JPH10303428A - 半導体装置及びその作製方法 - Google Patents
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Abstract
クス型液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 基板101上に形成されたTFT10
2、103を覆う層間絶縁膜104をCMPに代表され
る機械研磨によって平坦化する。その上に画素電極10
6、107を形成し、さらに画素電極を覆う絶縁膜10
8を形成する。そして、絶縁膜108を再度の機械研磨
によって平坦化し、画素電極の表面と絶縁物112、1
13の表面とが同一平面をなす様にする。これにより、
画素電極面に段差がなくなり、液晶材料の配向不良や光
の乱反射等によるコントラストの低下等を防ぐことがで
きる。
Description
(LCD)の作製方法に関する。特に、半導体薄膜を利
用したアクティブマトリクス型液晶表示装置(以下、A
M−LCDと呼ぶ)の作製方法に関する。また、本願発
明はその様な表示装置を具備した電気光学装置に応用す
ることが可能である。
とは、半導体を利用することで機能する装置全てを指し
ている。従って、上記表示装置および電気光学装置も半
導体装置の範疇に含まれる。ただし、明細書中では区別
しやすい様に表示装置や電気光学装置といった言葉を使
い分けることにする。
プレイとして用いたプロジェクター等の開発が活発に進
められている。また、モバイルコンピュータやビデオカ
メラ用の直視型表示ディスプレイとしての需要も高まっ
ている。
装置における画素マトリクス回路の構成の概略を図2
(A)、(B)に示す。なお、画素マトリクス回路とは
液晶に印加される電界を制御するための薄膜トランジス
タ(TFT)をマトリクス状に配置した回路であり、A
M−LCDの画像表示領域を構成する。
路を上面から見た図である。ここでは水平方向に設けら
れた複数のゲイト線201と垂直方向に設けられた複数
のソース線202とで囲まれた領域が画素領域となる。
そして、複数のゲイト線201および複数のソース線2
02の各交差部にはそれぞれTFT203が形成されて
いる。また、各TFTにはそれぞれに画素電極204が
接続されている。
ト線201および複数のソース線202とで囲まれてマ
トリクス状に形成された複数の画素領域からなり、個々
の画素領域にはTFT203と画素電極204とが設け
られた構成となっている。
2(B)に示す。図2(B)において、205は絶縁表
面を有する基板、206、207は基板205上に形成
された画素TFTであり、図2(A)のTFT203に
相当する。
ぞれ画素電極208、209が接続されている。この画
素電極208、209は図2(A)の画素電極204に
相当する。この画素電極208、209は通常1枚の金
属薄膜をパターニングすることにより得られる。
は、画素電極間に電極の境界部(以下、単に境界部と呼
ぶ)210、211が必ず存在する。即ち、必然的に画
素電極の膜厚分に相当する段差が形成されてしまうので
ある。この様な段差では液晶材料の配向不良が生じて表
示画像が乱れる。また、段差部での入射光の乱反射がコ
ントラストを低下させたり、光の利用効率を低下させる
原因となる。
導体素子や各配線の交差部の上方ではその形状を反映し
た状態で画素電極208、209が形成される。この様
な段差も上記問題を生じる原因となる。
ディスプレイは、 1〜2inch 程度の極めて高精細な小型
ディスプレイを拡大投影するため、上述の問題が顕在化
してしまう。
て、従来はブラックマスク(またはブラックマトリク
ス)によって画像の乱れる領域を遮蔽してコントラスト
比を高めていた。また、近年では素子の微細化が進み、
高開口率を目的とした遮蔽領域の制御性が求められる様
になったためTFT側基板にブラックマスクを設ける構
成が主流となってきている。
スクを設ける構成とした場合、パターニング工程の増
加、寄生容量の増加、開口率の低下等の諸問題が生じて
しまう。この様なことから、前述の諸問題を起こさずに
コントラスト比を確保する技術が望まれている。
段により極めて高精細なアクティブマトリクス型表示装
置を形成するための手段を開示するものである。
の構成は、絶縁表面を有する基板上に形成された絶縁膜
を平坦化する工程と、前記絶縁膜上に複数の電極を形成
する工程と、前記複数の電極を覆う絶縁層を形成する工
程と、前記複数の電極の表面および前記絶縁層の表面を
両表面が同一平面をなす様に平坦化し、前記複数の電極
の境界部を前記絶縁層で埋め込む工程と、前記平坦化
は、前記電極の厚さの20%以下の精度でもって行われ
ることを特徴とする特徴とする。
び透光性を有する第2の基板と、前記第1の基板と前記
第2の基板との間に挟持された液晶層と、を少なくとも
含む半導体装置の作製方法であって、前記第1の基板上
に形成された絶縁膜を平坦化する工程と、前記絶縁膜上
