JP4289143B2 - Reflective liquid crystal display device and method of manufacturing reflective liquid crystal display device - Google Patents
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Description
本発明は、反射型液晶表示装置において、透明基板側から対向電極を介して液晶内に入射させた読み出し光の一部が隣り合う反射用画素電極間に形成した開口部から反射用画素電極に隣接した絶縁膜内に侵入した際に、この読み出し光の一部によって半導体基板上に設けたスイッチング素子内で生じるリーク電流を低減できる反射型液晶表示装置及び反射型液晶表示装置の製造方法に関するものである。 According to the present invention, in a reflective liquid crystal display device, a part of the readout light incident on the liquid crystal through the counter electrode from the transparent substrate side is changed from the opening formed between the adjacent reflective pixel electrodes to the reflective pixel electrode. The present invention relates to a reflective liquid crystal display device capable of reducing leakage current generated in a switching element provided on a semiconductor substrate by a part of the readout light when entering into an adjacent insulating film, and a method for manufacturing the reflective liquid crystal display device It is.
最近、屋外公衆用や管制業務用のディスプレイとか、ハイビジョン放送規格やコンピュータ・グラフィクスのSVGA規格に代表される高精細映像の表示用ディスプレイ等のように、映像を大画面に表示するための投射型液晶表示装置が盛んに利用されている。 Recently, a projection type for displaying images on a large screen, such as a display for outdoor public use or control operations, or a display for displaying high-definition images typified by the high definition broadcasting standard or the SVGA standard for computer graphics. Liquid crystal display devices are actively used.
この種の投射型液晶表示装置には、大別すると透過方式を用いた透過型液晶表示装置と、反射方式を用いた反射型液晶表示装置とがあるが、前者の透過型液晶表示装置の場合には、各画素に設けられたTFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)の領域が光を透過させる画素の透過領域とならないために開口率が小さくなるという欠点を有していることから、後者の反射型液晶表示装置が注目されている。 This type of projection type liquid crystal display device can be broadly divided into a transmission type liquid crystal display device using a transmission method and a reflection type liquid crystal display device using a reflection method. In the case of the former transmission type liquid crystal display device, However, since the area of a TFT (Thin Film Transistor) provided in each pixel does not become a transmission area of a pixel that transmits light, the aperture ratio becomes small. A liquid crystal display device has attracted attention.
一般的に、上記した反射型液晶表示装置では、半導体基板(Si基板)上に複数のスイッチング素子をそれぞれ電気的に分離して設け、且つ、複数のスイッチング素子の上方に積層して成膜した複数の機能膜のうちで最上層に複数のスッチング素子と対応する複数の反射用画素電極をそれぞれ電気的に分離して設けると共に、一つのスイッチング素子に接続した一つの反射用画素電極及びスイッチング素子用の保持容量部とを組にして一つの画素を形成し、この画素を半導体基板上にマトリックス状に複数配置すると共に、複数の反射用画素電極に対向して全画素共通となる透明な対向電極を透明基板(ガラス基板)の下面に成膜して、複数の反射用画素電極と対向電極との間に液晶を封入して構成することで、透明基板側からカラー画像用の読み出し光を対向電極を介して液晶内に入射させて、スイッチング素子により対向電極と各反射用画素電極の間の電位差を映像信号に対応させて各反射用画素電極ごとに変化させ、液晶の配向を制御することでカラー画像用の読出し光を変調して、各反射用画素電極で反射させたカラー画像用の読出し光を透明基板から出射させるものである。 In general, in the above-described reflective liquid crystal display device, a plurality of switching elements are provided on a semiconductor substrate (Si substrate) so as to be electrically separated from each other, and are stacked and formed above the plurality of switching elements. Among the plurality of functional films, a plurality of reflective pixel electrodes corresponding to a plurality of switching elements are provided on the uppermost layer so as to be electrically separated from each other, and one reflective pixel electrode and switching element connected to one switching element One pixel is formed in combination with a storage capacitor section for a plurality of pixels, and a plurality of pixels are arranged in a matrix on a semiconductor substrate, and a transparent facing common to all pixels facing a plurality of reflecting pixel electrodes. By forming a film on the lower surface of a transparent substrate (glass substrate) and encapsulating liquid crystal between a plurality of pixel electrodes for reflection and a counter electrode, it can be used for color images from the transparent substrate side. The readout light is incident on the liquid crystal through the counter electrode, and the potential difference between the counter electrode and each reflection pixel electrode is changed by the switching element for each reflection pixel electrode corresponding to the video signal, thereby aligning the liquid crystal. By controlling the above, the color image readout light is modulated, and the color image readout light reflected by each reflective pixel electrode is emitted from the transparent substrate.
図1は従来例1の反射型液晶表示装置において、一つの画素を模式的に拡大して示した断面図、
図2(a)は従来例1の反射型液晶表示装置におけるアクティブマトリックス駆動回路を説明するためのブロック図であり、(b)は(a)中のX部を拡大して示した模式図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing one pixel in a reflection type liquid crystal display device according to a conventional example 1,
FIG. 2A is a block diagram for explaining an active matrix driving circuit in the reflection type liquid crystal display device of Conventional Example 1, and FIG. 2B is a schematic diagram showing an X portion in FIG. is there.
図1に示した従来例1の反射型液晶表示装置10Aは一般的な反射型プロジェクタに適用できるように構成されているものであり、画像を表示するための複数の画素のうちで一つの画素を拡大して説明すると、基台となる半導体基板11は、単結晶シリコンのようなp型Si基板(又はn型Si基板でも良い)を用いており、この半導体基板(以下、p型Si基板と記す)11内の図示左側に、一つのp−ウエル領域12が左右のフィールド酸化膜13A,13Bによって画素単位で電気的に分離された状態で設けられている。そして、一つのp−ウエル領域12内に一つのスイッチング素子14が設けられており、このスイッチング素子14はMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor )として構成されている。
The reflective liquid crystal display device 10A of Conventional Example 1 shown in FIG. 1 is configured to be applicable to a general reflective projector, and one pixel among a plurality of pixels for displaying an image. The
また、一つのスイッチング素子(以下、MOSFETと記す)14は、p−ウエル領域12上の略中央に位置するゲート酸化膜15上にポリシリコンからなるゲート電極16が成膜されることでゲートGが形成されている。
Further, one switching element (hereinafter referred to as MOSFET) 14 has a
また、MOSFET14のゲートGの図示左側にはドレイン領域17が形成され、且つ、このドレイン領域17上に第1ビアホールVia1内のアルミ配線によりドレイン電極18が成膜されることで、ドレインDが形成されている。
Further, a
また、MOSFET14のゲートGの図示右側にはソース領域19が形成され、且つ、このソース領域19上に第1ビアホールVia1内のアルミ配線によりソース電極20が成膜されることで、ソースSが形成されている。
Further, a
また、p型Si基板11上でp−ウエル領域12より図示右方に、イオン注入した拡散容量電極21が形成されており、この拡散容量電極21も左右のフィールド酸化膜13B,13Cによって画素単位で電気的に分離された状態で設けられており、フィールド酸化膜13Aからフィールド酸化膜13Cまでの範囲が一つの画素と対応している。
Further, on the p-
また、拡散容量電極21上には絶縁膜22と容量電極23とが順に成膜され、且つ、容量電極23上に第1ビアホールVia1内のアルミ配線により容量電極用コンタクト24が成膜されることで、一つのMOSFET14に対応した保持容量部Cが形成されている。
Further, the
また、フィールド酸化膜13A〜13C,ゲート電極16,容量電極23の上方には、第1層間絶縁膜25と、第1メタル膜26と、第2層間絶縁膜27と、第2メタル膜28と、第3層間絶縁膜29と、第3メタル膜30とによる複数の機能膜が上記した順で積層して成膜されている。
Above the
この際、第1,第2,第3層間絶縁膜25,27,29は、絶縁性があるSiO2(酸化ケイ素)などを用いて成膜されている。
At this time, the first, second, and third interlayer
また、第1,第2,第3メタル膜26,28,30は、導電性があるアルミ配線などにより一つのスイッチング素子14と対応して一つの画素ごとに所定のパターン形状にそれぞれ区画されており、同じ画素内では第1,第2,第3メタル膜26,28,30同士が電気的に接続されているものの、隣り合う画素に対しては第1,第2,第3メタル膜26,28,30の各隣り合う膜間に開口部26a,28a,30aがそれぞれ形成されることで画素ごとに一つの第1,第2,第3メタル膜26,28,30が電気的にそれぞれ分離されている。
The first, second, and
そして、一つの画素内で、最下段の第1メタル膜26は第1層間絶縁膜25をエッチングした各第1ビアホールVia1内にアルミ配線を成膜することにより形成したドレイン電極18,ソース電極20,容量電極用コンタクト24を介して一つのスイッチング素子14,保持容量部Cにそれぞれ接続されている。
In one pixel, the lowermost
また、一つの画素内において、中段の第2メタル膜28は、上方に配置した後述の透明基板42側から入射させた読み出し光Lの一部を下方に設けたp型Si基板11上のMOSFET14側に対して遮光するための金属遮光膜として設けられているものである。即ち、第2メタル膜(金属遮光膜)28は、上段の隣り合う第3メタル膜30間に形成された開口部30aから侵入する読み出し光Lの一部を遮光するように開口部30aを覆って成膜されていると共に、第2層間絶縁膜27をエッチングした第2ビアホールVia2内にアルミ配線を成膜することにより最下段の第1メタル膜26に接続されている。
Further, in one pixel, the
また、一つの画素内において、上段の第3メタル膜30は、一つの画素に対応して隣り合う第3メタル膜30間に形成した開口部30aによって正方形状に区切られて一つの反射用画素電極として設けられており、且つ、第3層間絶縁膜29をエッチングした第3ビアホールVia3内にアルミ配線を成膜することにより中段の第2メタル膜28に接続されている。
Further, in one pixel, the upper
また、第3メタル膜(以下、反射用画素電極と記す)30の上方には液晶40が封入されており、この液晶40を介して透明な対向電極41が透明基板(ガラス基板)42の下面に複数の反射用画素電極30に対向し、且つ、各反射用画素電極30に対する共通電極として画素ごとに区画されずにITO(Indium Tin Oxide) などを用いて成膜されている。
A liquid crystal 40 is sealed above a third metal film (hereinafter referred to as a reflection pixel electrode) 30, and a transparent counter electrode 41 is placed on the lower surface of the transparent substrate (glass substrate) 42 through the liquid crystal 40. In addition, it is formed using ITO (Indium Tin Oxide) or the like as a common electrode for each of the
次に、従来例1の反射型液晶表示装置10Aにおいて、上記したMOSFET(スイッチング素子)14をp型Si基板11上にマトリックス状に複数配置した時のアクティブマトリックス駆動回路について図2(a),(b)を用いて説明する。
Next, in the reflective liquid crystal display device 10A of Conventional Example 1, an active matrix drive circuit when a plurality of the above-described MOSFETs (switching elements) 14 are arranged in a matrix on the p-
図2(a),(b)に示した如く、従来の反射型液晶表示装置10Aにおけるアクティブマトリックス駆動回路70では、複数のMOSFET(スイッチング素子)14がp型Si基板(半導体基板)11上にマトリックス状に配置されており、且つ、一つのMOSFET14に接続した一つの反射用画素電極30及びMOSFET用の保持容量部Cとを組にして一つの画素が形成され、この画素の組がp型Si基板11上にマトリックス状に複数配置されている。
As shown in FIGS. 2A and 2B, in the active matrix driving circuit 70 in the conventional reflective liquid crystal display device 10A, a plurality of MOSFETs (switching elements) 14 are formed on a p-type Si substrate (semiconductor substrate) 11. One pixel is formed by combining one
そして、複数の画素のうちで一つの画素を特定するために、水平シフトレジスタ回路71と垂直シフトレジスタ回路75とが列方向と行方向とに別れてそれぞれ設けられている。
In order to specify one pixel among the plurality of pixels, the horizontal
まず、水平シフトレジスタ回路71側では、画素の各列ごとにビデオスイッチ72を介して信号線73が垂直方向に向かって配線されているものの、ここでは図示の都合上、信号線73は1本のみを水平シフトレジスタ回路71側に結線した状態で示す。また、水平シフトレジスタ回路71とビデオスイッチ72との間に設けた信号線73にはビデオ線74が結線されている。また、一つの信号線73は、一つの列に配置した複数のMOSFET14のドレイン電極18に接続されている。
First, on the horizontal
次に、垂直シフトレジスタ回路75側では、画素の各行ごとにゲート線76が水平方向に向かって配線されているものの、ここでは図示の都合上、ゲート線76は1本のみを垂直シフトレジスタ回路75側に結線した状態で示す。また、一つのゲート線76は、一つの行に配置した複数のMOSFET14のゲート電極16に接続されている。
Next, on the vertical
また、各MOSFET14のソース電極20は、一つの反射用画素電極30と、保持容量部Cの容量電極用コンタクト24及び容量電極23とに接続されている。この際、アクティブマトリックス駆動回路70は、周知のフレーム反転駆動法を適用しており、ビデオ信号はフレーム周期ごとに正極性及び負極性に反転し、即ち、例えば、ビデオ信号の第nフレーム期間が正書き込み、第(n+1)フレーム期間が負書き込みとなる。従って、信号線73からビデオ信号を入力する場合には、信号線73をMOSFET14のドレイン電極18か、又は、ソース電極20のいずれか一方に接続すれば良いが、ここでは上述したように信号線73をドレイン電極18に接続している。尚、信号線73をソース電極20に接続した場合には、ドレイン電極18に一つの反射用画素電極30と、保持容量部Cの容量電極用コンタクト24及び容量電極23とが接続されるものである。
Further, the
また、上記した従来の反射型液晶表示装置10Aにおいて、固定電位としてMOSFET14に供給するウエル電位と、保持容量部Cに供給するCOM(コモン)電位とが必要である。
Further, in the above-described conventional reflective liquid crystal display device 10A, a well potential supplied to the
即ち、MOSFET14に供給するウエル電位は、ゲート線76と、一つのp−ウエル領域12(図1)内に形成した不図示のp+領域上のウエル電位用コンタクトとの間に固定電位として例えば15Vの電圧が印加されている。尚、n型Si基板を用いた場合にはウエル電位として例えば0Vを印加すれば良い。 That is, the well potential supplied to MOSFET14 includes a gate line 76, one of the p - for example as a fixed potential between the well potential contact well region 12 (FIG. 1) (not shown) formed in the p + region A voltage of 15V is applied. When an n-type Si substrate is used, for example, 0 V may be applied as the well potential.
