CN1447153A - 电光装置及其制造方法以及电子机器 - Google Patents

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Abstract

本发明具备在基板上形成的像素电极以及开关元件；在上述开关元件的上方而且上述像素电极的下方形成的层间绝缘膜；形成在该层间绝缘膜上，把上述开关元件与上述像素电极进行电连接，而且在其内部充填由导电性材料构成的充填材料的接触孔，由此，通过消除由形成在基板上的叠层构造物中的接触孔引起的漏光，能够显示高品质的图像。

Description

电光装置及其制造方法以及电子机器
技术领域
本发明属于电光装置及其制造方法以及电子机器的技术领域，特别是属于设置了连接基板上的开关元件以及像素电极的接触孔的电光装置及其制造方法，以及以具备这样的电光装置为特征的电子机器的
技术领域。
背景技术
已知通过具备矩阵形地排列了的像素电极以及与该电极的每一个连接的薄膜晶体管(以下称为「TFT」)，与该TFT的每一个连接并且分别沿着行以及列方向平行设置的扫描线以及数据线等，能够进行所谓有源矩阵驱动的电光装置。
在这样的电光装置中，除去上述的TFT、扫描线以及数据线以外，还具备伴随TFT形成了存储电容等的TFT阵列基板，与其相对配置并且形成了共同电极的相对基板，以及夹在TFT阵列基板与相对基板之间的液晶等电光物质等，在上述像素电极以及上述共同电极之间设置预定的电位差，通过使上述电光物质的状态在每个像素发生变化，能够显示图像。例如，如果电光物质是液晶，则每个像素的电光物质的状态变化意味着带来每个像素的光的透射率的变化，由此能够进行图像显示。
而一般在上述TFT阵列基板上，以叠层构造形成TFT、扫描线以及数据线等各种构成要素。例如，从基板面开始顺序是TFT、层间绝缘膜、存储电容(下部电极、介质膜以及上部电极)、其它的层间绝缘膜以及数据线等。另外，上述的像素电极通常设置为这种叠层构造的最上层部分的一部分，另外，在上述电光物质是液晶的情况下，有时在该像素电极上设置用于把液晶的取向保持为预定状态的取向膜。
这时，为了使得在各种构成要素之间不发生电短路等，如上述那样，在它们之间形成由氧化硅膜、氮化硅膜等构成的层间绝缘膜，但与此同时，例如必须在TFT的漏极与像素电极之间以及其它特定的构成要素之间谋求电连接，因此在上述层间绝缘膜的预定位置，设置用于电连接的接触孔。该接触孔一般通过对于层间绝缘膜的干法腐蚀形成。
但是，在具有这种构造的电光装置中，存在以下的问题。即，如上述那样，虽然在层间绝缘膜上设置接触孔，但是由此将损坏叠层构造物的平坦性。例如在最上层部分，例如在上述取向膜上，有可能形成与作为其下层设置的接触孔的位置相对应的凹洼。这是由于接触孔如其名称那样在内部具有空洞部分。
这样，如果在取向膜上形成凹洼，则与此相对应，有可能在液晶的取向状态方面产生混乱，有可能使图像品质降低。例如，通过在液晶的取向状态中产生混乱，虽然原本希望显示整个画面涂满了黑色的图像，但是由于产生在上述混乱部分中的漏光，从而将导致对比度的下降。
另外，这样的漏光并不仅是由上述的凹洼引起的，还有可能是以接触孔的存在自身为原因引起的。这是因为接触孔如上述那样在其内部具有空洞部分，因此易于发生光的透过。
发明内容
本发明是鉴于上述的问题而产生的，课题是提供不产生由形成在基板上的叠层构造物中的接触孔引起的漏光等，能够显示高品质图像的电光装置以及电子机器。
本发明的电光装置为解决上述课题，具备形成在基板上的像素电极；与上述像素电极相对应配置的开关元件；在上述开关元件的上方而且在上述像素电极的下方形成的层间绝缘膜；形成在上述层间绝缘膜上，而且把上述开关元件与上述像素电极进行电连接的接触孔；在上述接触孔内部充填的由导电性材料构成的充填材料。