にストライプ状の電極を形成する工程と、前記ストライ
プ状の電極を覆う絶縁層を形成する工程と、前記ストラ
イプ状の電極の表面および前記絶縁層の表面を両表面が
同一平面をなす様に平坦化し、前記ストライプ状の電極
の境界部を前記絶縁層で埋め込む工程と、前記平坦化
は、前記電極の厚さの20%以下の精度でもって行われ
ることを特徴とする。
る基板上に複数の半導体素子を形成する工程と、層間絶
縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜を平坦化する工
程と、前記層間絶縁膜上に前記半導体素子と電気的に接
続する画素電極を形成する工程と、前記画素電極を覆う
絶縁層を形成する工程と、前記画素電極の表面および前
記絶縁層の表面を両表面が同一平面をなす様に平坦化
し、前記画素電極の境界部を前記絶縁層で埋め込む工程
と、前記平坦化は、前記電極の厚さの20%以下の精度
でもって行われることを特徴とする。
形成された複数の半導体素子および該複数の半導体素子
の各々に接続された複数の画素電極を有する基板と、前
記基板上に保持された液晶層と、を少なくとも含む半導
体装置の作製方法であって、層間絶縁膜を形成する工程
と、前記層間絶縁膜を平坦化する工程と、前記層間絶縁
膜上に前記半導体素子と電気的に接続する画素電極を形
成する工程と、前記画素電極を覆う絶縁層を形成する工
程と、前記画素電極の表面および前記絶縁層の表面を両
表面が同一平面をなす様に平坦化し、前記画素電極の境
界部を前記絶縁層で埋め込む工程と、前記平坦化は、前
記電極の厚さの20%以下の精度でもって行われること
を特徴とする。
態の典型例としては、複数の画素電極を有する基板(第
1の基板)と第1の基板に対向する対向基板(第2の基
板)との間に液晶層が挟持されている状態を言う。な
お、液晶層としてPDLC(ポリマ分散型液晶)を使用
する場合、液晶層自体が固体化するので第2の基板を必
要としない場合もありうる。
タ(TFT)が代表的であるが、その他にも絶縁ゲイト
型電界効果トランジスタ(IGFET)、薄膜ダイオー
ド、MIM(Metal-Insulator-Metal )素子、バリスタ
素子等でも良い。
とで、液晶層の厚さに凹凸が影響をすることを抑制する
ことができる。特に反射型の液晶パネルの場合には、液
晶層の厚さに不均一性起因する表示の不良が顕在化する
ので、本明細書で開示する発明を利用することは有用で
ある。
m程度である。従って、絶縁膜や配向膜の平坦性は20
〜60nm程度以下に抑えればよい。例えば、図12に
示すような構造において、aやbで示される値を20〜
60nmとすればよい。
ることが好ましいが、実用上は画素電極の50%以内と
するのでも効果がある。
すような表面状態を得るとして、θの値が15°以内と
なるような平坦性を実現すればよい。このようにするこ
とでその上に形成される反射画素電極で反射される光を
光学変調に有効に利用することができる。勿論、図12
に示す状態において、cの値を20〜60nm以下とす
ることが重要である。
ましい限定条件としては、図14に示すように反射電極
の反射面で反射される光の光量が光軸方向からの15°
のぶれの円錐形状の中において、70%(入射光量に対
して)以上あるようにすることは有効である。
み合わせることにより、さらに有用となる。即ち、これ
らのパラメータの限定条件、あるいは各パラメータの限
定条件を組み合わせたものをで規定される条件を満たす
ように平坦性を確保することで、発明の効果をより高い
ものとして得ることができる。
な説明を図1を用いて行う。図1(A)において、10
1は絶縁表面を有する基板、102は基板101上に形
成された第1の画素TFT、103は第2の画素TFT
である。さらに、第1および第2の画素TFT102、
103は層間絶縁膜104に覆われている。層間絶縁膜
104は後に形成する画素電極とTFTとを電気的に絶
縁するための絶縁膜である。
04を厚めに堆積しておいて、平坦化工程(特に機械的
な研磨による平坦化)を施すことにある。この層間絶縁
膜104の研磨工程は、後述するが後に画素電極を形成
する際に重要な役割を果たす。なお、図1(A)におい
て105で示される点線は、研磨工程前の層間絶縁膜1
04の形状を示しており、機械的な研磨工程によって層
間絶縁膜104の凹凸が平坦化されることを表してい
る。
厚さの10%以内となるように行うことが重要である。
MP(化学機械研磨)技術が挙げられる。CMP技術は
薬液による化学的なエッチングと研磨材(砥粒)による
機械的な研磨によって薄膜表面を平坦化する技術であ
る。
ング法を利用したエッチバック技術を用いる事もでき
る。エッチバック技術は平坦度ではCMP技術に見劣り
するが、装置の増設を特に必要としない点、処理中にパ
ーティクル(ゴミ)を発生しない点などの利点を有す
る。
金属薄膜(図示せず)を成膜し、パターニングを施して