一方、保持容量部Cに供給するCOM電位は、保持容量部Cの容量電極24と、拡散容量電極22上の不図示のCOM(コモン)電位用コンタクトと間に固定電位として例えば8.5Vの電圧が印加されている。この際、COM電位は、保持容量部Cを形成するためには基本的に何ボルトでもかまわないものの、ビデオ信号の中心値(例えば8.5V)などに設定しておけば、保持容量部Cにかかる電圧は電源電圧の略半分ですむ。つまり、保持容量耐圧は電源電圧の略半分で良いので、保持容量部Cの絶縁膜22の膜厚のみを薄くして容量値を大きくすることが可能であり、保持容量部Cの保持容量値が大きいと、反射用画素電極30の電位の変動を小さくすることができ、フリッカーや焼きつきなどに対して有利である。
On the other hand, the COM potential supplied to the storage capacitor unit C is, for example, 8.5 V as a fixed potential between the
そして、保持容量部Cは、一つの反射用画素電極30に印加された電位とCOM電位との電位差に応じて電荷を蓄積し、非選択期間に一つのMOSFET14がオフ状態になってもその電圧を保持し、一つの反射用画素電極30にその保持電圧を印加し続ける機能を備えている。
The storage capacitor C accumulates electric charge according to the potential difference between the potential applied to one
ここで、従来の反射型液晶表示装置10Aにおけるアクティブマトリックス駆動回路70において、一つの画素を駆動させる場合には、ビデオ線74から順次タイミングをずらして入力されたビデオ信号がビデオスイッチ72を介して列方向に配置した一つの信号線73に供給され、且つ、この一つの信号線73と行方向に配置した一つのゲート線76とが交差した位置にある一つのMOSFET14が選択されてON動作する。
Here, in the case of driving one pixel in the active matrix driving circuit 70 in the conventional reflective liquid crystal display device 10A, video signals input from the video line 74 sequentially shifted in timing are transmitted via the video switch 72. One
そして、選択された一つの反射用画素電極30に信号線73を介してビデオ信号が入力されると電荷のかたちで保持容量部Cに書き込まれ、且つ、選択された一つの反射用画素電極30と対向電極41(図1)と間にビデオ信号に応じて電位差が発生し、液晶40の光学特性を変調している。この結果、透明基板42側から入射させたカラー画像用の読み出し光L(図1)は液晶40で画素ごとに変調されて反射用画素電極30により反射され、透明基板42から出射される。このため、透過方式と異なって、読み出し光L(図1)を100%近く利用でき、投射される画像に対して高精細と高輝度とを両立できる構造となっている。
When a video signal is input to the selected one
この際、図1に示したように、透明基板42側から入射させたカラー画像用の読み出し光Lの一部は、隣り合う反射用画素電極30間に形成した開口部30aから第3層間絶縁膜29内に侵入し、この第3層間絶縁膜29内でアルミ配線による反射用画素電極(第3メタル膜)30の下面とアルミ配線による金属遮光膜(第2メタル膜)28の上面との間で反射を繰り返し、この後、読み出し光Lの一部は金属遮光膜28が成膜されていない開口部28aから第2層間絶縁膜27内に侵入し、この第2層間絶縁膜27内でアルミ配線による金属遮光膜28の下面とアルミ配線による第1メタル膜26の上面との間で反射を繰り返し、更に第1メタル膜26が成膜されていない開口部26aから第1層間絶縁膜25内に侵入する。この際、第1メタル膜26が成膜されていない開口部26aは、MOSFET14のゲート電極16の上方部位とか、保持容量部Cの容量電極23の上方部位に形成されているために、第1層間絶縁膜25内に侵入した読み出し光Lの一部はMOSFET14のゲート電極16,ドレイン領域17,ソース領域19と、保持容量部Cの容量電極23とに到達する。
At this time, as shown in FIG. 1, a part of the color image readout light L incident from the transparent substrate 42 side passes through the opening 30 a formed between the adjacent
ここで、読み出し光Lの一部がMOSFET14のドレイン領域17及びソース領域19に侵入すると、p−ウエル領域12と、MOSFET14内で高濃度のn+不純物層からなるドレイン領域17及びソース領域19とでpn接合になっているためにフォトダイオード機能が働き、読み出し光Lの一部により光キャリアが発生してリーク電流が生じるので、反射用画素電極30の電位の変動を引き起こす可能性があり、この反射用画素電極30の電位の変動は、フリッカーや焼き付きをおこす原因となるため、読み出し光Lの一部によるMOSFET14内での光リークを最小限にする必要がある。
Here, when part of the read light L enters the
上記した読み出し光Lの一部によるMOSFET14内での光リークの発生を抑えるように対策した液晶表示装置がある(例えば、特許文献1参照)。
図3は従来例2の液晶表示装置を模式的に示した断面図である。 図3に示した従来例2の液晶表示装置100は、上記した特許文献1(特開2002−40482号公報)に開示されているものであり、ここでは特許文献1を参照して簡略に説明する。 FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a liquid crystal display device of Conventional Example 2. The liquid crystal display device 100 of Conventional Example 2 shown in FIG. 3 is disclosed in the above-mentioned Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-40482). Here, the liquid crystal display device 100 will be briefly described with reference to Patent Document 1. To do.
図3に示した如く、従来例2の液晶表示装置100では、第1の基板(駆動回路基板)101上に複数のアクティブ素子102が設けられている。この際、一つのアクティブ素子102は、ゲート電極103と、このゲート電極103の左右に設けられたドレイン領域104とソース領域105とで構成され、且つ、一つのアクティブ素子102は、絶縁膜106につながった左右のフィールド酸化膜107,107によって隣りのアクティブ素子102に対して電気的に分離されている。
As shown in FIG. 3, in the liquid crystal display device 100 of the second conventional example, a plurality of
また、アクティブ素子102の上方には、第1の層間膜108と、第1の導電膜109と、第2の層間膜110と、第1の遮光膜111と、第3の層間膜112と、第2の遮光膜113と、第4の層間膜114と、反射電極となる第2の導電膜(以下、反射電極と記す)115とによる複数の機能膜が上記した順で積層して成膜されている。
In addition, above the
この際、第1の導電膜109,第1の遮光膜111,第2の遮光膜113,反射電極115は、それぞれ導電性を備えて一つのアクティブ素子102ごとに所定のパターンで区画化されている。
At this time, the first
また、第1の導電膜109は、第1の層間膜108中に形成した第1ビアホールVia1を介して一つのアクティブ素子102のドレイン領域104とソース領域105に接続されている。また、第1の遮光膜111は後述するように電圧を印加するために図示枠外の仮想線で示した第2ビアホールVia2を形成する必要がある。また、第2の遮光膜113は、第2,第3の層間膜110,112中に形成した第3ビアホールVia3を介して第1の導電膜109に接続されている。更に、反射電極115は、第4の層間膜114中に形成した第4ビアホールVia4を介して第2の遮光膜113に接続されている。従って、一つの反射電極115は、第2の遮光膜113,第1の導電膜109を介して一つのアクティブ素子102に接続されている。
The first
更に、反射電極(第2の導電膜)115の上方には、配向膜116,液晶組成物117,配向膜118,対向電極119,第2の基板(透明基板)120が上記順にそれぞれ設けられており、液晶組成物117内は左右のスペーサ121,121によって一つの反射電極115(一つの画素)ごとに区分されている。
Further, an
この際、隣り合う反射電極115間に形成した開口部115a上に上記したスペーサ121が配置されると共に、第2の遮光膜113は反射電極115と略同じ大きさで上記開口部115aを覆うように形成され、更に、第1の遮光膜111は隣り合う第2の遮光膜113間に形成した開口113aを覆うように形成されているため、第2の基板(透明基板)120から入射させた読み出し光Lの一部が隣り合う反射電極115間に形成した開口部115aから第4の層間膜114内に侵入しても、この読み出し光Lの一部は第1,第2の遮光膜111,113によって遮られて第1の基板101上に設けたアクティブ素子102まで到達しないので、読み出し光Lの一部によるアクティブ素子102内での光リークの発生を抑えることができるように対策が施されている。
At this time, the
尚、上記構成による従来例2の液晶表示装置100では、第1の遮光膜111に電圧を印加し、且つ、第1の遮光膜111,第3の層間膜112,第2の遮光膜113によりキャパシタ(コンデンサ)を形成している。そして、対向電極119に対して反射電極115の電圧を変動させる際に、反射電極115,液晶組成物117,対向電極119による第1のコンデンサと、上記した第1の遮光膜111,第3の層間膜112,第2の遮光膜113による第2のコンデンサとを用いている。
In the liquid crystal display device 100 of the second conventional example having the above configuration, a voltage is applied to the first
そして、上記の構成により、液晶表示素子に発生する不要な光の入射を防止し、高品位な画質の液晶表示装置100及びこれを用いた液晶プロジェクタを実現することができる旨が開示されている。 Further, it is disclosed that, with the above configuration, it is possible to prevent the incidence of unnecessary light generated in the liquid crystal display element, and to realize a high-quality liquid crystal display device 100 and a liquid crystal projector using the same. .