如果依据本发明的电光装置，例如，通过在作为开关元件一例的薄膜晶体管上连接作为供给图像信号的布线一例的数据线，经由数据线、薄膜晶体管、接触孔以及像素电极这样的路径，能够在该像素电极上供给图像信号。由此，如果把液晶等电光物质配置成与像素电极相对，而且把共同电极配置成夹持该电光物质，则能够使得在像素电极与共同电极之间产生电位差，使电光物质的状态变化，即，如果该电光物质是液晶则能够使光的透射率变化，因而能够进行图像的显示。
这里，在本发明中，为了谋求开关元件以及像素电极之间的电连接，在利用存在于两者之间的层间绝缘膜上所形成的接触孔的同时，还特别地在该接触孔内部的整个区域中具备由导电性材料构成的充填材料。
由此，当然能够有效地实现开关元件以及像素电极之间的电连接，通过利用上述充填材料，与以往相比较能够进行更可靠的电连接。这样讲是因为在接触孔与开关元件，或者接触孔与像素电极的接触部分中，存在由导电性材料构成的充填材料，由此能够使其电阻值降低。
另外，在本发明中，通过存在上述充填材料，能够特别地得到以下的作用效果。即，如果依据该充填材料，则由于接触孔的内部不会像以往那样存在空洞，因此不会在形成于该接触孔上的叠层构造物中形成凹洼等。由此，例如，即使在上述像素电极上设置取向膜的情况下，在该取向膜中也不形成凹洼，从而，由于在与取向膜相连接的液晶的取向状态中不产生混乱，从而例如能够极力抑制产生由于对比度的下降引起的像素品质恶化的现象。另外，由于在原理上完成不存在以往那样直接从空洞通过的光(因为空洞置换为充填材料所以不存在)，由此能够避免图像品质的恶化。
如以上那样，如果依据本发明，则能够显示更高品质的画像。
另外，作为充电材料的具体形态，虽然可以说如在后述的本发明的各种形态中所接触的那样，最好具备遮光性材料、透明导电性材料等的性质，但在本发明中，对于该充填材料的具体形态并没有特别的限定。即，基本上可以使用任一种材料充填接触孔内部。从而，作为本发明中所说的「由导电性材料构成的充填材料」能够利用所有种类的金属材料。
另外，作为在本发明中所说的「开关元件」，除去上述例示的薄膜晶体管以外，例如也可以使用由薄膜二极管、体晶体管等2端子型或者3端子型的开关元件构成的元件。
在本发明的电光装置的其它形态中，在上述层间绝缘膜的表面实施平坦化处理。
如果依据该形态，则由于通过平坦化处理使层间绝缘膜表面平坦，因此几乎没有在像素电极、取向膜等中产生阶差或者凹洼等的可能性。
另外，如果论及本发明，则考虑通过在接触孔的内部形成充填材料，在其刚刚形成以后，该充填材料从层间绝缘膜的表面突出存在，没有形成以往那样的凹洼而形成凸起的情况，如果依据本实施形态，则即使存在这样的突出部分或者凸起，也能够进行其平坦化。
从而，如果依据本形态，则能够预先避免以阶差为原因的漏光等引起的图像品质恶化这样的现象。
另外，作为在本形态中所说的「平坦化处理」，具体地讲例如相当于CMP(化学机械研磨)处理，或者背面腐蚀处理等，而当然也能够利用其它各种平坦化技术。
这里，所谓CMP处理，一般是使被处理基板与研磨布(填料)两者旋转等的同时，把各个表面之间搭接，同时，在该搭接部位供给包括二氧化硅粒等的研磨液(粘合液)，由此通过兼用机械作用和化学作用研磨处理基板表面，使该表面平坦的技术。
另外，所谓背面腐蚀处理一般是在具有凹凸的表面上，在作为置换膜形成了具有抗蚀剂层或者SOG(spin on glass)膜等的平坦性的膜以后，进行对于该置换膜的腐蚀处理直到存在上述凹凸的表面为止(由此，凹凸成为所谓的「被摊平」。)，使该表面平坦的技术。
其中，在本发明中，并不一定需要上述的置换膜。例如，也可以实施在满足接触孔内部空间以上的情况下(即，所谓从接触孔溢出那样)，在直到层间绝缘膜的表面过剩地形成了由充填材料构成的膜以后，通过完全腐蚀除去接触孔以外的区域中的该剩余部分，仅在该接触孔的内部形成残存充填材料的形态的同时，出现平坦表面的处理。
在本发明的电光装置的一形态中，上述充填材料由遮光性材料构成。
