を容量線とし
て代用することで、容量線3bを各画素毎に島状の蓄積
容量電極として構成しても良い。これにより、画素開口
率を大きくすることができる。また、第2実施形態と組
み合わせることで、容量線3bを第1遮光膜11a’と
第2バリア層90bと電気的に接続することにより、蓄
積容量を形成するための容量線を3重配線にしても良
い。容量線3bを蓄積容量電極として島状に各画素毎に
形成する場合は、第1遮光膜11a’と第2バリア層9
0bは蓄積容量電極を介して電気的に接続されかつ隣接
する画素と接続されている。尚、コンタクトホール15
と第2バリア層80bと容量線3bとを接続するための
コンタクトホール8cとが異なる平面位置に開孔するこ
とにより、コンタクトホール15及びコンタクトホール
8cにおける接続不良を防止することができる。
更に、図14及び図15に示すようにTFTアレイ基
板10’は、配線やTFT30の少なくとも一部が凹状
に窪んで形成されており、上側表面が平坦に形成されて
いる。この結果、データ線6a、走査線3a、容量線3
b等の配線やTFT30の形成された平面領域における
第3層間絶縁膜7の表面が平坦化されている。その他の
構成については第1実施形態の場合と同様である。
従って、第4実施形態によれば、データ線6に重ねて
走査線3a、TFT30、容量線3b等が形成される領
域との画素開口領域との段差が低減される。このように
して画素電極9aが平坦化されているので、当該平坦化
の度合いに応じて液晶層50のディスクリネーションを
低減できる。この結果、より高品位の画像表示が可能と
なり、画素開口領域を広げることも可能となる。
尚、このようなTFTアレイ基板10’に溝を形成す
ることによる平坦化ではなく、例えば、CMP(Chemic
al Mechanical Polishing)処理、スピンコート処理、
リフロー法等により行ったり、有機SOG(Spin On Gl
ass)膜、無機SOG膜、ポリイミド膜等を利用して第2
層間絶縁膜4や第3層間絶縁膜7における平坦化を行な
ってもよい。尚、上述の構成は第1実施形態、第2実施
形態及び第3実施形態にも適用可能である。
(電気光学装置の全体構成) 以上のように構成された各実施形態における電気光学
装置の全体構成を図16及び図17を参照して説明す
る。尚、図16は、TFTアレイ基板10をその上に形
成された各構成要素と共に対向基板20の側から見た平
面図であり、図17は、図16のH−H’断面図であ
る。
図16において、TFTアレイ基板10の上には、シ
ール材52がその縁に沿って設けられており、その内側
に並行して、例えば第2遮光膜23と同じ或いは異なる
材料から成る画像表示領域の周辺を規定する額縁として
の第3遮光膜53が設けられている。シール材52の外
側の領域には、データ線6aに画像信号を所定タイミン
グで供給することによりデータ線6aを駆動するデータ
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おり、走査線
3aに走査信号を所定タイミングで供給することにより
走査線3aを駆動する走査線駆動回路104が、この一
辺に隣接する2辺に沿って設けられている。走査線3a
に供給される走査信号遅延が問題にならないのならば、
走査線駆動回路104は片側だけでも良いことは言うま
でもない。また、データ線駆動回路101を画像表示領
域の辺に沿って両側に配列してもよい。例えば奇数列の
データ線は画像表示領域の一方の辺に沿って配設された
データ線駆動回路から画像信号を供給し、偶数列のデー
タ線は前記画像表示領域の反対側の辺に沿って配設され
たデータ線駆動回路から画像信号を供給するようにして
もよい。この様にデータ線を櫛歯状に駆動するようにす
れば、データ線駆動回路の占有面積を拡張することがで
きるため、複雑な回路を構成することが可能となる。更
にTFTアレイ基板10の残る一辺には、画像表示領域
の両側に設けられた走査線駆動回路104間をつなぐた
めの複数の配線105が設けられている。また、対向基
板20のコーナー部の少なくとも1箇所においては、T
FTアレイ基板10と対向基板20との間で電気的な導
通をとるための導通材106が設けられている。そし
て、図17に示すように、図16に示したシール材52
とほぼ同じ輪郭を持つ対向基板20が当該シール材52
によりTFTアレイ基板10に固着されている。尚、T
FT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、複数のデー
タ線6aに画像信号を所定のタイミングで印加するサン
プリング回路、複数のデータ線6a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。尚、本実施の形態によれば、対向基板20上の
第2遮光膜23はTFTアレイ基板10上の遮光領域よ
りも小さく形成すれば良く、電気光学装置の用途によ
り、容易に取り除くことができる。
以上図1から図17を参照して説明した各実施形態で
は、データ線駆動回路101及び走査線駆動回路104