ところで、図1に示した従来例1の反射型液晶表示装置10Aでは、前述したように、透明基板42側から入射させたカラー画像用の読み出し光Lの一部がp型Si基板11上に形成したMOSFET14側に到達するために光リークが発生してしまう。
By the way, in the reflective liquid crystal display device 10A of Conventional Example 1 shown in FIG. 1, as described above, part of the color image readout light L incident from the transparent substrate 42 side is on the p-
一方、図3に示した従来例2の反射型液晶表示装置100では、隣り合う反射電極115間に形成した開口部115aを覆うように反射電極115の下方に第2の遮光膜113を設け、更に、隣り合う第2の遮光膜113間に形成した開口部113aを覆うように第2の遮光膜113の下方に第2の遮光膜113を設けることで、第2の基板(透明基板)120側から入射させた読み出し光Lの一部が第1の基板101上に形成したアクティブ素子102に到達しないために光リークが発生しないものの、第1の基板101の上方に第1の導電膜109と、第2の層間膜110と、第1の遮光膜111と、第3の層間膜112と、第2の遮光膜113と、第4の層間膜114と、反射電極(第2の導電膜)115とを順に積層する際に、第1の導電膜109に対して第1ビアホールVia1を形成する工程と、第1の遮光膜111に対して第2ビアホールVia2を形成する工程と、第2の遮光膜113に対して第3ビアホールVia3を形成する工程と、反射電極(第2の導電膜)115に対して第4ビアホールVia4を形成する工程とを行わねばならず、とくに、ビアホールを形成する工程が増えることで液晶表示装置100の製作に時間がかかると共に、歩留まりも悪くなる傾向があり問題となっている。
On the other hand, in the reflective liquid crystal display device 100 of Conventional Example 2 shown in FIG. 3, the second
そこで、透明基板側から入射させた読み出し光Lの一部によるスイッチング素子内での光リークを最小限にする際に、半導体基板と反射用画素電極との間に少なくとも2層以上の金属遮光膜を各上下に絶縁膜を介装させて設けても、ビアホールを形成する工程を従来例2よりも1工程削減でき、且つ、2層の金属遮光膜間に形成した遮光用絶縁膜の膜厚をカラー画像用の読み出し光に対して良好な特性が得られるように設定すると共に、半導体基板上に設けた一つのスイッチング素子に対する保持容量値をより大きく設定することができる反射型液晶表示装置及び反射型液晶表示装置の製造方法が望まれている。 Therefore, when minimizing light leakage in the switching element due to part of the readout light L incident from the transparent substrate side, at least two or more metal light-shielding films between the semiconductor substrate and the reflective pixel electrode Even if each is provided with an insulating film interposed above and below, the step of forming a via hole can be reduced by one process compared to the conventional example 2, and the thickness of the insulating film for light shielding formed between two metal light shielding films And a reflective liquid crystal display device capable of setting a larger storage capacitance value for one switching element provided on a semiconductor substrate, and setting so that good characteristics can be obtained with respect to readout light for a color image A manufacturing method of a reflective liquid crystal display device is desired.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、第1の発明は、半導体基板と、前記半導体基板に設けられた駆動回路部と、前記駆動回路部の上方に設けられた導電性の第1の遮光膜と、前記第1の遮光膜の上方に設けられた導電性の第2の遮光膜と、前記第2の遮光膜の上方にマトリックス状に設けられた光反射性の複数の画素電極と、を有する駆動基板と、
前記画素電極と所定の間隙を有して対向配置された光透過性電極を有する光透過性基板と、
前記所定の間隙に封入され、前記駆動回路部により前記画素電極毎に駆動される液晶と、
を備え、
前記複数の画素電極は、前記複数の画素電極間に設けられた第1の開口部によって互いに電気的に絶縁され、
前記第1の遮光膜は、前記画素電極毎に、前記第1の開口部と対向しない範囲に設けられた第2の開口部で囲まれて前記駆動回路部に電気的に接続された第1の領域と、前記第2の開口部より外側に設けられて前記第1の領域と電気的に絶縁された第2の領域と、を有し、
前記第2の遮光膜は、前記第2の開口部と対向しない範囲に設けられた第3の開口部によって前記画素電極毎に電気的に分離されると共に、前記画素電極に対応する領域の内に設けられており、
前記画素電極と前記第1の遮光膜の前記第1の領域とは、前記第2の遮光膜を貫通すると共に前記第2の遮光膜に電気的に接続されたビアホールを介して、前記画素電極毎にそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする反射型液晶表示装置である。
The present invention has been made in view of the above problems, and the first invention is a semiconductor substrate, a drive circuit portion provided on the semiconductor substrate, and a conductive first electrode provided above the drive circuit portion. a first light-shielding film, wherein the first light shielding film second light-shielding film of conductive provided above, the upward Matricaria box shape into a plurality of light reflective provided in the second light-blocking film A drive substrate having a pixel electrode;
A light transmissive substrate having a light transmissive electrode disposed opposite to the pixel electrode with a predetermined gap;
Liquid crystal sealed in the predetermined gap and driven for each pixel electrode by the drive circuit unit;
With
The plurality of pixel electrodes are electrically insulated from each other by a first opening provided between the plurality of pixel electrodes,
The first light shielding film is surrounded by a second opening provided in a range that does not face the first opening for each pixel electrode, and is electrically connected to the drive circuit portion. And a second region provided outside the second opening and electrically insulated from the first region,
It said second light-shielding film, among the second opening are electrically isolated for each of the pixel electrode and the third opening provided in a range that does not face Rutotomoni, region corresponding to the pixel electrode It is provided in
Wherein the pixel electrode and the previous SL said first region of the first light shielding film, through the electrically connected via hole in said second light-shielding film as well as through the second light shielding film, the pixel being connected thereto respectively electrical manner for every electrode is a reflective type liquid crystal display device according to claim.
また、第2の発明は、上記した第1の発明の反射型液晶表示装置において、前記第2の遮光膜は、チタン(Ti)膜、窒化チタン(TiN)膜、またはこれらチタン膜及び窒化チタン膜が積層された積層膜を有することを特徴とする反射型液晶表示装置である。 According to a second aspect of the present invention, in the reflective liquid crystal display device according to the first aspect, the second light-shielding film is a titanium (Ti) film, a titanium nitride (TiN) film, or the titanium film and titanium nitride. A reflective liquid crystal display device having a laminated film in which films are laminated .
また、第3の発明は、上記した第1の発明の反射型液晶表示装置において、前記第1の遮光膜と前記第2の遮光膜との間隙が誘電体材料で充填された容量部を備えていることを特徴とする反射型液晶表示装置である。 According to a third aspect of the present invention, in the reflective liquid crystal display device according to the first aspect of the present invention, a capacitance portion is provided in which a gap between the first light shielding film and the second light shielding film is filled with a dielectric material. It is a reflection type liquid crystal display device.
また、第4の発明は、上記した第3の発明の反射型液晶表示装置において、前記誘電体材料は、窒化ケイ素(SiN)または窒化酸化ケイ素(SiON)を含むことを特徴とする反射型液晶表示装置である。 According to a fourth aspect of the invention, in the reflective liquid crystal display device according to the third aspect of the invention, the dielectric material contains silicon nitride (SiN) or silicon nitride oxide (SiON). It is a display device.
また、第5の発明は、上記した第1の発明の反射型液晶表示装置において、前記第1の遮光膜と前記第2の遮光膜と間隔を400nm以下としたことを特徴とする反射型液晶表示装置である。 Further, the fifth invention is characterized in a reflective liquid crystal display device, in that said first light shielding film and the second light-shielding film and the interval is less 400 n m of the first invention described above reflected Type liquid crystal display device.
また、第6の発明は、半導体基板の上方に設けられた導電性の第1の遮光膜上に、反射防止膜,第1の絶縁膜,導電性の第2の遮光膜,及び第2の絶縁膜を順次積層する膜積層工程と、
前記膜積層工程後に、前記第2の絶縁膜,前記第2の遮光膜,前記第1の絶縁膜,及び前記反射防止膜を貫通して、前記第1の遮光膜を露出させる穴を形成する穴形成工程と、
前記穴形成工程後に、前記穴を導電性部材で埋めて、前記第1の遮光膜と前記第2の遮光膜とを前記導電性部材で電気的に接続する穴導電部材接続工程と、
前記穴導電部材接続工程後に、前記第2の絶縁膜上に、前記導電部材に電気的に接続された光反射性の画素電極を形成して、前記画素電極と前記第2の遮光膜と前記第1の遮光膜とを前記導電性部材で電気的に接続する画素電極形成工程と、
を有することを特徴とする反射型液晶表示装置の製造方法である。
According to a sixth aspect of the present invention, an antireflection film, a first insulating film, a conductive second light shielding film, and a second light shielding film are provided on the conductive first light shielding film provided above the semiconductor substrate. A film stacking step of sequentially stacking insulating films;
After the film stacking step, a hole is formed through the second insulating film, the second light shielding film, the first insulating film, and the antireflection film to expose the first light shielding film. Hole formation process;
After the hole forming step, a hole conductive member connecting step of filling the hole with a conductive member and electrically connecting the first light shielding film and the second light shielding film with the conductive member ;
After the hole conductive member connecting step, a light reflective pixel electrode electrically connected to the conductive member is formed on the second insulating film, and the pixel electrode, the second light shielding film, A pixel electrode forming step of electrically connecting the first light-shielding film with the conductive member;
It is a manufacturing method of the reflection type liquid crystal display device characterized by having.
本発明に係る反射型液晶表示装置及び反射型液晶表示装置の製造方法によれば、ビアホールを形成する工程を、上述した従来例2のような、光リークの発生を抑えるように対策された液晶表示装置よりも1工程削減することができる。 According to the manufacturing method of the reflection-type liquid crystal display device and a reflective liquid crystal display device according to the present invention, the step of forming a bi via holes, such as the above-described conventional example 2, were measures to suppress the occurrence of light leakage it can be reduced by one step than the liquid crystal display device.
また、本発明に係る反射型液晶表示装置によれば、反射用画素電極の電位の変動を小さくすることができ、フリッカーや焼きつきなどに対して有利となる。 Further, by the reflection type liquid crystal display device according to the present invention lever, it is possible to reduce the variation in the potential of the reflection pixel electrode, which is advantageous with respect to such flicker and image sticking.
また、本発明に係る反射型液晶表示装置によれば、隣り合う反射用画素電極間に形成した開口部から侵入した読み出し光の一部を吸収することができる。 Further, it is possible to absorb a portion of the reflective type liquid crystal display device by the lever, reading light entering from the opening formed between adjacent Ri fit reflective pixel electrode according to the present invention.
また、本発明に係る反射型液晶表示装置によれば、カラー画像用の読み出し光LのうちでB(青色)光の波長400nm以下の光は使用する必要がないので、遮光用絶縁膜の遮光効果をもっとも高くすることができる。 Further, since in B (blue) light below a wavelength 400nm of light it does not require the use of reading light L for reflective type liquid crystal display device by the lever, color image according to the present invention, the light shielding insulating film The light shielding effect can be maximized.
また、本発明に係る反射型液晶表示装置によれば、隣り合う反射用画素電極間に形成した開口部から侵入した読み出し光の一部を反射率が低いSiN又はSiONにより遮光性能を向上させることができると共に、誘電率が大きいSiN又はSiONにより2層の金属遮光膜間に成膜した遮光用絶縁膜と該2層の金属遮光膜とで形成した保持容量部の保持容量値を大きくすることができる。更に、高屈折率のSiN又はSiONによる遮光用絶縁膜と、光吸収性がある金属遮光膜とを組み合わせることで遮光効果をより大きくすることができる。 Moreover, improved shielding performance by the reflective liquid crystal display device by the lever, adjacent Ri fit a portion of the reading light which has entered from the formed opening between the reflective pixel electrode is lower reflectivity SiN or SiON according to the present invention In addition, the storage capacitance value of the storage capacitor portion formed by the light shielding insulating film formed between the two metal light shielding films and the two metal light shielding films can be increased by using SiN or SiON having a high dielectric constant. can do. Furthermore, the light-shielding effect can be further increased by combining a light-shielding insulating film made of SiN or SiON with a high refractive index and a metal light-shielding film having a light absorption property.
また、以下に示す反射型液晶表示装置の製造方法によれば、反射型液晶表示装置を製造した際に、金属遮光膜は、メタル膜中に形成した開口部内でメタル膜に接触してショートしてしまう現象がなくなる。これにより、反射用画素電極とCOM電位とがショートすることもなく、また、金属遮光膜とメタル膜との間に保持容量部も正常に形成できるので、品質及び性能の良い反射型液晶表示装置を製造することができる。 Further, by the manufacturing method of the reflection-type liquid crystal display device shown below lever, upon producing a reflection-type liquid crystal display device, the metal light-shielding film is in contact with the metal film in the opening formed in the metal film The phenomenon of short circuit is eliminated. Accordingly, the reflective pixel electrode and the COM potential are not short-circuited, and the storage capacitor portion can be normally formed between the metal light-shielding film and the metal film. Can be manufactured.