如果依据该形态，则由于充填材料由遮光性材料构成，因此能够更可靠地防止因设置接触孔而产生的漏光。即，由于光的行进被充填材料遮挡，因此几乎不存在以往那样从其内部为空洞的接触孔漏泄的光混入到画面上的可能性。由此，在画面上几乎不存在混入无用的光的可能性，从而能够比上述进一步地显示更高品质的图像。
另外，从充填材料遮挡光这样的相同理由出发，如果依据本形态，则在上述开关晶体管例如由薄膜晶体管构成的情况下，能够预先防止光对于构成该薄膜晶体管的半导体层，特别是其沟道区的入射。由此，能够极力地抑制发生所谓的光漏电流，能够显示在图像上不发生闪烁等的高品质的图像。
另外，作为在本形态中所说的「遮光性材料」，具体地讲例如可以采用包括Ti(钛)，Cr(铬)，W(钨)，Ta(钽)，Mo(钼)等中的至少一个的金属单体、合金、金属硅化物、聚硅化物以及叠层了这些的材料等。
在本发明的电光装置的其它形态中，上述充填材料由透明导电性材料构成。
如果依据该形态，则能够用与像素电极相同的材料构成该充填材料。这是因为像素电极通常由ITO(铟锡氧化物)，IZO(铟锌氧化物)等透明导电性材料构成。从而，如果依据本形态，则能够在相同的机会实施形成或者成膜像素电极的工艺，以及在接触孔内部形成充填材料的工艺，能够谋求降低其相应部分的制造成本。
另外，在该情况下，由于接触孔的长度一般比作为其最上层部分的一部分而设置的像素电极的厚度大，因此即使用透明导电性材料构成充填材料，也能够期待该充填材料发挥其相应的遮光效果(即，厚度越厚，透明度越下降，越难以通过光。)。从而，虽然在上述的遮光性材料中有可能恶化，但是根据本形态，则可以发挥防止接触孔中的漏光的作用。
在本发明的电光装置的其它形态中，在上述接触孔的内表面形成涂层部件，上述充填材料形成在上述涂层部件上。
如果依据该形态，则在接触孔的内部形成着涂层部件和充填材料这样的「二层构造」(换言之，由「内层(＝充填材料)」以及「外层(＝涂层部件)」构成的构造)。由此，由于能够采用例如在涂层部件中使用导电率更高的材料，在充填材料中利用遮光性能更高的材料等的形态，因此能够实现上述各种作用效果的调和。另外，通过对上述各种作用效果中，实现重视某一种等这样的适当组合(例如，使遮光性能更高等)，还能够进行发现上述各种作用效果的形态的调整。
另外，本发明的电光装置为解决上述课题，具备形成在基板上的像素电极；与上述像素电极相对应配置的开关元件；在上述开关元件的上方而且上述像素电极的下方形成的层间绝缘膜；形成在上述层间绝缘膜上，把上述开关元件与上述像素电极进行电连接的接触孔；形成在上述接触孔内表面的导电性的涂层部件；充填在上述涂层部件内部的充填材料。
在该形态中，特别地使上述充填材料由聚酰亚胺材料构成。
如果依据这样的结构，则由于在像素电极上通常形成由聚酰亚胺材料构成的取向膜，因此与上述充填材料由导电性材料构成的情况相同，能够简化制造工序，即，能够在取向膜的成膜工序中同时实施充填材料的形成工序，能够谋求降低其相应部分的制造成本。
另外，在本形态中，虽然充填材料不是由导电性材料构成，但是只要本形态的涂层部件由导电性材料构成，则就能够进行开关元件以及像素电极之间的电连接，这种情况下，充填材料不需要由导电性材料构成。从而，在上述中，充填材料由聚酰亚胺材料构成，而根据具体情况，也可以代替该材料，采用由氧化物、氮化物等其它绝缘性材料构成的形态。
在本发明的电光装置的其它形态中，矩阵形地排列上述像素电极，与作为上述开关元件的薄膜晶体管连接的扫描线以及数据线配置在与上述矩阵形对应的遮光区中，上述接触孔形成在上述遮光区内。
如果依据该形态，则通过在遮光区内形成接触孔，能够提高开口率。另外，在该遮光区中，除去扫描线以及数据线以外，由于还能够形成遮光膜，因此能够进一步减少到达接触孔的光。从而，如果依据本形态，可以说能够实现更难以产生以接触孔为原因的漏光的构造，与本发明的充填材料的上述各种作用效果相结合，对于进行更高品质图像的显示贡献很大。