画素電極106、107を形成する。本発明では層間絶
縁膜104を平坦化してあるため、形成された画素電極
106、107は極めて平坦な表面を有する。(図1
(B))
TFT102、103とコンタクトホールを介して接続
する。また、画素電極106、107は絶縁層108で
覆われている。この時、絶縁層108を厚めに堆積する
ことで境界部109、110は完全に埋め込まれた状態
となる。
08に対して機械的な研磨を施して境界部109、11
0のみに絶縁層108が残存させることにある。そし
て、この工程により図1(C)に示す様な状態で埋め込
み絶縁層112、113を形成する。なお、図1(B)
において111で示される点線は、研磨工程前の絶縁層
108の形状を示しており、機械的な研磨工程によって
絶縁層108が削られていく様子を表している。
と、やがて画素電極106、107の表面が現れる。こ
の状態で研磨を止めても図1(C)に示す状態を得るこ
とはできるが、さらに研磨を進行させて画素電極表面も
同時に平坦化することは有効である。この場合、研磨処
理の条件を適宜変更(砥粒を細かくする等)して画素電
極表面が最も好ましい状態となる様にすれば良い。
画素電極間に形成される境界部109、110は完全に
埋め込み絶縁層112、113で埋め込まれた状態とな
る。この時、画素電極106、107の表面と埋め込み
絶縁層112、113の表面とは同一平面を成してい
る。
した層間絶縁膜104の研磨工程が重要な役割を果たし
ている。その事について以下に説明する。
なかった場合、105で示される形状がそのまま画素電
極106、107および絶縁層108の形状に反映して
しまうことになる。また、境界部109、110は、一
般的には開口率を稼ぐため必然的にTFT上(ソース配
線上)に形成される。そのため、境界部109、110
は実効的な画素電極面(TFTや配線と重ならない最も
平坦な面)よりも高い位置に形成される。
に研磨していくと、まずTFT上に位置する画素電極表
面が最も早く露出する。そのため、上述の実効的な画素
電極面を研磨する頃にはTFT上の画素電極および埋め
込み絶縁層の研磨がかなり進行し、均一な研磨処理が困
難なものとなってしまう。
FT等による凹凸を平坦化することも考えられるが、層
間絶縁膜104を成膜しただけでは必ず表面にうねりな
どの凹凸が少なからず存在する。その場合、うねりを平
坦化するためには後に形成する絶縁層108を厚めに形
成し、機械的な研磨工程も長めに行う必要があり、スル
ープットの低下、発生するパーティクルの増加等の問題
を招くことになる。
機械的な研磨工程によって層間絶縁膜を平坦化しておく
ことは非常に有効な手段である。即ち、本発明は図1
(B)に示す研磨工程によって図1(C)に示す状態を
得ることが最大の目的であるが、図1(B)に示す研磨
工程を効率的に行うために図1(A)に示す研磨工程を
施すことに特徴がある。
の隙間(境界部)を埋め込み絶縁層によって埋め込み、
不要な段差を排除する。この様にすることで従来の様な
液晶材料の配向不良や段差部での光の乱反射等の問題を
生じない極めて高精細なアクティブマトリクス型表示装
置を得ることができる。
Dの画素マトリクス回路を作製する工程例を図3、4を
用いて説明する。なお、本発明は画素の平坦化に関する
技術であるため、TFT構造自体は本実施例に限定され
るものではない。
する。本実施例ではガラス基板上に下地膜として酸化珪
素膜を形成する。基板301の上には結晶性珪素膜でな
る活性層302〜304を形成する。なお、本実施例で
は3つのTFTのみ記載することになるが実際には10
0万個以上のTFTが画素マトリクス回路内に形成され
る。
て結晶性珪素膜を得ている。そして、その結晶性珪素膜
を通常にフォトリソ工程でパターニングして活性層30
2〜304を得る。なお、本実施例では結晶化の際に結
晶化を助長する触媒元素(ニッケル)を添加している。
この技術については特開平7-130652号公報に詳細に記載
されている。
厚さの酸化珪素膜を形成し、その上に0.2wt%のスカンジ
ウムを含有させたアルミニウム膜(図示せず)を成膜
し、パターニングによりゲイト電極の原型となる島状パ
ターンを形成する。
報に記載された技術を利用する。なお、詳細は同公報を
参考にすると良い。
で使用したレジストマスクを残したまま、3%のシュウ
酸水溶液中で陽極酸化を行う。この時、白金電極を陰極
として2〜3mVの化成電流を流し、到達電圧は8Vと
する。こうして、多孔質状の陽極酸化膜306〜308
が形成される。
%の酒石酸のエチレングリコール溶液をアンモニア水で
中和した溶液中で陽極酸化を行う。この時、化成電流は
5〜6mVとし、到達電圧は100Vとすれば良い。こ
うして、緻密な陽極酸化膜309〜311が形成され
る。
2〜314が画定する。なお、画素マトリクス回路では
ゲイト電極の形成と同時に1ライン毎に各ゲイト電極を
接続するゲイト線も形成されている。(図3(A))