以下に本発明に係る反射型液晶表示装置及び反射型液晶表示装置の製造方法の一実施例を図4乃至図15を参照して、実施例1〜実施例3の順に詳細に説明する。 An embodiment of a reflective liquid crystal display device and a method of manufacturing the reflective liquid crystal display device according to the present invention will be described in detail below in the order of Embodiment 1 to Embodiment 3 with reference to FIGS.
図4は本発明に係る実施例1の反射型液晶表示装置において、一つの画素を模式的に拡大して示した断面図、
図5は図4に示した第1金属遮光膜(第2メタル膜)と第2金属遮光膜と反射用画素電極(第3メタル膜)とを電気的に接続するための第3ビアホールを説明するために一部拡大して示した断面図であり、(a)は第3ビアホール内をタングステンで形成した場合を示し、(b)は第3ビアホール内をアルミ配線で形成した場合を示した図、
図6は図4に示した反射用画素電極(第3メタル膜)と第2金属遮光膜と第3ビアホールとを平面的に示した平面図、
図7は本発明に係る実施例1の反射型液晶表示装置において、一つのスイッチング素子に対する保持容量の形成について説明するための断面図であり、(a)は比較例となる従来例1の場合を示し、(b)は本発明の場合を示した図、
図8は本発明に係る実施例1の反射型液晶表示装置において、第1金属遮光膜(第2メタル膜)/反射防止膜上に成膜した遮光用絶縁膜の反射率を説明するための図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing one pixel in the reflective liquid crystal display device of Example 1 according to the present invention,
FIG. 5 illustrates the third via hole for electrically connecting the first metal light-shielding film (second metal film), the second metal light-shielding film, and the reflective pixel electrode (third metal film) shown in FIG. FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view for illustrating the case where (a) shows a case where the third via hole is formed of tungsten, and (b) shows a case where the third via hole is formed of aluminum wiring. Figure,
FIG. 6 is a plan view showing the reflection pixel electrode (third metal film), the second metal light shielding film, and the third via hole shown in FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining the formation of a storage capacitor for one switching element in the reflective liquid crystal display device of Example 1 according to the present invention. FIG. 7A is a case of Conventional Example 1 as a comparative example. (B) is a diagram showing the case of the present invention,
FIG. 8 is a diagram for explaining the reflectance of the light shielding insulating film formed on the first metal light shielding film (second metal film) / antireflection film in the reflective liquid crystal display device of Example 1 according to the present invention. FIG.
図4に示した本発明に係る実施例1の反射型液晶表示装置10Bの構造形態は、先に図1を用いて説明した従来例1の反射型液晶表示装置10Aの構造形態に対して、先に図3を用いて説明した従来例2の液晶表示装置100における光リーク防止対策の技術的思想を一部適用したものであり、この際、半導体基板と反射用画素電極との間に少なくとも2層以上の金属遮光膜を各上下に絶縁膜を介装させて設けても、ビアホールを形成する工程を従来例2よりも1工程削減し、且つ、2層の金属遮光膜間に形成した遮光用絶縁膜の膜厚をカラー画像用の読み出し光に対して良好な特性が得られるように設定すると共に、半導体基板上に設けた一つのスイッチング素子に対する保持容量値をより大きく設定することができるように構成したものである。 The structural form of the reflective liquid crystal display device 10B of Example 1 according to the present invention shown in FIG. 4 is different from the structural form of the reflective liquid crystal display device 10A of Conventional Example 1 described above with reference to FIG. A part of the technical idea of the light leakage prevention measure in the liquid crystal display device 100 of the conventional example 2 described above with reference to FIG. 3 is applied. At this time, at least between the semiconductor substrate and the reflection pixel electrode. Even if two or more layers of metal light-shielding films are provided with insulating films above and below each other, the step of forming a via hole is reduced by one process compared to the conventional example 2, and is formed between two layers of metal light-shielding films. The film thickness of the light-shielding insulating film can be set so that good characteristics can be obtained with respect to the readout light for color images, and the holding capacitance value for one switching element provided on the semiconductor substrate can be set larger. What was configured to be able to A.
尚、説明の便宜上、先に示した従来例1の反射型液晶表示装置10Aと同じ構成部材に対して同一の符号を付して図示すると共に、同じ構成部材に対しては必要に応じて適宜説明し、従来例1と異なる構成部材に新たな符号を付して、従来例1と異なる点を中心にして説明する。 For convenience of explanation, the same constituent members as those of the reflection type liquid crystal display device 10A of the conventional example 1 shown above are denoted by the same reference numerals, and the same constituent members are appropriately selected as necessary. Explanation will be given, and a new reference numeral will be given to the constituent members different from the conventional example 1, and the points different from the conventional example 1 will be mainly described.
図4に示した如く、本発明に係る実施例1の反射型液晶表示装置10Bにおいて、画像を表示するための複数の画素のうちで一つの画素を拡大して説明すると、基台となる半導体基板11は、先に図1を用いて説明した従来例1の反射型液晶表示装置10Aと同様に、p型Si基板(又はn型Si基板でも良い)を用いており、この半導体基板(以下、p型Si基板と記す)11内に一つのp−ウエル領域12が左右のフィールド酸化膜13A,13Bによって画素単位で電気的に分離された状態で設けられている。そして、一つのp−ウエル領域12内に一つのスイッチング素子14として低電圧駆動タイプのMOSFETが設けられている。このスイッチング素子(以下、MOSFETと記す)14は、ゲート酸化膜15上にゲート電極16を成膜したゲートGと、ドレイン領域17上にドレイン電極18を成膜したドレインDと、ソース領域19上にソース電極20を成膜したソースSとからなり、略7V程度の低電圧で駆動できるように構成されている。
As shown in FIG. 4, in the reflective liquid crystal display device 10B according to the first embodiment of the present invention, when one pixel among a plurality of pixels for displaying an image is enlarged and described, a semiconductor serving as a base The
また、p型Si基板11上でp−ウエル領域12より図示右方に、拡散容量電極21,絶縁膜22,容量電極23,容量電極用コンタクト24からなる保持容量部C1が形成され、この保持容量部C1は左右のフィールド酸化膜13B,13Cによって画素単位で電気的に分離されている。
Further, on the p-
また、フィールド酸化膜13A〜13C,ゲート電極16,容量電極23の上方に積層して成膜した複数の機能膜のうちで最上層に各MOSFET14と対応する複数の反射用画素電極30をそれぞれ電気的に分離して設ける際に、第1層間絶縁膜25から第1メタル膜26,第2層間絶縁膜27,第2メタル膜28までは従来例1と同じように成膜され、且つ、アルミ配線で成膜した第1メタル膜26は第1ビアホールVia1内のアルミ配線によるドレイン電極18,ソース電極20,容量電極用コンタクト24を介して一つのスイッチング素子14及び保持容量部C1にそれぞれ接続されている。更に、一つの第2メタル膜28は、隣り合う第2メタル膜28間に形成した開口部28aによって電気的に分離され且つ第2ビアホールVia2内のアルミ配線により第1メタル膜26に接続されている点も従来例1と同様である。
In addition, among the plurality of functional films formed by laminating above the
ここで、従来例1と異なる点を説明すると、上記した第2メタル膜28はこの上方に成膜した複数の反射用画素電極30のうちで、隣り合う反射用画素電極30間に形成した開口部30aからp型Si基板11側に向かって侵入するカラー画像用の読み出し光Lの一部を遮光するためにこの開口部30aを覆うように第1金属遮光膜として成膜されているものである。
Here, the difference from the conventional example 1 will be described. The
また、図5(a)又は図5(b)に拡大して示したように、第2メタル膜(以下、第1金属遮光膜と記す)28の上方に、反射防止膜31と所定の膜厚(400nm以下)の遮光用絶縁膜32とを順に介して第2金属遮光膜33が成膜されており、この第2金属遮光膜33で隣り合う第1金属遮光膜28間に形成した開口部28a(図4)を覆っている。更に、第2金属遮光膜33は、後述するように、反射用画素電極(第3メタル膜)30と同様に画素ごとに電気的に分離されている。
Further, as shown in an enlarged view in FIG. 5A or 5B, an
また、第2金属遮光膜33上に第3層間絶縁膜29が成膜され、更に、第3層間絶縁膜29上に反射防止膜34を介して反射用画素電極(第3メタル膜)30が形成されている。尚、反射防止膜31,34は、図示の都合上、図4には図示せずに図5(a)又は図5(b)のみに拡大して図示している。
A third
この際、第1金属遮光膜(第2メタル膜)28の上面に成膜した反射防止膜31と、反射用画素電極(第3メタル膜)30の下面に成膜した反射防止膜34は、共に導電性のあるTiN(窒化チタン)を用いて隣り合う反射用画素電極30間に形成した開口部30a(図4)から第3層間絶縁膜29内に侵入したカラー画像用の読み出し光Lの一部に対して反射を防止するために設けられている。
At this time, the
ここで、上記した遮光用絶縁膜32は本発明の要部の一部を構成するものであり、第1金属遮光膜(第2メタル膜)28/反射防止膜31上にSiO2(酸化ケイ素)などの酸化膜を用いて通常成膜されているが、酸化膜でなくてもかまわず、酸化膜以外ではSiO2よりも誘電率が大きいSiN(窒化ケイ素)やSiON(窒化酸化ケイ素)などが使用可能である。
Here, the light shielding insulating
また、遮光用絶縁膜32の膜厚は400nm以下が良く、望ましくは300nm前後が良い。この理由を説明すると、反射型液晶表示装置10Bは可視光領域の波長400nm〜700nmのカラー画像用の読み出し光Lを反射用画素電極30で反射させてカラー表示する。これに伴って、カラー画像用の読み出し光LのうちでB(青色)光の波長400nm以下の光は使用する必要がないため、透明基板42に波長400nm以下の光を入射する必要がない。
Further, the thickness of the light shielding insulating
従って、遮光用絶縁膜32の膜厚をカラー画像用の読み出し光LのうちでB(青色)光の波長以下に対応して400nm以下に設定しておけば、隣り合う第2金属遮光膜33間に形成した開口部33aから遮光用絶縁膜32内に入射したカラー画像用の読み出し光Lの一部は、この遮光用絶縁膜32の下方及び上方に成膜された第1金属遮光膜28及び第2金属遮光膜33に吸収または反射されてしまうために遮光用絶縁膜32の遮光効果をもっとも高くすることができる。
Therefore, if the film thickness of the light shielding insulating
また、遮光用絶縁膜32は化学蒸着法(CVD法:Chemical Vapor Deposition )で成膜するために公知のようにウエハの面内ばらつきに対して優れている。これに伴って、第1金属遮光膜28と第2金属遮光膜33との間に成膜した遮光用絶縁膜32の膜厚は比較的均一に400nm以下に設定可能であるので、遮光用絶縁膜32の遮光効果のばらつきも少なくすることができる。
Further, since the light shielding insulating
次に、遮光用絶縁膜32上に成膜した第2金属遮光膜33も本発明の要部の一部を構成するものであり、この第2金属遮光膜33は隣り合う反射用画素電極30間に形成した開口部30aから第3層間絶縁膜29内に侵入したカラー画像用の読み出し光Lの一部を吸収するために反射率の低い金属を用いて成膜することが重要であり、具体的にはTiN(窒化チタン:チタンナイトライド)とか、Ti(チタン)とか、TiNとTiとを積層したTiN/Tiなどを用いて、第2金属遮光膜33を50nm〜200nmの範囲内の膜厚で成膜している。これにより、第2金属遮光膜33で読み出し光Lの一部を吸収する際に第2金属遮光膜33の反射率を低く設定することができるので、隣り合う反射用画素電極30間に形成した開口部30aから侵入した読み出し光Lの一部を吸収することができる。