をTFTアレイ基板10の上に設ける代わりに、例えば
TAB(Tape Automated bonding)基板上に実装された
駆動用LSIに、TFTアレイ基板10の周辺部に設け
られた異方性導電フィルムを介して電気的及び機械的に
接続するようにしてもよい。また、対向基板20の投射
光が入射する側及びTFTアレイ基板10の出射光が出
射する側には各々、例えば、TN(Twisted Nematic)モ
ード、VA(Vertically Aligned)モード、PDLC(Pol
ymer Dispersed Liquid Crystal)モード等の動作モード
や、ノーマリーホワイトモード/ノーマリーブラックモ
ードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏
光板などが所定の方向で配置される。
以上説明した各実施形態における電気光学装置は、プ
ロジェクタに適用されるため、3枚の電気光学装置がR
GB用のライトバルブとして各々用いられ、各ライトバ
ルブには各々RGB色分解用のダイクロイックミラーを
介して分解された各色の光が投射光として各々入射され
ることになる。従って、各実施形態では、対向基板20
に、カラーフィルタは設けられていない。しかしなが
ら、第2遮光膜23の形成されていない画素電極9aに
対向する所定領域にRGBのカラーフィルタをその保護
膜と共に、対向基板20上に形成してもよい。このよう
にすれば、液晶プロジェクタ以外の直視型や反射型のカ
ラー電気光学装置に各実施形態における電気光学装置を
適用できる。更に、対向基板20上に1画素1個対応す
るようにマイクロレンズを形成してもよい。あるいは、
TFTアレイ基板10上のRGBに対向する画素電極9
a下にカラーレジスト等でカラーフィルタ層を形成する
ことも可能である。このようにすれば、入射光の集光効
率を向上することで、明るい電気光学装置が実現でき
る。更にまた、対向基板20上に、何層もの屈折率の相
違する干渉層を堆積することで、光の干渉を利用して、
RGB色を作り出すダイクロイックフィルタを形成して
もよい。このダイクロイックフィルタ付き対向基板によ
れば、より明るいカラー電気光学装置が実現できる。
以上説明した各実施形態における電気光学装置では、
従来と同様に入射光を対向基板20の側から入射するこ
ととしたが、第1遮光膜11a(あるいは11a’)を
設けているので、TFTアレイ基板10の側から入射光
を入射し、対向基板20の側から出射するようにしても
良い。即ち、このように電気光学装置をプロジェクタに
取り付けても、半導体層1aのチャネル領域1a’及び
低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cに光
が入射することを防ぐことが出来、高画質の画像を表示
することが可能である。ここで、従来は、TFTアレイ
基板10の裏面側での反射を防止するために、反射防止
用のAR(Anti Reflection)被膜された偏光板を別途配
置したり、ARフィルムを貼り付ける必要があったが、
各実施形態では、TFTアレイ基板10の表面と半導体
層1aの少なくともチャネル領域1a’及び低濃度ソー
ス領域1b及び低濃度ドレイン領域1cとの間に第1遮
光膜11a(あるいは11a’)が形成されているた
め、このようなAR被膜された偏光板やARフィルムを
用いたり、TFTアレイ基板10そのものをAR処理し
た基板を使用する必要が無くなる。従って、各実施形態
によれば、材料コストを削減でき、また偏光板貼り付け
時に、ごみ、傷等により、歩留まりを落とすことがなく
大変有利である。また、耐光性が優れているため、明る
い光源を使用したり、偏光ビームスプリッタにより偏光
変換して、光利用効率を向上させても、光によるクロス
トーク等の画質劣化を生じない。
また、各画素に設けられるスイッチング素子として
は、正スタガ型又はコプラナー型のポリシリコンTFT
であるとして説明したが、逆スタガ型のTFTやアモル
ファスシリコンTFT等の他の形式のTFTに対して
も、各実施形態は有効である。
(電子機器) 次に、以上詳細に説明した電気光学装置100を備え
た電子機器の実施の形態について図18から図20を参
照して説明する。
先ず図18に、このように電気光学装置100を備え
た電子機器の概略構成を示す。
図18において、電子機器は、表示情報出力源100
0、表示情報処理回路1002、駆動回路1004、電
気光学装置100、クロック発生回路1008並びに電
源回路1010を備えて構成されている。表示情報出力
源1000は、ROM(Read Only Memory)、RAM
(Random Access Momory)、光ディスク装置などのメモ
リ、画像信号を同調して出力する同調回路等を含み、ク
ロック発生回路1008からのクロック信号に基づい
て、所定フォーマットの画像信号などの表示情報を表示
情報処理回路1002に出力する。表示情報処理回路1
002は、増幅・極性反転回路、シリアル−パラレル変