としてゲイト絶縁膜305をエッチングする。エッチン
グはCF4 ガスを用いたドライエッチング法により行
う。これにより315〜317で示される様な形状のゲ
イト絶縁膜が形成される。
純物イオンをイオン注入法またはプラズマドーピング法
により添加する。この場合、画素マトリクス回路をN型
TFTで構成するならばP(リン)イオンを、P型TF
Tで構成するならばB(ボロン)イオンを添加すれば良
い。
に分けて行う。1度目は80keV程度の高加速電圧で
行い、ゲイト絶縁膜315〜317の端部(突出部)の
下に不純物イオンのピークがくる様に調節する。そし
て、2度目は5keV程度の低加速電圧で行い、ゲイト
絶縁膜315〜317の端部(突出部)の下には不純物
イオンが添加されない様に調節する。
0、ドレイン領域321〜323、低濃度不純物領域
(LDD領域とも呼ばれる)324〜326、チャネル
形成領域327〜329が形成される。(図3(B))
0 Ω/□のシート抵抗が得られる程度に不純物イオンを
添加することが好ましい。また、低濃度不純物領域はT
FTの性能に合わせて最適化を行う必要がある。また、
不純物イオンの添加工程が終了したら熱処理を行い、不
純物イオンの活性化を行う。
珪素膜を 400nmの厚さに形成し、その上にソース電極3
31〜333、ドレイン電極334〜336を形成す
る。(図3(C))
珪素膜を 0.5〜1 μmの厚さに形成する。なお、高密度
プラズマソース等を利用して緻密な酸化珪素膜を形成す
ると、後のCMP研磨の際の平坦度が向上するので好ま
しい。また、CMP研磨の条件さえ最適化すれば第2の
層間絶縁膜337として有機性樹脂膜を用いることも可
能である。有機性樹脂膜としては、ポリイミド、ポリア
ミド、ポリイミドアミド、アクリル等を用いることがで
きる。
たら、1回目のCMP研磨工程を行う。この工程により
第2の層間絶縁膜337は平坦化され、凹凸のない平坦
面を得ることができる。この平坦化は、残存する凹凸の
高さ(山の頂上と谷の底の間の鉛直方向の距離)が後に
形成される画素電極の厚さの10%以内となる条件で行
う。(図3(D))
ウム膜を 100nmの厚さに成膜し、パターニングにより画
素電極338〜340を形成する。勿論、他の金属材料
を用いても構わない。
縁層341を形成する。なお、本実施例の様にソース配
線331〜333上に境界部が形成される様に画素電極
を形成すると、ソース配線331〜333がブラックマ
スクとして機能するので、絶縁層341が透光性であっ
ても構わない。
するために、絶縁層341としては黒色顔料またはカー
ボンを分散させた有機性樹脂膜(PSG等の溶液塗布系
酸化珪素膜でも良い)等の様に遮光性を有する絶縁膜を
用いることが望ましい。こうすることでソース配線が細
くなった場合や斜め方向からの光に対しても確実な遮光
機能を果たすことができる。
比誘電率の低い材料を用いることで、画素電極間におけ
る横方向電界の形成を抑制することもできる。
る。図4(A)に示す状態が得られたら、2回目のCM
P研磨工程を行い、画素電極338〜340の隙間に埋
め込まれた埋め込み絶縁層342〜344を形成する。
この時、画素電極338〜340の表面と埋め込み絶縁
層342〜344の表面とがほぼ一致するので、優れた
平坦面を得ることができる。(図4(B))
図6は画素マトリクス回路に注目した簡略図であり、図
4(B)の構造は図6においてA−A’で切った断面図
に相当する。また、図6における各符号は図4(A)、
(B)で用いた符号に対応している。
に配置され、その隙間(境界部)が埋め込み絶縁層34
2〜344で埋め込まれる。従って、埋め込み絶縁層3
42〜344はそれぞれ符号を付けてあるが、実際には
マトリクス状に一体化している。
成する。実際には画素TFTを駆動する駆動回路等も同
一基板上に同時形成される。この様な基板は通常TFT
側基板またはアクティブマトリクス基板と呼ばれる。本
明細書中ではアクティブマトリクス基板のことを第1の
基板と呼ぶことにする。
5に対向電極346を形成した対向基板(本明細書中で
はこの基板を第2の基板と呼ぶことにする)を貼り合わ
せ、それらの間に液晶層347を挟持する。こうして図
4(C)に示す様な反射型LCDが完成する。
って行えば良い。また、液晶層に二色性色素を分散させ
たり、対向基板にカラーフィルターを設けたりすること
も可能である。その様な液晶層の種類、カラーフィルタ
ーの有無等はどの様なモードで液晶を駆動するかによっ
て変化するので実施者が適宜決定すれば良い。
上面にカラーフィルターを配置した構成おしてもよい。
液晶パネルは、反射画素電極の平坦性が優れているの
で、画素電極の上にカラーフィルターを配置する構成が
有効なものとなる。また、誘電体膜を単層または多層に
配置し、特定の波長帯域や特定の偏光状態の光を選択的
に反射するような構造としてもよい。この構成は、ダイ
クロイックミラーや偏光ビームスプリッターに利用され