Next, the second metal
更に、一つの反射用画素電極(第3メタル膜)30をこの下方に成膜した一つの第1金属遮光膜(第2メタル膜)28に接続するための第3ビアホールVia3を形成する際に、第2金属遮光膜33は第3層間絶縁膜29と同時にエッチング処理が可能な光吸収性を持つ金属膜としているために、反射用画素電極30の下方に第2,第1金属遮光膜33,28を設けてもビアホールを形成する工程を従来例2よりも1工程削減して第1〜第3ビアホールVia1〜Via3の3工程内におさめることができる。
Further, when forming the third via hole Via3 for connecting one reflective pixel electrode (third metal film) 30 to one first metal light shielding film (second metal film) 28 formed therebelow. Since the second metal light-shielding
この際、第2金属遮光膜33は、アルミ配線を用いた第1〜第3メタル膜26,28,30よりも抵抗値が高いものの、第2金属遮光膜33は遮光用と後述する保持容量形成用とを目的としているために、電流を流すような配線としての機能は必要としていないので、抵抗値を低くする必要はなく、これにより電気特性に影響を与えることはなく、上記した各目的に対して十分に機能するものである。
At this time, although the second metal light-shielding
また、第2金属遮光膜33の形状は、図6に示したように、正方形状に成膜した反射用画素電極(第3メタル膜)30より一回り小形に正方形状に形成されており、且つ、反射用画素電極30と同様に画素ごとに電気的に分離されている。この際、第2金属遮光膜33を画素ごとに分離する場合に、図4に示したように隣り合う第2金属遮光膜33間に開口部33aが形成されているが、前述したように、第1金属遮光膜28が隣り合う反射用画素電極30間に形成した開口部30aを覆っているために、第2金属遮光膜33間に形成した開口部33aは隣り合う反射用画素電極30間に形成した開口部30aに対して上下で開口位置が略一致しても何等の支障も生じない。
Further, as shown in FIG. 6, the shape of the second metal
尚、この実施例1では、第1金属遮光膜28により隣り合う反射用画素電極30間に形成した開口部30aを覆っているが、第1,第2金属遮光膜28,33のいずれか一方で隣り合う反射用画素電極30間に形成した開口部30aを覆うようにしても良い。これに伴って、反射用画素電極30に対して第1,第2金属遮光膜28,33の位置が図示とは多少ずれたり、第2,第3ビアホールVia2,Via3の位置も図示とは多少ずれる場合も有り得る。
In the first embodiment, the first metal
上記のように、p型Si基板11と反射用画素電極30との間に第1,第2金属遮光膜28,33を設けることにより、透明基板42側から入射したカラー画像用の読み出し光Lの一部が隣り合う反射用画素電極30間に形成した開口部30aから第3層間絶縁膜29内に侵入しても、この読み出し光Lの一部は図4に点線で示したように第3層間絶縁膜29内で上下に設けた反射用画素電極30と第2金属遮光膜33とで反射及び吸収を繰り返すだけとなり、読み出し光Lの一部がp型Si基板11上に設けたMOSFET14側に到達しないために、読み出し光Lの一部によるMOSFET14内での光リークの発生を抑えることができる。
As described above, by providing the first and second metal light-shielding
また、図5(a)及び図6に示したように、一つの反射用画素電極(第3メタル膜)30と、一つの第1金属遮光膜(第2メタル膜)28とを電気的に接続する場合に、反射用画素電極30の略中央部位と対応する位置からSiO2を用いて成膜した第3層間絶縁膜29をエッチングし、更に、導電性のあるTiN又はTiもしくはTiN/Tiを用いて成膜した第2金属遮光膜33と、SiO2又はSiNもしくはSiONを用いて成膜した遮光用絶縁膜32と、導電性のあるTiNを用いて成膜した反射防止膜31とを同時にエッチングして第3ビアホールVia3を形成している。そして、この第3ビアホールVia3内に導電性のあるタングステン35をCVD法にて成膜して埋め込むことで、タングステン35の下端部が一つの第1金属遮光膜(第2メタル膜)28に電気的に接続され、また、タングステン35の中間部位に第2金属遮光膜33が電気的に接続され、更に、タングステン35の上端部が導電性のあるTiNを用いて成膜した反射防止膜34を介して反射用画素電極30に電気的に接続されている。
Further, as shown in FIGS. 5A and 6, one reflective pixel electrode (third metal film) 30 and one first metal light shielding film (second metal film) 28 are electrically connected. In the case of connection, the third
この際、通常、酸化膜エッチング装置(図示せず)は、酸化膜だけをエッチングすることを目的としているためAl(アルミ)に対するエッチングレートは低く、選択性エッチングすることを目的としたものである。しかしながら、第3ビアホールVia3のエッチングと同時に、第2金属遮光膜33に用いたTiN又はTiもしくはTiN/Tiを上記した酸化膜エッチング装置で容易にエッチングすることが可能である。
At this time, an oxide film etching apparatus (not shown) is generally intended to etch only an oxide film, and therefore has a low etching rate with respect to Al (aluminum), and is intended to perform selective etching. . However, simultaneously with the etching of the third via hole Via3, TiN or Ti or TiN / Ti used for the second metal
尚、第3ビアホールVia3を形成した場合に、第3ビアホールVia3内にタングステン35を埋め込まなくても良く、この場合には図5(b)に示したように、反射用画素電極30の略中央部位と対応する位置から第3層間絶縁膜29をエッチングし、更に、第2金属遮光膜33と、遮光用絶縁膜32と、反射防止膜31とを同時にエッチングして第3ビアホールVia3を形成し、この後、通常のスパッタ処理により第3ビアホールVia3内にTiNによる反射防止膜34とアルミ配線による反射用画素電極30を成膜すれば、反射用画素電極30と第2金属遮光膜33と第1金属遮光膜28とが電気的に接続される。
When the third via hole Via3 is formed, the
従って、第3ビアホールVia3は、反射用画素電極(第3メタル膜)30と、第2金属遮光膜33と、第1金属遮光膜(第2メタル膜)28とを電気的に接続する役割を持つ。これによって、第2金属遮光膜33は専用のビアホールを設けることを必要としないため、リソグラフィーや、エッチングなどの工程簡略化が可能である。
Accordingly, the third via hole Via3 serves to electrically connect the reflective pixel electrode (third metal film) 30, the second metal
次に、一つのMOSFET14に対する保持容量の形成について、比較例となる従来例1の場合と本発明の場合とを図7(a),(b)を用いて説明する。
Next, the formation of the storage capacitor for one
図7(a)に示したように、比較例となる従来例1の場合では、p型Si基板11上に設けたMOSFET14に対して、p型Si基板11上に拡散容量電極21,絶縁膜22,容量電極23,容量電極用コンタクト24からなる保持容量部Cが1箇所形成されているのみである。
As shown in FIG. 7A, in the case of the conventional example 1 as a comparative example, the
上記に対して、本発明では、図7(b)に示したように、p型Si基板11上拡散容量電極21,絶縁膜22,容量電極23,容量電極用コンタクト24からなる保持容量部C1が形成されていると共に、更に、第1金属遮光膜(第2メタル膜)28/反射防止膜31(図5)上に遮光用絶縁膜32を介して第2金属遮光膜33を形成したことで、第1金属遮光膜(第2メタル膜)28と第2金属遮光膜33との間も保持容量として働くために、この間で保持容量部C2,C3が第3ビアホールVia3の左右にわかれて形成されている。そして、反射用画素電極(第3メタル膜)30及び第2金属遮光膜33並びに第1金属遮光膜(第2メタル膜)28は、一つのMOSFET14及び保持容量部C1〜C3に電気的に接続されている。
As opposed to the above, in the present invention, as shown in FIG. 7B, the storage capacitor C1 including the
この際、遮光用絶縁膜32として誘電率の大きいSiNやSiONを用いれば保持容量部C2,C3の各保持容量値をより増加させることができる。例えば、遮光用絶縁膜32としてSiNを用いた場合にはSiNの誘電率が9であり、一方、遮光用絶縁膜32としてSiO2を用いた場合にはSiO2の誘電率が4.2であるため、遮光用絶縁膜32としてSiNを用いた場合にはSiO2を用いた場合よりも保持容量値を2倍以上大きくすることができる。
At this time, if SiN or SiON having a high dielectric constant is used as the light-shielding insulating
これにより、本発明では合計3箇所の保持容量部C1〜C3により3箇所合計の保持容量値を従来例1の場合よりも大きく設定することができ、光によるリーク電流などによる反射用画素電極30の電圧変動を小さくすることができるため、フリッカーや焼きつきといった表示不良を低減することができる。また、画素を微細化した場合においても、保持容量部C1〜C3を3箇所で形成することによって、安定した表示特性を得ることができる。
Accordingly, in the present invention, the total storage capacitance value of the three locations can be set larger than that of the conventional example 1 by the storage capacitance portions C1 to C3 in total of three locations, and the
更に、図8に示した如く、第1金属遮光膜(第2メタル膜)28/反射防止膜31(図5)上に遮光用絶縁膜32としてSiNや、SiO2を成膜した場合のそれぞれの反射率を示すと共に、参考例としてアルミ配線による第1金属遮光膜(第2メタル膜)28のみの反射率も示している。同図から遮光用絶縁膜32としてSiNを用いた場合には、SiO2を用いた場合よりも反射率を低く抑えることができるために、遮光用絶縁膜32をSiO2ではなく、SiNやSiONを使用することによって遮光効果を大きくすることができる。また、SiO2の屈折率が1.45であるのに対し、SiNの屈折率は約2.0であり、また、SiONの屈折率は約1.8であるので、SiO2よりも高い。このような高屈折率の遮光用絶縁膜32と、前記した光吸収性がある第2金属遮光膜33とを組み合わせることで遮光効果をより大きくすることができる。
Further, as shown in FIG. 8, each of the cases where SiN or SiO 2 is formed as the light shielding insulating
そして、上記のように構成した本発明に係る実施例1の反射型液晶表示装置10Bの動作は、先に図2(a),(b)を用いて説明した従来例1の反射型液晶表示装置10Aの動作と略同じであるのでここでの詳述を省略するものの、本発明ではMOSFET(スイッチング素子)14のソース電極20(又はドレイン電極18)に3箇所の保持容量部C1〜C3が接続されるために、3箇所の保持容量部C1〜C3の各保持容量値を加算した合計の保持容量値がソース電極20(又はドレイン電極18)とCOM電位間に加わる点が異なるものである。 The operation of the reflective liquid crystal display device 10B according to the first embodiment of the present invention configured as described above is the same as that of the conventional reflective liquid crystal display according to the first embodiment described with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b). Since the operation is substantially the same as the operation of the device 10A, detailed description thereof will be omitted. However, in the present invention, three storage capacitor portions C1 to C3 are provided on the source electrode 20 (or the drain electrode 18) of the MOSFET (switching element) 14. In order to be connected, the total storage capacitance value obtained by adding the storage capacitance values of the three storage capacitor portions C1 to C3 is different between the source electrode 20 (or the drain electrode 18) and the COM potential. .
次に、上記のように構成した本発明に係る実施例1の反射型液晶表示装置10Bの製造方法について、図9(a)〜(d)及び図10(a)〜(c)を用いて工程順に説明する。 Next, a manufacturing method of the reflective liquid crystal display device 10B according to the first embodiment of the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS. 9 (a) to 9 (d) and FIGS. 10 (a) to 10 (c). It demonstrates in order of a process.
図9(a)〜(d)は本発明に係る実施例1の反射型液晶表示装置の製法方法において、第1工程〜第4工程を順に示した断面図、
図10(a)〜(c)は本発明に係る実施例1の反射型液晶表示装置の製法方法において、第5工程〜第7工程を順に示した断面図である。
9A to 9D are cross-sectional views sequentially showing a first step to a fourth step in the method of manufacturing a reflective liquid crystal display device of Example 1 according to the present invention,
10A to 10C are cross-sectional views sequentially showing the fifth to seventh steps in the method of manufacturing the reflective liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention.