換回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、クラン
プ回路等の周知の各種処理回路を含んで構成されてお
り、クロック信号に基づいて入力された表示情報からデ
ジタル信号を順次生成し、クロック信号CLK と共に駆動
回路1004に出力する。駆動回路1004は、電気光
学装置100を駆動する。電源回路1010は、上述の
各回路に所定電源を供給する。尚、電気光学装置100
を構成するTFTアレイ基板の上に、駆動回路1004
を搭載してもよく、これに加えて表示情報処理回路10
02を搭載してもよい。
次に図19から図20に、このように構成された電子
機器の具体例を各々示す。
図19において、電子機器の一例たるプロジェクタ1
100は、上述した駆動回路1004がTFTアレイ基
板上に搭載された電気光学装置100を含むライトバル
ブを3個用意し、各々RGB用のライトバルブ100
R、100G及び100Bとして用いたプロジェクタと
して構成されている。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110
2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、RG
Bの3原色に対応する光成分R、G、Bに分けられ、各
色に対応するライトバルブ100R、100G及び10
0Bに各々導かれる。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により各々変調され
た3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。
図20において、電子機器の他の例たるマルチメディ
ア対応のラップトップ型のパーソナルコンピュータ(P
C)1200は、上述した電気光学装置100がトップ
カバーケース内に設けられており、更にCPU、メモ
リ、モデム等を収容すると共にキーボード1202が組
み込まれた本体1204を備えている。
以上図19から図20を参照して説明した電子機器の
他にも、液晶テレビ、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、カーナビゲーション装
置、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、エンジニアリ
ング・ワークステーション(EWS)、携帯電話、テレ
ビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた装置等など
が図18に示した電子機器の例として挙げられる。
以上説明したように、本実施の形態によれば、製造効
率が高く高品位の画像表示が可能な電気光学装置を備え
た各種の電子機器を実現できる。

Claims (18)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板に、 複数の走査線と、 複数のデータ線と、 前記各走査線及び前記各データ線の交差に対応して配置
    された薄膜トランジスタと、 前記薄膜トランジスタに対応して配置された画素電極
    と、 前記薄膜トランジスタのソース及びドレイン領域を構成
    する半導体層と前記画素電極との間に介在し、前記半導
    体層と電気的に接続され且つ前記画素電極と電気的に接
    続された遮光性の第1導電層と、 前記第1導電層と同一膜からなり、平面的に見て前記デ
    ータ線に少なくとも部分的に重なっている第2導電層と
    を備え、 前記データ線は前記薄膜トランジスタのチャネル領域に
    重なり、 前記第1導電層と前記第2導電層は前記データ線よりも
    下層に設けられていることを特徴とする電気光学装置。
  2. 【請求項2】前記第2導電層は平面的に見て少なくとも
    部分的に前記画素電極に重なっていることを特徴とする
    請求項1に記載の電気光学装置。
  3. 【請求項3】前記データ線は、平面的に見て前記画素電
    極に少なくとも部分的に重ならないことを特徴とする請
    求項1から2のいずれか一項に記載の電気光学装置。
  4. 【請求項4】前記第2導電層は、定電位線に電気的に接
    続されていることを特徴とする請求項1から3のいずれ
    か一項に記載の電気光学装置。
  5. 【請求項5】前記半導体層のうち少なくともチャネル領
    域の前記基板側に下地絶縁膜を介して形成された遮光膜
    を更に備えたことを特徴とする請求項1から4のいずれ
    か一項に記載の電気光学装置。
  6. 【請求項6】前記第1導電層及び前記第2導電層は、高
    融点金属を含むことを特徴とする請求項1から5のいず
    れか一項に記載の電気光学装置。
  7. 【請求項7】前記第2導電層と前記データ線とは、層間
    絶縁膜を介して少なくとも部分的に対向配置されたこと
    を特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の電