ているものと同じ原理である。
る場合、反射電極の表面にカラーフィルターを配置する
ことは、色ムラや不鮮明な表示の要因となる好ましくな
い。
て透過型LCDの画素マトリクス回路を作製する工程例
を図5を用いて説明する。なお、途中までは実施例1に
示した反射型LCDの作製工程と同一であるので、ここ
では異なる点のみについて説明する。
工程まで終了したら、図5に示す様に画素電極501、
502を形成する。本実施例では画素電極501、50
2の材料として透明導電膜(ITO、SnO2 等)を用
いる。また、この時、画素電極501、502はTFT
上に重ならない様に形成しておく。
縁層503を形成する。なお、本実施例では絶縁層50
3として黒色顔料を分散させたポリイミド等を用いる。
透過型の場合、TFTの活性層も遮光する必要があるた
め、遮光性を有する絶縁膜を用いることが好ましい。
(図5(A))
素電極501、502と同一平面をなす埋め込み絶縁層
504、505を形成する。(図5(B)
図7は画素マトリクス回路に注目した簡略図であり、図
5(B)の構造は図7においてA−A’で切った断面図
に相当する。また、図7における各符号は図5(A)、
(B)で用いた符号に対応している。
クス状に配置され、その境界部が一体化した埋め込み絶
縁層で埋め込まれる。また、本実施例では、埋め込み絶
縁層がTFT上にも形成されるため、活性層に光があた
って抵抗が変化することを抑制する効果も得られる。
基板が完成する。TFT側基板が完成したら、通常のセ
ル組み工程によって透光性基板506、対向電極507
でなる対向基板とTFT側基板との間に液晶層508を
挟持する。こうして図5(C)に示す様な透過型LCD
が完成する。
〜340自体を機械的に研磨して平坦化することも有効
である。その際、直視型ディスプレイとするならば微細
な凹凸を有した表面状態とし、投射型ディスプレイとす
るならば表面を鏡面状態とすすることが好ましい。
は、第2の層間絶縁膜337および埋め込み用の絶縁層
341のみを平坦化する例を示した。しかし、本発明で
は第1の層間絶縁膜330に対して平坦化工程を行って
も構わない。
合に、各層の形成ごとに平坦化工程を行っても良い。
平坦度を確保しておき、さらに画素電極を埋め込み絶縁
層で埋め込むことで画素電極表面の平坦度も高めてい
る。従って、平坦化工程の回数は多い分には何ら問題は
なく、むしろ好ましい。
トリクス駆動を行うための半導体素子として、実施例1
で示したTFTとは異なる構造のTFTを利用する場合
の例について説明する。なお、本実施例で説明する構造
のTFTは実施例2に対しても容易に適用することがで
きる。
Tであるコプレナー型TFTを一例として記載したが、
ボトムゲイト型TFTであっても構わない。図8に示す
のはボトムゲイト型TFTの代表例である逆スタガ型T
FTを用いた例である。
2、803はゲイト電極、804はゲイト絶縁膜、80
5、806は活性層である。活性層805、806は意
図的に不純物を添加しない珪素膜で構成される。
9、810はドレイン電極であり、811、812はチ
ャネルストッパー(またはエッチングストッパー)とな
る窒化珪素膜である。即ち、活性層805、806のう
ち、チャネルストッパー811、812の下に位置する
領域が実質的にチャネル形成領域として機能する。
ある。本実施例では、この様な逆スタガ型を有機性樹脂
膜でなる層間絶縁膜813で覆って平坦化し、その上に
画素電極814、815を形成する構成とする。勿論、
画素電極間の隙間は本発明を利用して埋め込み絶縁層8
16、817によって埋め込まれる。
ゲイト型電界効果トランジスタ(IGFET)を形成し
た場合の例について説明する。なお、IGFETはMO
SFETとも呼ばれ、シリコンウェハー上に形成された
トランジスタを指す。
2、903はソース領域、904、905はドレイン領
域である。ソース/ドレイン領域はイオン注入で不純物
を添加し、熱拡散させることで形成できる。なお、90
6は素子分離用の酸化物であり、通常のLOCOS技術
を用いて形成できる。
09はゲイト電極、910は第1の層間絶縁膜、91
1、912はソース電極、913、914はドレイン電
極である。その上を第2の層間絶縁膜915で平坦化
し、その平坦面上に画素電極916、917を形成す
る。画素電極間の隙間は本発明を利用して埋め込み絶縁
層918、919によって埋め込まれる。
プゲイト型またはボトムゲイト型TFT以外にも、薄膜
ダイオード、MIM素子、バリスタ素子等を用いたアク
ティブマトリクスディスプレイに対しても本発明は適用
できる。
らゆる構造の半導体素子を用いた反射型LCDまたは透
過型LCDに対して適用可能である。
平坦化してその上に画素電極を形成することで、画素面
積を最大限に活用できる利点を有する。本発明はその利
点をさらに効果的に利用する上で有効な技術である。そ
のため、本発明を利用した反射型LCDは高い解像度と