まず、図9(a)に示した第1工程では、公知の方法により、p型Si基板(半導体基板)11上にMOSFET(スイッチング素子)14と保持容量部C1とフィールド酸化膜13A〜13Cとを形成し、これらの上に第1層間絶縁膜25,第1メタル膜26,第2層間絶縁膜27,第1金属遮光膜(第2メタル膜)28/反射防止膜31(図5のみ図示)を順に成膜する。この際、第1メタル膜26は第1ビアホールVia1内のアルミ配線によりMOSFET14と保持容量部C1に電気的に接続され、第1金属遮光膜(第2メタル膜)28は第2ビアホールVia2内のアルミ配線により第1メタル膜26に電気的に接続される。また、隣り合う第1金属遮光膜(第2メタル膜)28/反射防止膜31(図5)間に開口部28aをリソグラフィーにて所定のパターニングと、エッチングとで形成し、一つの第1金属遮光膜(第2メタル膜)28を隣りから電気的に分離する。
First, in the first step shown in FIG. 9A, a MOSFET (switching element) 14, a storage capacitor C1,
次に、図9(b)に示した第2工程では、第1金属遮光膜(第2メタル膜)28/反射防止膜31(図5)上に遮光用絶縁膜32をSiO2又はSiNもしくはSiONにより例えば300nmの厚さでCVD法にて成膜する。
Next, in the second step shown in FIG. 9B, the light-shielding insulating
次に、図9(c)に示した第3工程では、遮光用絶縁膜32上に第2金属遮光膜33をTiN又はTiもしくはTiN/Tiにより例えば70nmの厚さでスパッタして成膜し、且つ、隣り合う第1金属遮光膜33間に開口部33aをリソグラフィーにて所定のパターニングと、エッチングとで形成し、一つの第2金属遮光膜33を隣りの画素から電気的に分離する。
Next, in the third step shown in FIG. 9C, the second metal light-shielding
次に、図9(d)に示した第4工程では、第2金属遮光膜33上に第3層間絶縁膜29をSiO2により例えば700nmの厚さで成膜し、この第3層間絶縁膜29の上面を化学機械的研磨法(CMP法:Chemical Mechanical Polishing )などで平坦にしておく。
Next, in the fourth step shown in FIG. 9D, a third
次に、図10(a)に示した第5工程では、第3層間絶縁膜29に対してリソグラフィーにて所定のパターニングを行い、エッチングで第3ビアホールVia3を形成する。この時、第2金属遮光膜33及び遮光用絶縁膜32を同時にエッチングすると共に、第1金属遮光膜(第2メタル膜)28に到達するまでエッチングする。第2金属遮光膜33は前述したようにTiN又はTiもしくはTiN/Tiを用いて成膜しているので酸化膜エッチング装置(図示せず)においても簡単にエッチングすることができる。
Next, in the fifth step shown in FIG. 10A, the third
次に、図10(b)に示した第6工程では、第3層間絶縁膜29の上方から第3ビアホールVia3内にタングステン35をCVD法にて成膜し、エッチバックや、CMP法によりタングステン35を埋め込む。尚、第3ビアホールVia3内にアルミをスパッタし、エッチバックしてアルミを埋め込んでも良い。これにより、タングステン35やアルミに一つの第2金属遮光膜33と一つの第1金属遮光膜(第2メタル膜)28とが電気的に接続される。
Next, in a sixth step shown in FIG. 10B,
次に、図10(c)に示した第6工程では、公知の方法により、第3層間絶縁膜29上に反射防止膜34(図5のみ図示)/反射用画素電極(第3メタル膜)30をアルミをスパッタ法にて成膜し、且つ、隣り合う反射用画素電極30間に開口部30aをリソグラフィーにて所定のパターニングを行い、エッチングして形成し、一つの反射用画素電極30を隣りの画素から電気的に分離する。この時、第3ビアホールVia3内のタングステン35又はアルミは一つの反射防止膜34(図5)/反射用画素電極(第3メタル膜)30に電気的に接続される。そして、p型Si基板11上への各種の機能膜の成膜が終了する。
Next, in the sixth step shown in FIG. 10C, an antireflection film 34 (shown only in FIG. 5) / reflection pixel electrode (third metal film) is formed on the third
上記により従来例1の構造に比べて、MOSFET14内での光リークに対して強くなるために画素の微細化が可能になり、例えば同じ画面面積に対して、従来例1よりも画素を多く詰め込むことができ、高精細化を実現することができる。
As described above, compared with the structure of the conventional example 1, the
また、従来例2の構造に比べて、p型Si基板11と反射用画素電極30との間に第1,第2金属遮光膜28,33を各上下に絶縁膜27,32,29を介装させて設けても、ビアホールの形成工程を従来例2よりも1工程削減でき、且つ、ビアホール形成時に第2金属遮光膜33をこの上下に成膜した第1,第2メタル膜26,28を介して一つのMOSFET14及び保持容量部C1〜C3並びに一つの反射用画素電極30に接続できると共に、一つのMOSFET14に対する保持容量値も大きく設定することができる。
Compared with the structure of the conventional example 2, the first and second metal light-shielding
図11は本発明係る実施例2の反射型液晶表示装置において、一つの画素を模式的に拡大して示した断面図である。 FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing one pixel enlarged in the reflective liquid crystal display device according to the second embodiment of the present invention.
図11に示した本発明に係る実施例2の反射型液晶表示装置10Cは、先に説明した本発明に係る実施例1の反射型液晶表示装置10Bにおける第1,第2金属遮光膜の位置を一部変形させたものであり、ここでは実施例1と異なる点のみ簡略に説明する。 The reflective liquid crystal display device 10C according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 11 is the position of the first and second metal light shielding films in the reflective liquid crystal display device 10B according to the first embodiment of the present invention described above. Here, only the differences from the first embodiment will be briefly described.
この実施例2では、第1金属遮光膜(第2メタル膜)28の上方に金属遮光膜を成膜せずに、第1メタル膜26上に遮光用絶縁膜36を介して第2金属遮光膜37を成膜している。これに伴って、第2金属遮光膜37上に第2層間絶縁膜27を介して第1金属遮光膜28を成膜し、且つ、第1金属遮光膜28はこれより上方に設けた隣り合う反射用画素電極30間に形成した開口部30aを覆っている。
In the second embodiment, a metal light shielding film is not formed above the first metal light shielding film (second metal film) 28, but the second metal light shielding is provided on the
尚、第1,第2金属遮光膜28,37は成膜順の呼称ではなく、実施例1と同じ位置に対応した第1金属遮光膜に対して同一符番を付している。
The first and second metal
尚また、実施例2では、第1金属遮光膜(第2メタル膜)28の上方に金属遮光膜を成膜していないために、保持容量部Cは先に図1を用いて説明した従来例1と同じくp型Si基板11上に設けた1箇所だけである。
In Example 2, since the metal light-shielding film is not formed above the first metal light-shielding film (second metal film) 28, the storage capacitor portion C has been described with reference to FIG. As in Example 1, there is only one place provided on the p-
この際、上記した遮光用絶縁膜36は、SiO2またはSiNもしくはSiONを用いて400nm以下の膜厚で成膜している。また、上記した第2金属遮光膜37は、反射率の低いTiN又はTiもしくはTiN/Tiなどを用いて50nm〜200nmの範囲内の膜厚で成膜している。 At this time, the light shielding insulating film 36 is formed with a film thickness of 400 nm or less using SiO 2, SiN or SiON. The second metal light-shielding film 37 is formed with a film thickness in the range of 50 nm to 200 nm using TiN or Ti or TiN / Ti having a low reflectance.
また、この実施例2では、第1金属遮光膜(第2メタル膜)28を第1メタル膜26に接続するための第2ビアホールVia2を形成した時に、第2ビアホールVia2内のタングステン又はアルミにより第1金属遮光膜28と第2金属遮光膜37と第1メタル膜26とを電気的に接続している。従って、実施例2でもビアホールを形成する工程を従来例2よりも1工程削減して第1〜第3ビアホールVia1〜Via3の3工程内におさめることができる。
In the second embodiment, when the second via hole Via2 for connecting the first metal light shielding film (second metal film) 28 to the
上記のように実施例2の反射型液晶表示装置10Cを構成した場合に、透明基板42側から入射させたカラー画像用の読み出し光Lの一部は、隣り合う反射用画素電極30間に形成した開口部30aから第3層間絶縁膜29内に侵入し、この第3層間絶縁膜29内でアルミ配線による反射用画素電極30の下面とアルミ配線による第1金属遮光膜28の上面との間で反射を繰り返し、この後、読み出し光Lの一部は隣り合う第1金属遮光膜28間に形成した開口部28aから第2層間絶縁膜27内に侵入するものの、この後、読み出し光Lの一部は図11に点線で示したように第2層間絶縁膜27内で上下に設けた第1金属遮光膜28と第2金属遮光膜37とで反射及び吸収を繰り返すだけとなり、読み出し光Lの一部がp型Si基板11上に設けたMOSFET14側に到達しないために、読み出し光Lの一部によるMOSFET14内での光リークの発生を抑えることができる。
When the reflective liquid crystal display device 10C of Example 2 is configured as described above, a part of the color image readout light L incident from the transparent substrate 42 side is formed between adjacent
図12は本発明に係る実施例3の反射型液晶表示装置において、一つの画素を模式的に拡大して示した断面図である。 FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing one pixel enlarged in the reflective liquid crystal display device of Example 3 according to the present invention.
図12に示した本発明に係る実施例3の反射型液晶表示装置10Dは、先に説明した本発明に係る実施例1,2の反射型液晶表示装置10B,10Cにおける金属遮光膜を組み合わせたものであり、ここでは実施例1,2と異なる点のみ簡略に説明する。 The reflective liquid crystal display device 10D according to the third embodiment of the present invention shown in FIG. 12 is a combination of the metal light-shielding films in the reflective liquid crystal display devices 10B and 10C according to the first and second embodiments of the present invention described above. Only the differences from the first and second embodiments will be described briefly.
この実施例3では、実施例2と同様に第1メタル膜26上に遮光用絶縁膜36を介して第2金属遮光膜37を成膜していると共に、実施例1と同様に第1金属遮光膜(第2メタル膜)28上に遮光用絶縁膜38を介して第3金属遮光膜39を成膜して、この第3金属遮光膜39で隣り合う第1金属遮光膜28間に形成した開口部28aを覆っている。
In the third embodiment, a second metal light shielding film 37 is formed on the
尚、第1,第2,第3金属遮光膜28,37,39は成膜順の呼称ではなく、実施例1,2と同じ位置に対応した第1,第2金属遮光膜に対して同一符番を付し、且つ、実施例1と同じ位置に対応した第3金属遮光膜に対して異なる符番を付している。
The first, second, and third metal
この際、上記した遮光用絶縁膜36及び遮光用絶縁膜38は、SiO2またはSiNもしくはSiONを用いて400nm以下の膜厚で成膜している。また、上記した第2金属遮光膜37及び第3金属遮光膜39は、反射率の低いTiN又はTiもしくはTiN/Tiなどを用いて50nm〜200nmの範囲内の膜厚で成膜している。 At this time, the light shielding insulating film 36 and the light shielding insulating film 38 are formed to a thickness of 400 nm or less using SiO 2, SiN, or SiON. The second metal light-shielding film 37 and the third metal light-shielding film 39 are formed with a film thickness in the range of 50 nm to 200 nm using TiN or Ti or TiN / Ti having a low reflectance.