本发明的电光装置的制造方法为了解决上述课题，包括在基板上形成开关元件的工序；在上述开关元件上形成层间绝缘膜的工序；在上述层间绝缘膜上形成贯通上述开关元件的半导体层的接触孔的工序；在上述接触孔的内部充填由导电性材料构成的充填材料的工序；在上述层间绝缘膜上形成由透明导电性材料构成的薄膜使得与上述充填材料电连接，并且把其作为像素电极的工序。
如果依据本发明的电光装置的制造方法，则能够适宜地制造上述本发明的电光装置。
另外，作为本发明中的「形成充填材料的工序」和「作为像素电极的工序」，根据具体情况，也可以取为同时实施的形态。在该情况下，成为形成像素电极即同时也形成充填材料(反之也相同)，两者例如形成为由相同的导电性材料构成的相同的膜。如果这样做，则能够减少其相应部分的制造成本。
进而，在本发明中，「形成贯通开关元件的接触孔」当然也包括使得该接触孔直接地贯通开关元件的半导体层那样形成接触孔的情况。
另外，例如，当然也包括虽然作为该接触孔没有直接的接点，但是存在与该接触孔接触的中继层，与该中继层接触的其它的接触孔，开关元件的半导体层与该其它的接触孔接触的情况。
总之，上述所说的「贯通」，意味着本发明的接触孔与开关元件的半导体层能够直接或者间接地电接触。
另外，本发明的电光装置的制造方法为了解决上述课题，包括在基板上形成开关元件的工序；在上述开关元件上形成层间绝缘膜的工序；在上述层间绝缘膜上形成贯通上述开关元件的半导体层的接触孔的工序；对于上述接触孔的内表面形成涂层部件的工序；在上述涂层部件的内部形成充填材料的工序。
如果依据本发明的电光装置的制造方法，则在上述本发明的电光装置中，能够适当地形成在接触孔的内表面具备涂层部件的装置。
在本发明的电光装置的制造方法的一形态中，还包括在形成上述充填材料的工序以后，对于包括形成了上述贯通孔部分的上述层间绝缘膜的表面实施平坦化处理的工序。
如果依据该形态，则通过平坦化处理，例如，即使在由于贯通孔部分中的涂层部件或者充填材料的形成过剩而形成突出部分或者凸起的情况下，也能够把其进行所谓的「摊平」，能够总体地呈现出平坦面。
另外，作为在本形态中所说的「平坦化处理」，如已经所叙述的那样，相当于CMP处理或者背面腐蚀处理等。
另外，在本发明的电光装置的制造方法中，如上述那样，在同时实施「形成充填材料的工序」和「作为像素电极的工序」的情况下，使用相同的材料在相同的机会形成层间绝缘膜上的像素电极以及贯通孔内的充填材料的同时，该材料还接受平坦化处理。
本发明的电子机器为了解决上述课题，具备上述本发明的电光装置。
如果依据本发明的电子机器，则由于具备上述本发明的电光装置，因此能够实现可以显示没有由于接触孔引起的对比度下降等图像品质降低的高品位图像的投射型显示装置(液晶投影仪)、液晶电视机、便携电话机、电子笔记本、文字处理机、取景器型或者监视器直视型磁带录像机、工作站、电视电话机、POS终端、触摸屏等各种电子机器。
本发明的这种作用以及其它的优点将从以下说明的实施形态中明确。
附图的简单说明
图1是示出在构成本发明第1实施形态的电光装置中的图像显示区的矩阵形的多个像素中设置的各个元件、布线等的等效电路。
图2是形成了本发明第1实施形态的电光装置中的数据线、扫描线、像素电极等的阵列基板相邻接的多像素群的平面图。
图3是图2的A-A’剖面图。
图4是本发明第2实施形态的与图3相同意思的图，是示出关于接触孔内部的充填材料的材质与图3的形态不同部分的A-A’剖面图。
图5是本发明第3实施形态的与图3相同意思的图，是示出关于在接触孔内部设置的涂层部件与图3的形态不同部分的A-A’剖面图。
图6是示出图5中设置着两层涂层部件的变形形态的A-A’剖面图。
图7是示出在图6中直至像素电极的形成区形成着涂层部件的变形形态的A-A’剖面图。
图8是与形成在TFT阵列基板上的各个构成要素一起，从相对基板一侧观看本发明实施形态的电光装置中的TFT阵列基板的平面图。