高い開口率を実現することができる。
型の液晶表示装置に対しても適用することが可能であ
る。この場合、一対の基板の各々にストライプ状の電極
を形成し、互いの電極が直交する様に基板を貼り合わせ
て液晶層を挟持する。
ば他方は透光性でも遮光性でも構わない。ただし、透光
性基板側に形成するストライプ状の電極は透明導電膜で
構成する必要がある。
側にアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材
料でストライプ状の電極を形成し、ストライプ状に延在
する電極間の隙間を絶縁層で埋め込む。
た場合、絶縁層として液晶層よりも比誘電率の低い材料
(有機性樹脂材料等)を用いることで隣接する電極間の
クロストークを低減する効果も得られる。
反射型LCDでは様々な液晶の表示モードを利用するこ
とができる。例えば、ECB(電界制御複屈折)モー
ド、PCGH(相転移型ゲスト・ホスト)モード、OC
Bモード、HANモード、PDLC型ゲスト・ホストモ
ードが挙げられる。
化させて液晶の配向を変え、その時生じる液晶層の複屈
折の変化を一対の偏光板で検出してカラー表示を行う表
示モードである。この場合、カラーフィルターを利用し
ない方式もとれるため、明るい表示が可能である。
て二色性色素をゲスト分子に混合し、液晶に印加する電
圧によって液晶分子の配向状態を変化させ、液晶層の光
吸収率を変化させる表示モードである。この場合、偏光
板を用いない方式がとれるため、高いコントラストを得
ることができる。
分散させた(または高分子中に液晶を分散させた)ポリ
マー分散型液晶を用いる表示モードである。この場合、
偏光板が不要であるため明るい表示が可能である。ま
た、固体のポリマー分散型液晶を利用すれば対向側にガ
ラス基板を用いない構成とすることも可能である。
応じて偏光板の有無、カラーフィルターの有無を自由に
設定することができる。例えば、PCGHモードの場合
には偏光板が不要なので、カラーフィルターを用いた単
板式としても明るい表示を実現することができる。
ディスプレイとして用いた電気光学装置の一例について
説明する。まず、実施例1に示した反射型LCDを三板
式プロジェクターに適用した場合について、図10
(A)を用いて説明する。
ンプ、ハロゲンランプ等の光源11から出力されたR
(赤)、B(青)、G(緑)を含む光は、偏光ビームス
プリッタ12で反射され、クロスダイクロイックミラー
13に進む。
方向によって反射したり透過したりする機能を有した光
学フィルターである。この場合、光源11からの光は偏
光ビームスプリッタ12で反射される様な偏光を与えて
ある。
では、Rに対応する液晶パネル14の方向にR成分光が
反射され、Bに対応する液晶パネル15の方向にB成分
光が反射される。また、G成分光はクロスダイクロイッ
クミラー13を透過し、Gに対応する液晶パネル16に
入射する。
状態にある時は入射光の偏光方向を変化させないで反射
する様に液晶分子が配向している。また、画素がオン状
態にある時は液晶層の配向状態が変化し、入射光の偏光
方向もそれに伴って変化する様に構成されている。
た光は再びクロスダイクロイックミラー13で反射(G
成分光だけは透過)して合成され、再び偏光ビームスプ
リッタ12へと入射する。
れた光は偏光方向が変化するため偏光ビームスプリッタ
12を透過する。一方、オフ状態にある画素領域で反射
された光は偏光方向が変化しないため偏光ビームスプリ
ッタ13で反射される。
ス状に配置された画素領域を複数の半導体素子でオン/
オフ制御することによって、特定の画素領域で反射され
た光のみが偏光ビームスプリッタ12を透過できる様に
なる。この動作は各液晶パネル14〜16に共通であ
る。
を透過した画像情報を含む光は投影レンズ等で構成され
る光学系レンズ17で拡大投影されてスクリーン18上
に映し出される。
極間を埋め込むことで高い解像度と高い開口率とを実現
している。また、画素電極の平坦化を行った場合には高
い反射率を実現している。そのため、図10(A)の投
射型プロジェクターの様に画像を拡大投影する電気光学
装置においても優れた表示性能を実現できる。
板式プロジェクターに適用した場合について図10
(B)を用いて説明する。
ンプ等の光源、20はリフレクターである。RGB成分
を含んだ光はまずダイクロイックミラー21に入射し、
ここでR成分光のみ反射される。そして、R成分光はリ
フレクター22で反射され、Rに対応する液晶パネル2
3へ入射する。
た光はダイクロイックミラー24に入射し、ここでB成
分光のみが反射される。反射されたB成分光はBに対応
する液晶パネル25へ入射する。また、ダイクロイック
ミラー24を透過したG成分光はGに対応する液晶パネ
ル26へと入射する。
27でB成分光と合成され、ダイクロイックミラー28
へ入射する。また、G成分光はリフレクター29で反射
されてダイクロイックミラー28へと入射する。ここで