また、この実施例3では、第1金属遮光膜(第2メタル膜)28を第1メタル膜26に接続するための第2ビアホールVia2を形成した時に、第2ビアホールVia2内のタングステン又はアルミにより第1金属遮光膜28と第2金属遮光膜37と第1メタル膜26とを電気的に接続していると共に、反射用画素電極(第3メタル膜)30を第1金属遮光膜(第2メタル膜)28接続するための第3ビアホールVia3を形成した時に、第3ビアホールVia3内のタングステン又はアルミにより反射用画素電極30と第3金属遮光膜39と第1金属遮光膜28とを電気的に接続している。従って、実施例3でもビアホールを形成する工程を従来例2よりも1工程削減して第1〜第3ビアホールVia1〜Via3の3工程内におさめることができる。
In the third embodiment, when the second via hole Via2 for connecting the first metal light-shielding film (second metal film) 28 to the
上記により、実施例1,2よりもカラー画像用の読み出し光Lの一部によるMOSFET14内での光リークの発生をより一層抑えることができる。勿論、この実施例3でも、実施例1と同様に、p型Si基板11上に形成した保持容量部C1の他に、第1金属遮光膜(第2メタル膜)28と第3金属遮光膜39との間も保持容量として働くために、この間で保持容量部C2,C3が第3ビアホールVia3の左右にわかれて形成される。これにより、合計3箇所の保持容量部C1〜C3により従来例1の場合よりも3箇所合計の保持容量値を大きく設定することができるので、反射用画素電極30の電位の変動を小さくすることができ、フリッカーや焼きつきなどに対して有利となる。
By the above, generation | occurrence | production of the light leak in MOSFET14 by a part of read-out light L for color images can be suppressed further than Example 1,2. Of course, in the third embodiment, as in the first embodiment, in addition to the storage capacitor portion C1 formed on the p-
上記した実施例1〜実施例3からp型Si基板11と反射用画素電極30との間に少なくとも2層以上の金属遮光膜を各上下に絶縁膜を介装させて設けても、ビアホールの形成工程を従来例2よりも1工程削減でき、且つ、ビアホール形成時に金属遮光膜をこの上下に成膜したメタル膜を介して一つのMOSFET14及び保持容量部C1〜C3(又はC1)並びに一つの反射用画素電極30に接続できると共に、一つのMOSFET14に対する保持容量値も大きく設定することができる。
Even if a metal light-shielding film of at least two layers or more is provided between the p-
ここで、先に図4及び図5(a),(b)を用いて説明した実施例1において第1金属遮光膜(第2メタル膜)28の上方に遮光用絶縁膜32を介して第2金属遮光膜33を成膜した場合、又は、先に図11を用いて説明した実施例2において第1メタル膜26の上方に遮光用絶縁膜36を介して第2金属遮光膜37を成膜した場合、もしくは、先に図12を用いて説明した実施例3において第1メタル膜26の上方に遮光用絶縁膜36を介して第2金属遮光膜37を成膜し且つ第1金属遮光膜(第2メタル膜)28の上方に遮光用絶縁膜38を介して第3金属遮光膜39を成膜した場合に、上記した第2金属遮光膜33又は第2金属遮光膜37もしくは第3金属遮光膜39が成膜不良を起こす場合があり、この成膜不良の原因を追及したところ以下の図13に示した如くの現象が発生していることが判明し、これに対して以下の図14又は図15に示した如くの対策を施すことにより、上記した第2金属遮光膜33又は第2金属遮光膜37もしくは第3金属遮光膜39の成膜不良を解決できた。
Here, in the first embodiment described above with reference to FIGS. 4 and 5A and 5B, the first metal light-shielding film (second metal film) 28 is provided above the first metal light-shielding
図13はメタル膜の上方に遮光用絶縁膜を介して金属遮光膜を成膜した時に、金属遮光膜が成膜不良を起こした場合を模式的に示した図、
図14はメタル膜の上方に遮光用絶縁膜を介して成膜する金属遮光膜の成膜不良を改良した一つの形態を模式的に示した図、
図15はメタル膜の上方に遮光用絶縁膜を介して成膜する金属遮光膜の成膜不良を改良した他の形態を模式的に示した図である。
FIG. 13 is a diagram schematically showing a case where a metal light-shielding film causes film formation failure when a metal light-shielding film is formed over the metal film via a light-shielding insulating film.
FIG. 14 is a diagram schematically showing one embodiment in which a metal light-shielding film formed over a metal film via a light-shielding insulating film is improved.
FIG. 15 is a view schematically showing another embodiment in which a metal light shielding film formed over a metal film via a light shielding insulating film is improved.
例えば実施例1において、先に図4を用いて説明した反射用画素電極(第3メタル膜)30より下方に位置する第1金属遮光膜(第2メタル膜)28及び第1メタル膜26は、それぞれの膜28,26中に一つの反射用画素電極30に対応して電気的に分離するための開口部28a,26aを形成するにあたって、後述するように、フォトリソグラフィにおける露光時の解像度を向上させるために表面反射率を下げるための反射防止膜がTiN(窒化チタン)を用いて成膜されている。
For example, in the first embodiment, the first metal light shielding film (second metal film) 28 and the
より具体的には、先に図5(a),(b)を用いて説明したように、第1金属遮光膜(第2メタル膜)28の上方に、反射用画素電極30間に形成した開口部30a(図4)から第3層間絶縁膜29内に侵入したカラー画像用の読み出し光Lの一部を遮光するための第2金属遮光膜33を遮光用絶縁膜32を介して成膜する際に、第1金属遮光膜(第2メタル膜)28上にはTiN(窒化チタン)を用いて反射防止膜31が略30nm程度の膜厚で成膜されている。
More specifically, as described above with reference to FIGS. 5A and 5B, the
ここで、図13に示した如く、第1金属遮光膜(第2メタル膜)28上に反射防止膜31を成膜する理由について述べると、この反射防止膜31は、フォトリソグラフィ法により第1金属遮光膜28中に開口部28aを寸法精度良く形成するために必要なものである。
Here, as shown in FIG. 13, the reason why the
通常の場合は、第1金属遮光膜(第2メタル膜)28上に反射防止膜31を成膜せずに、第1金属遮光膜28上に不図示のフォトレジストを塗布して、このフォトレジスト上にフォトマスクを載置し、フォトリソグラフィ法を用いてフォトマスクの上方から露光・現像を行って、前記フォトレジスト上にフォトレジストパターン(開口部)を形成する。この後、フォトレジストパターン(開口部)から露出した第1金属遮光膜28から第2層間絶縁膜27に達するまでドライエッチングを行うと、第1金属遮光膜28中に開口部28aが形成される。この際、露光光はフォトレジストパターンの厚さ方向に透過して第1金属遮光膜28に達して、この第1金属遮光膜28で乱反射を生じて露光面積が広がってしまう。このために、寸法精度の良いフォトレジストパターンを形成することができない。これに伴って、第1金属遮光膜28中の開口部28aは、寸法精度の悪いものとなる。
In a normal case, a photoresist (not shown) is applied on the first metal
そこで、上記の対策として、第1金属遮光膜(第2メタル膜)28中の開口部28aの形成を、以下のようにして行つた。
Therefore, as a measure against the above, the
まず、第1金属遮光膜28上に成膜された反射防止膜31上にフォトレジストを塗布する。
First, a photoresist is applied on the
次に、フォトレジスト上にフォトマスクを載置し、フォトリソグラフィ法を用いてフォトマスクの上方から露光・現像を行って、前記フォトレジスト上にフォトレジストパターン(開口部)を形成する。 Next, a photomask is placed on the photoresist, and exposure / development is performed from above the photomask using a photolithography method to form a photoresist pattern (opening) on the photoresist.
次に、フォトレジストパターン(開口部)から露出した反射防止膜31から第1金属遮光膜28を経て第2層間絶縁膜27に達するまでドライエッチングを行うと、第1金属遮光膜28中に反射防止膜31中の開口部31aよりも広い開口部28aが同心的に形成される。
Next, when dry etching is performed from the
上記したドライエッチングは、真空雰囲気にてエッチングガスとなる塩素及び塩化ホウ素にてマイクロ波電力を印加し、プラズマを生成させることによって行う。この際、上記したフォトレジストも同時にエッチングされるため、フォトレジストの主成分である炭化水素や塩素が、エッチングの対象となる反射防止膜31及び第1金属遮光膜(第2メタル膜)28に付着することによって異方性エッチングが可能となり、微細な配線パターンを形成することができる。
The dry etching described above is performed by applying a microwave power with chlorine and boron chloride as etching gases in a vacuum atmosphere to generate plasma. At this time, since the above-described photoresist is also etched at the same time, hydrocarbons and chlorine, which are main components of the photoresist, are applied to the
上記のことから、第1金属遮光膜(第2メタル膜)28に反射防止膜31が形成されていると、露光光が反射防止膜31で乱反射を押さえることができるため、露光領域のみが露光されたフォトレジストパターン(開口部)を形成できるために、このフォトレジストパターンをマスクとしてエッチングされた反射防止膜31中の開口部31a及び第1金属遮光膜28中の開口部28aは、寸法精度の良いものとなる。
From the above, when the
しかしながら、上記のドライエッチング工程において、TiN(窒化チタン)を用いた反射防止膜31及びアルミを用いた第1金属遮光膜(第2メタル膜)28は、エッチングされるガスが異なることから、ドライエッチング後に第1金属遮光膜28中に形成した開口部28aの断面形状が図示したようになり、即ち、反射防止膜31が第1金属遮光膜28中に形成した開口部28a内の上方部位で「ひさし状」に突出した状態で残ってしまう。
However, in the dry etching process, the
この後、反射防止膜31上にSiO2を用いて遮光用絶縁膜32を400nm以下の膜厚で成膜し、更に、遮光用絶縁膜32上にTiN(窒化チタン)及び/又はTi(チタン)を用いて第2金属遮光膜33を成膜した場合、第2金属遮光膜33は遮光用絶縁膜32を介して第1金属遮光膜28中に形成した開口部28a内に略沿って成膜され、この時に上記した開口部28a内の上方部位で「ひさし状」に突出した反射防止膜31の「ひさしの下部」が影になってしまうので、上記した開口部28a内で遮光用絶縁膜32及び第2金属遮光膜33が正常に成膜されないために、開口部28a内で第2金属遮光膜33が第1金属遮光膜28に接触してショートしてしまう。これにより、隣り合う反射用画素電極30(図4)同士がショートしたり、あるいは、先に図7(b)を用いて説明した保持容量部C2,C3の形成が困難となるなどの不良が発生する場合があることが判明した。
Thereafter, a light shielding insulating
そこで、図14に示した如く、第1金属遮光膜(第2メタル膜)28上に成膜した反射防止膜31’上にフォトレジストを塗布して、フォトリソグラフィ法を用いてフォトレジスト上にフォトレジストパターン(開口部)を形成した後、反射防止膜31’から第1金属遮光膜28を経由して第2層間絶縁膜27に達するまでドライエッチングを行った時に、上記した図13の場合と同様に、ドライエッチング後に反射防止膜31’が第1金属遮光膜(第2メタル膜)28中に形成した開口部28a内の上方部位で「ひさし状」に突出した状態になるものの、ドライエッチング終了後、第1金属遮光膜28上に成膜した反射防止膜31’を全て除去する。この際、反射防止膜31’を全て除去しても、この上方に遮光用絶縁膜32を介して成膜される第2金属遮光膜33によって読み出し光Lの一部の侵入光を遮光できるので何等の支障もきたさない。
Therefore, as shown in FIG. 14, a photoresist is applied on the antireflection film 31 'formed on the first metal light-shielding film (second metal film) 28, and the photolithography method is used to apply the photoresist onto the photoresist. When dry etching is performed from the
ここで、TiN(窒化チタン)を用いた反射防止膜31’をドライエッチングにより除去する場合には、真空雰囲気においてCF4とO2のガスを導入し、RFプラズマを生成して行う。この時、反射防止膜31’の膜厚は前述したように略30nmであり、第1金属遮光膜28の下方に成膜され且つ第1金属遮光膜28中に形成した開口部28aを臨んでいる第2層間絶縁膜27の膜厚は略1000nm程度であり、更に、反射防止膜31’及び第2層間絶縁膜27のエッチングレートは略同じであるので、反射防止膜31’を略30nm程度エッチングした時に、上記した開口部28aを臨んでいる第2層間絶縁膜27が略30nm程度エッチングされても略970nm程度の厚みになるだけであるので何等の支障もきたさない。
Here, when the
この後、反射防止膜31’を全て除去した第1金属遮光膜28上に、SiO2を用いて遮光用絶縁膜32を400nm以下の膜厚で成膜し、更に、遮光用絶縁膜32上にTiN(窒化チタン)及び/又はTi(チタン)を用いて第2金属遮光膜33を成膜すれば、第2金属遮光膜33は遮光用絶縁膜32を介して第1金属遮光膜28中に形成した開口部28a内に略沿って正常に成膜される。この後、第2金属遮光膜33は、複数の反射用画素電極(第3メタル膜)30に対応して電気的に複数に分離され、分離した一つの第2金属遮光膜33が先に図5(a)又は図5(b)を用いて説明したように、この上方で第3層間絶縁膜29を介し且つ電気的に分離された一つの反射用画素電極30に形成したビアホールVia3に電気的に接続される。
Thereafter, on the first metal light-shielding
この結果、第2金属遮光膜33は、第1金属遮光膜(第2メタル膜)28中に形成した開口部28a内で第1金属遮光膜28に接触してショートしてしまう現象がなくなる。これにより、反射用画素電極30(図4)とCOM電圧とがショートすることもなく、また、先に図7(b)を用いて説明したように第2金属遮光膜33と第1金属遮光膜(第2メタル膜)28との間に保持容量部C2,C3も正常に形成できる。
As a result, the second metal light-shielding
尚、実施例1において、図4に示したように第1メタル膜26の上方には金属遮光膜を成膜しないので、第1メタル膜26上に露光時の表面反射率を下げるために成膜した反射膜防止(図示せず)は除去しなくても良い。
In Example 1, as shown in FIG. 4, no metal light-shielding film is formed above the