    気光学装置。
  8. 【請求項8】前記画素電極に接続された蓄積容量を更に
    備えたことを特徴とする請求項1から7のいずれか一項
    に記載の電気光学装置。
  9. 【請求項9】前記第1導電層及び前記第2導電層は、前
    記走査線及び前記蓄積容量の一方の電極上に絶縁膜を介
    して設けられていることを特徴とする請求項8に記載の
    電気光学装置。
  10. 【請求項10】前記半導体層の一部からなる第1蓄積容
    量電極と前記蓄積容量の一方の電極である第2蓄積容量
    電極とが第1誘電体膜を介して対向配置され、前記第2
    蓄積容量電極と前記第1導電層の一部からなる第3蓄積
    容量電極とが第2誘電体膜を介して対向配置されて前記
    蓄積容量が形成されていることを特徴とする請求項9に
    記載の電気光学装置。
  11. 【請求項11】前記第2導電層は、前記第2蓄積容量電
    極に接続されたことを特徴とする請求項10に記載の電
    気光学装置。
  12. 【請求項12】前記第2導電層は、第4コンタクトホー
    ルを介して前記第2蓄積容量電極に電気的に接続されて
    おり、 前記第4コンタクトホールは、前記第1コンタクトホー
    ルを開孔する工程と同一工程により開孔されていること
    を特徴とする請求項11に記載の電気光学装置。
  13. 【請求項13】前記第2蓄積容量電極は延設されて容量
    線であることを特徴とする請求項10に記載の電気光学
    装置。
  14. 【請求項14】前記遮光膜は、前記第4コンタクトホー
    ルとは異なる平面位置に開孔された第5コンタクトホー
    ルを介して前記容量線に電気的に接続されていることを
    特徴とする請求項13に記載の電気光学装置。
  15. 【請求項15】前記第2導電層は、平面的に見て島状に
    設けられており、画素開口領域のうち前記データ線に沿
    った領域を少なくとも部分的に規定することを特徴とす
    る詣求項1から14いずれか一項に記載の電気光学装
    置。
  16. 【請求項16】基板に複数の走査線と、複数のデータ線
    と、前記各走査線と前記各データ線に対応して配置され
    た薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに対応し
    て配置された画素電極とを有する電気光学装置の製造方
    法において、 前記基板にソース領域、チャネル領域及びドレイン領域
    となる半導体層を形成する工程と、 前記半導体層上に絶縁薄膜を形成する工程と、 前記絶縁薄膜上に走査線及び蓄積容量の一方の電極を形
    成する工程と、 前記走査線及び前記一方の電極上に第1層間絶縁膜を形
    成する工程と、 前記絶縁薄膜及び前記第1層間絶縁膜に前記半導体層に
    通じる第1コンタクトホールを開孔する工程と、 前記第1層間絶縁膜上に、前記第1コンタクトホールを
    介して前記半導体層に電気的に接続されるように遮光性
    の第1導電層と前記第1導電層と同一膜から第2導電層
    を形成する工程と、 前記第1導電層及び前記第2導電層上に第2層間絶縁膜
    を形成する工程と、 前記第2層間絶縁膜上に、前記半導体層のチャネル領域
    に重なるようにデータ線を形成する工程と、 前記データ線上に第3層間絶縁膜を形成する工程と、 前記第2層間絶縁膜及び前記第3層間絶縁膜に前記第1
    導電層に通じる第2コンタクトホールを開孔する工程
    と、 前記第2コンタクトホールを介して前記第1導電層に電
    気的に接続されるように画素電極を形成する工程と を有し、前記第2導電層は、平面的に見て前記データ線
    に少なくとも部分的に重なるように形成されていること
    を特徴とする電気光学装置の製造方法。
  17. 【請求項17】前記第2層間絶縁膜を形成する工程の後
    に、前記第2層間絶縁膜に前記半導体層に通じる第3コ
    ンタクトホールを開孔する工程を更に含み、前記データ
    線を形成する工程において、前記第3コンタクトホール
    を介して前記半導体層に電気的に接続されるように前記
    データ線を形成し、 前記第1コンタクトホールを開孔する工程において、前
    記第1コンタクトホールを開孔すると同時に前記第1層
    間絶縁膜に前記蓄積容量の一方の電極に通じる第4コン
    タクトホールを開孔し、前記第2導電層を形成する工程
    において、前記第4コンタクトホールを介して前記蓄積
    容量の一方の電極に電気的に接続されるように前記第2
    導電層を形成することを特徴とする請求項16に記載の
    電気光学装置の製造方法。
  18. 【請求項18】請求項1から請求項17のいずれか一項
    に記載の電気光学装置を有することを特徴とする電子機
    器。
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