RBG全ての成分光が合成され、投影レンズ30によっ
て拡大投影されてスクリーン31に映し出される。
度と高い開口率とを実現しているため、優れた表示性能
を有する電気光学装置を構成することができる。特に、
開口率が高いという点は本発明の透過型LCDの最も大
きな利点である。
液晶表示装置を適用しうる応用製品(電気光学装置)に
ついて図11を用いて説明する。本発明を利用した電気
光学装置としてはビデオカメラ、スチルカメラ、プロジ
ェクター、ヘッドマウントディスプレイ、カーナビゲー
ション、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末(モバ
イルコンピュータ、携帯電話等)などが挙げられる。
ービルコンピュータ)であり、本体2001、カメラ部
2002、受像部2003、操作スイッチ2004、表
示装置2005で構成される。本発明の反射型LCDを
表示装置2005に適用すると、さらに小型化および低
消費電力化が図れる。
イであり、本体2101、表示装置2102、バンド部
2103で構成される。本発明の反射型LCDを表示装
置2102に適用することで大幅に装置の小型化が図れ
る。
であり、本体2201、光源2202、表示装置220
3、光学系2204、スクリーン2205で構成され
る。表示装置2203に本発明の透過型LCDを採用す
ることで高精細な画像が実現される。
01、音声出力部2302、音声入力部2303、表示
装置2304、操作スイッチ2305、アンテナ230
6で構成される。本発明を表示装置2304に適用する
ことで視認性に優れた表示モニタを搭載することができ
る。
2401、表示装置2402、音声入力部2403、操
作スイッチ2404、バッテリー2405、受像部24
06で構成される。本発明を表示装置2402に適用す
ることで、屋外での撮影にも十分に耐えうる表示性能が
実現できる。
り、本体2501、光源2502、表示装置2503、
偏光ビームスプリッタ2504、リフレクター250
5、2506、スクリーン2507で構成される。本発
明の反射型LCDを表示装置2402に適用すること
で、装置の薄型化および高精細な画像を実現できる。
(E)に示す様に直視型ディスプレイとする場合、画素
電極表面に凹凸を形成することは有効である。これによ
り光の散乱効果が高まり、視野角、視認性が向上する。
逆に、図11(C)、(F)に示す様に投射型ディスプ
レイとする場合、画素電極表面を鏡面状態にすることが
好ましい。これにより光の乱反射が低減され、色ずれや
解像度の低下が抑えられる。
く、あらゆる分野の表示媒体に適用することが可能であ
る。特に、液晶表示装置をプロジェクターの様な投射型
表示装置に用いる場合には、非常に高い解像度が要求さ
れる。その様な場合において、本発明は非常に有効な技
術である。
ビデオカメラに代表される携帯情報端末機器は装置の小
型化および低消費電力化が望まれる。その様な場合にお
いて、バックライトの不要な本発明の反射型LCDは有
効である。
リクス状に配置された個々の画素電極の隙間(画素と画
素との切れ間)が埋め込み絶縁層で埋め込まれた構成と
なる。この時、画素電極表面と埋め込み絶縁層の表面と
は概略一致するため、画素電極間の隙間に生じる段差部
はほぼ完全に平坦化する。
配向不良、入射光の乱反射によるコントラスト低下とい
った諸問題が解決される。また、予め画素電極の下地と
なる層間絶縁膜を平坦化してあるので画素電極は完全に
平坦な状態となる。
した高精細な表示性能を有する液晶表示装置を実現する
ことが可能である。
図。
図。
図。
図。
形状 112、113 埋め込み絶縁層
Claims (15)
- 【請求項1】半導体素子と、 前記半導体素子の上方に設けられた平坦化膜と、 前記平坦化膜上に形成された画素電極と、 前記反射電極の上方に配置された液晶層と、 を有し、 前記平坦化層の凹凸は反射電極の厚さの20%以内であ
ることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】半導体素子と、 前記半導体素子の上方に設けられた平坦化膜と、 前記平坦化膜上に形成された画素電極と、 前記反射電極の上方に配置された液晶層と、 を有し、 前記平坦化層の凹凸は表面の傾きの角度が15°以内で
あることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項3】半導体素子と、 前記半導体素子の上方に設けられた平坦化膜と、 前記平坦化膜上に形成された画素電極と、 前記反射電極の上方に配置された液晶層と、 を有し、 前記平坦化層の凹凸は、画素電極で反射される光の光量
が光軸方向からのぶれの角度が15°の円錐のなかで入
射光の70%以上となるものであることを特徴とする半
導体装置。 - 【請求項4】半導体素子と、 前記半導体素子の上方に設けられた平坦化膜と、 前記平坦化膜上に形成された画素電極と、 前記反射電極の上方に配置された液晶層と、 を有し、 前記平坦化層の凹凸は反射電極の厚さの20%以内であ