上記に従って、先に図11を用いて説明した実施例2において第1メタル膜26の上方に遮光用絶縁膜36を介して第2金属遮光膜37を成膜する場合、もしくは、先に図12を用いて説明した実施例3において第1メタル膜26の上方に遮光用絶縁膜36を介して第2金属遮光膜37を成膜し且つ第1金属遮光膜(第2メタル膜)28の上方に遮光用絶縁膜38を介して第3金属遮光膜39を成膜する場合も、実施例1と同様に行えば良いものである。
In accordance with the above, when the second metal light-shielding film 37 is formed above the
尚、第1金属遮光膜(第2メタル膜)28上に成膜した反射防止膜31’’を残したい場合には、図15に示したように、第1金属遮光膜28中に形成した開口部28aの周辺に位置する開口周辺部位31bの反射防止膜31’’をフォトレジストでパターニングして上記のドライエッチングによって反射防止膜31’’の開口周辺部位31bのみを除去すれば、第2金属遮光膜33は遮光用絶縁膜32を介して第1金属遮光膜28中に形成した開口部28a内に略沿って正常に成膜される。この後、第2金属遮光膜33は、複数の反射用画素電極(第3メタル膜)30に対応して電気的に複数に分離され、分離した一つの第2金属遮光膜33が先に図5(a)又は図5(b)を用いて説明したように、この上方で第3層間絶縁膜29を介し且つ電気的に分離された一つの反射用画素電極30に形成したビアホールVia3に電気的に接続される。
When the
この結果、第2金属遮光膜33は、第1金属遮光膜(第2メタル膜)28中に形成した開口部28a内で第1金属遮光膜28に接触してショートしてしまう現象がなくなる。これにより、反射用画素電極30(図4)とCOM電圧とがショートすることもなく、また、先に図7(b)を用いて説明したように第2金属遮光膜33と第1金属遮光膜(第2メタル膜)28との間に保持容量部C2,C3も正常に形成できると共に、この場合には図14に示した場合に対して反射防止膜31’’へのマスキング工程が追加されるものの、除去した部位以外の反射防止膜31’’で読み出し光Lの一部の侵入光に対する反射防止機能を維持できる。
As a result, the second metal light-shielding
上記した図14又は図15に示した場合の製造工程を簡略に述べると、複数の反射用画素電極30の下方に位置する複数層のメタル膜28(26)上に各層ごとに反射防止膜31’(31’’)を成膜した後、反射防止膜31’(31’’)上にフォトレジストを塗布する工程と、フォトリソグラフィ法を用いてフォトレジストに開口部を形成した後、反射防止膜31’(31’’)から層間絶縁膜27(25)に達するまでエッチングを行って、メタル膜28(26)中に反射防止膜31’(31’’)中の開口部31aよりも広い開口部28a(26a)を同心的に形成する工程と、少なくとも一つの層以上のメタル膜28(26)上に成膜した反射防止膜31’を全て除去するか、又は、メタル膜28(26)の開口部28(26a)の周辺に位置する開口周辺部位31bの反射防止膜31’’を除去する工程と、少なくとも一つの層以上のメタル膜28(26)の上方及びこのメタル膜28(26)の開口部28(26a)内に絶縁膜32(36,38)を介して金属遮光膜33(37,39)を成膜する工程とにより反射型液晶表示装置10B(10C,10D)を良好に製造できる。
The manufacturing process in the case shown in FIG. 14 or FIG. 15 will be briefly described. The
10B…本発明に係る実施例1の反射型液晶表示装置、
10C…本発明に係る実施例2の反射型液晶表示装置、
10D…本発明に係る実施例3の反射型液晶表示装置、
11…半導体基板(p型Si基板)、12…p−ウエル領域、
13A〜13C…フィルード酸化膜、
14…スイッチング素子(MOSFET)、15…ゲート酸化膜、
16…ゲート電極、17…ドレイン領域、18……ドレイン電極、
19…ソース領域、20…ソース電極、
21…拡散容量電極、22…絶縁膜、23…容量電極、
24…容量電極用コンタクト、
25…第1層間絶縁膜、26…第1メタル膜、27…第2層間絶縁膜、
28…実施例1〜実施例3の第1金属遮光膜(第2メタル膜)、28a…開口部、
29…第3層間絶縁膜、
30…反射用画素電極(第3メタル膜)、
31…反射防止膜、31a…開口部、31b…開口周辺部位、
32…遮光用絶縁膜、
33,33’,33’’…実施例1の第2金属遮光膜、
34…反射防止膜、35…タングステン、
36…遮光用絶縁膜、37…第2,実施例3の第2金属遮光膜、
38…遮光用絶縁膜、39…実施例3の第3金属遮光膜、
41…液晶、42…透明な対向電極、43…透明基板(ガラス基板)、
70…アクティブマトリックス駆動回路、
71…水平シフトレジスタ回路、72…ビデオスイッチ、73…信号線、
74…ビデオ線、75…垂直シフトレジスタ回路、76…ゲート線、
C1〜C3…保持容量部、
D…ドレイン、G…ゲート、S…ソース、
Via1〜Via3…第1〜第3ビアホール。
10B: Reflective liquid crystal display device of Example 1 according to the present invention,
10C: Reflective liquid crystal display device of Example 2 according to the present invention,
10D: Reflective type liquid crystal display device of Example 3 according to the present invention,
11 ... Semiconductor substrate (p-type Si substrate), 12 ... p - well region,
13A to 13C: Field oxide film,
14 ... switching element (MOSFET), 15 ... gate oxide film,
16 ... gate electrode, 17 ... drain region, 18 ... drain electrode,
19 ... source region, 20 ... source electrode,
21 ... diffusion capacitance electrode, 22 ... insulating film, 23 ... capacitance electrode,
24: Contact for capacitive electrode,
25 ... 1st interlayer insulation film, 26 ... 1st metal film, 27 ... 2nd interlayer insulation film,
28 ... 1st metal light shielding film (2nd metal film) of Example 1-3 Example, 28a ... Opening part,
29 ... third interlayer insulating film,
30: Reflective pixel electrode (third metal film),
31 ... Antireflection film, 31a ... Opening, 31b ... Opening peripheral part,
32. Insulating film for light shielding,
33, 33 ', 33''... the second metal light-shielding film of Example 1,
34 ... Antireflection film, 35 ... Tungsten,
36 ... light-shielding insulating film, 37 ... second metal light-shielding film of the second and third embodiments,
38 ... insulating film for light shielding, 39 ... third metal light shielding film of Example 3,
41 ... Liquid crystal, 42 ... Transparent counter electrode, 43 ... Transparent substrate (glass substrate),
70: Active matrix drive circuit,
71 ... Horizontal shift register circuit, 72 ... Video switch, 73 ... Signal line,
74 ... Video line, 75 ... Vertical shift register circuit, 76 ... Gate line,
C1 to C3 ... holding capacity part,
D ... Drain, G ... Gate, S ... Source,
Via 1 to Via 3... First to third via holes.
Claims (6)
前記画素電極と所定の間隙を有して対向配置された光透過性電極を有する光透過性基板と、
前記所定の間隙に封入され、前記駆動回路部により前記画素電極毎に駆動される液晶と、
を備え、
前記複数の画素電極は、前記複数の画素電極間に設けられた第1の開口部によって互いに電気的に絶縁され、
前記第1の遮光膜は、前記画素電極毎に、前記第1の開口部と対向しない範囲に設けられた第2の開口部で囲まれて前記駆動回路部に電気的に接続された第1の領域と、前記第2の開口部より外側に設けられて前記第1の領域と電気的に絶縁された第2の領域と、を有し、
前記第2の遮光膜は、前記第2の開口部と対向しない範囲に設けられた第3の開口部によって前記画素電極毎に電気的に分離されると共に、前記画素電極に対応する領域の内に設けられており、
前記画素電極と前記第1の遮光膜の前記第1の領域とは、前記第2の遮光膜を貫通すると共に前記第2の遮光膜に電気的に接続されたビアホールを介して、前記画素電極毎にそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする反射型液晶表示装置。 A semiconductor substrate; a drive circuit portion provided on the semiconductor substrate; a conductive first light shielding film provided above the drive circuit portion; and a conductivity provided above the first light shielding film. a second light-shielding film, and a driving substrate having a plurality of pixel electrodes of the light reflective provided Matricaria box-shaped above the second light shielding film,
A light transmissive substrate having a light transmissive electrode disposed opposite to the pixel electrode with a predetermined gap;
Liquid crystal sealed in the predetermined gap and driven for each pixel electrode by the drive circuit unit;
With
The plurality of pixel electrodes are electrically insulated from each other by a first opening provided between the plurality of pixel electrodes,
The first light shielding film is surrounded by a second opening provided in a range that does not face the first opening for each pixel electrode, and is electrically connected to the drive circuit portion. And a second region provided outside the second opening and electrically insulated from the first region,
It said second light-shielding film, among the second opening are electrically isolated for each of the pixel electrode and the third opening provided in a range that does not face Rutotomoni, region corresponding to the pixel electrode It is provided in
Wherein the pixel electrode and the previous SL said first region of the first light shielding film, through the electrically connected via hole in said second light-shielding film as well as through the second light shielding film, the pixel reflection type liquid crystal display device characterized by being connected thereto respectively electrical manner for each electrode.
前記膜積層工程後に、前記第2の絶縁膜,前記第2の遮光膜,前記第1の絶縁膜,及び前記反射防止膜を貫通して、前記第1の遮光膜を露出させる穴を形成する穴形成工程と、
前記穴形成工程後に、前記穴を導電性部材で埋めて、前記第1の遮光膜と前記第2の遮光膜とを前記導電性部材で電気的に接続する穴導電部材接続工程と、
前記穴導電部材接続工程後に、前記第2の絶縁膜上に、前記導電部材に電気的に接続された光反射性の画素電極を形成して、前記画素電極と前記第2の遮光膜と前記第1の遮光膜とを前記導電性部材で電気的に接続する画素電極形成工程と、
を有することを特徴とする反射型液晶表示装置の製造方法。 A film stack in which an antireflection film, a first insulating film, a conductive second light-shielding film, and a second insulating film are sequentially stacked on a conductive first light-shielding film provided above the semiconductor substrate. Process,
After the film stacking step, a hole is formed through the second insulating film, the second light shielding film, the first insulating film, and the antireflection film to expose the first light shielding film. Hole formation process;
After the hole forming step, a hole conductive member connecting step of filling the hole with a conductive member and electrically connecting the first light shielding film and the second light shielding film with the conductive member ;
After the hole conductive member connecting step, a light reflective pixel electrode electrically connected to the conductive member is formed on the second insulating film, and the pixel electrode, the second light shielding film, A pixel electrode forming step of electrically connecting the first light-shielding film with the conductive member;
A method for producing a reflective liquid crystal display device, comprising:
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