り、 前記平坦化層の凹凸は表面の傾きの角度は15°以内で
あり、 前記平坦化層の凹凸は、画素電極で反射される光の光量
が光軸方向からのぶれが15°の円錐のなかで入射光の
70%以上となるものであることを特徴とする半導体装
置。 - 【請求項5】請求項1乃至請求項4において、 画素電極上には特定の波長や特定の偏光を反射するフィ
ルターが配置されていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項6】請求項1乃至請求項4において、 画素電極上にはカラーフィルターが配置されていること
を特徴とする半導体装置。 - 【請求項7】半導体素子と、 前記半導体素子の上方に設けられた平坦化膜と、 前記平坦化膜上に形成された画素電極と、 前記反射電極の上方に配置された液晶層と、 を有し、 前記平坦化層の凹凸は反射電極の厚さの50%以内であ
ることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項8】半導体素子と、 前記半導体素子の上方に設けられた平坦化膜と、 前記平坦化膜上に形成された反射電極と、 前記反射電極の上方に配置された液晶層と、 を有し、 前記平坦化層の凹凸は反射電極の厚さの20%以内であ
ることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項9】絶縁表面を有する基板上に形成された絶縁
膜を平坦化する工程と、 前記絶縁膜上に複数の電極を形成する工程と、 前記複数の電極を覆う絶縁層を形成する工程と、 前記複数の電極の表面および前記絶縁層の表面を両表面
が同一平面をなす様に平坦化し、前記複数の電極の境界
部を前記絶縁層で埋め込む工程と、 を少なくとも含み、 前記平坦化は、前記電極の厚さの20%以下の精度でも
って行われることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項10】第1の基板および透光性を有する第2の
基板と、 前記第1の基板と前記第2の基板との間に挟持された液
晶層と、 を少なくとも含む半導体装置の作製方法であって、 前記第1の基板上に形成された絶縁膜を平坦化する工程
と、 前記絶縁膜上にストライプ状の電極を形成する工程と、 前記ストライプ状の電極を覆う絶縁層を形成する工程
と、 前記ストライプ状の電極の表面および前記絶縁層の表面
を両表面が同一平面をなす様に平坦化し、前記ストライ
プ状の電極の境界部を前記絶縁層で埋め込む工程と、 を少なくとも含み、 前記平坦化は、前記電極の厚さの20%以下の精度でも
って行われることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項11】絶縁表面を有する基板上に複数の半導体
素子を形成する工程と、 層間絶縁膜を形成する工程と、 前記層間絶縁膜を平坦化する工程と、 前記層間絶縁膜上に前記半導体素子と電気的に接続する
画素電極を形成する工程と、 前記画素電極を覆う絶縁層を形成する工程と、 前記画素電極の表面および前記絶縁層の表面を両表面が
同一平面をなす様に平坦化し、前記画素電極の境界部を
前記絶縁層で埋め込む工程と、 を少なくとも含み、 前記平坦化は、前記電極の厚さの20%以下の精度でも
って行われることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項12】マトリクス状に形成された複数の半導体
素子および該複数の半導体素子の各々に接続された複数
の画素電極を有する基板と、 前記基板上に保持された液晶層と、 を少なくとも含む半導体装置の作製方法であって、 層間絶縁膜を形成する工程と、 前記層間絶縁膜を平坦化する工程と、 前記層間絶縁膜上に前記半導体素子と電気的に接続する
画素電極を形成する工程と、 前記画素電極を覆う絶縁層を形成する工程と、 前記画素電極の表面および前記絶縁層の表面を両表面が
同一平面をなす様に平坦化し、前記画素電極の境界部を
前記絶縁層で埋め込む工程と、 前記平坦化は、前記電極の厚さの20%以下の精度でも
って行われることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項13】請求項9乃至請求項12において、前記
平坦化工程は機械的な研磨により行われることを特徴と
する半導体装置の作製方法。 - 【請求項14】請求項9乃至請求項12において、前記
絶縁層は遮光性を有していることを特徴とする半導体装
置の作製方法。 - 【請求項15】請求項9乃至請求項12において、前記
絶縁層とは黒色顔料またはカーボン系材料を分散させた
有機性樹脂膜であることを特徴とする半導体装置の作製
方法。
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