图9是图8的H-H’剖面图。
图10是按照顺序示出本发明第1实施形态的电光装置的制造方法的流程图。
图11是按照顺序示出本发明第1实施形态的电光装置的制造方法的工序剖面图(另外，本图的工序(1)到工序(5)与图10的步骤S13到S17相对应。)。
图12是示出作为本发明电子机器的实施形态的投射型彩色显示装置一例的彩色液晶投影仪的图式剖面图。
发明的具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施形态。以下的实施形态是把本发明的电光装置适用在液晶装置中的情况。
第1实施形态。
首先，参照图1到图3说明本发明实施形态中的电光装置的像素单元中的结构。这里，图1是构成电光装置的像素显示区的矩阵形地形成了的多个像素中的各种元件、布线等的等效电路。另外，图2是形成了数据线、扫描线、像素电极等的TFT阵列基板相邻接的多个像素群的平面图，图3是图2的A-A’剖面图。另外，在图3中，为了把各层·各部件成为在画面上可识别程度的大小，在该各层·各部件中使比例尺不同。
图1中，在构成本实施形态中的电光装置的像素显示区的矩阵形地形成的多个像素中，分别形成像素电极9a和用于开关控制该像素电极9a的TFT30，供给图像信号的数据线6a电连接到该TFT30的源极。写入到数据线6a的图像信号S1、S2、...、Sn既可以按照该顺序线顺序地进行供给，也可以对于相邻接的多条数据线6a，按照每一组进行供给。
另外，在TFT30的栅极上电连接着扫描线3a，构成为以预定的定时，在扫描线3a上按照该顺序线顺序地脉冲式地加入扫描信号G1、G2、...、Gm。像素电极9a电连接到TFT30的漏极，通过仅在预定期间内闭合作为开关元件的TFT30的开关，以预定的定时写入从数据线6a供给的图像信号S1、S2、...、Sn。
经过像素电极9a写入到作为电光物质一例的液晶中的预定电平的图像信号S1、S2、...、Sn在与形成在相对基板上的相对电极之间保持一定期间。液晶通过所加入的电压电平改变分子集合的取向或者秩序，由此把光进行调制，能够进行色调显示。如果是标准白模式，则根据在各个像素单位所加入的电压，对于入射光的透射率减少，如果是标准黑模式，则根据在各个像素单位所加入的电压，对于入射光的透射率增加，作为总体从电光装置出射具有与图像信号相对应的对比度的光。
这里，为了防止清除所保持的图像信号，添加与形成在像素电极9a和相对电极之间的液晶电容并列的存储电容70。该存储电容70并列地设置在扫描线3a上，包括固定电位一侧电容电极的同时还包括被固定为恒定电位的电容线300。
以下，参照图2以及图3说明基于上述数据线6a、扫描线3a、TFT30等的实现上述那样的电路动作的电光装置的更现实的结构。
首先，第1实施形态的电光装置如作为图2的A-A’线剖面图的图3所示那样，具备透明的TFT阵列基板10，与该基板相对配置的透明的相对基板20。TFT阵列基板10例如由石英基板、玻璃基板、硅基板构成，相对基板20例如由玻璃基板或者石英基板构成。
如图3所示，在TFT阵列基板10上设置着像素电极9a，在其上侧设置着实施了研磨处理等预定的取向处理的取向膜16。像素电极9a例如由ITO(铟锡氧化物)膜等的透明导电性膜构成。另一方面，在相对基板20上遍及整个表面设置着相对电极21，在其下侧设置着实施了研磨处理等预定的取向处理的取向膜22。相对电极21也与上述的像素电极9a相同，例如由ITO膜等透明导电性膜构成。另外，上述的取向膜16以及22例如由聚酰亚胺膜等透明的有机膜构成。
另一方面，在图2中，在TFT阵列基板10上矩阵形地设置着多个上述像素电极9a(用虚线部分9a’示出轮廓)，分别沿着像素电极9a的纵横边界设置着数据线6a以及扫描线3a。数据线6a由铝膜等金属膜或者合金膜构成。另外，扫描线3a配置成与半导体层1a中的用图中向右上方倾斜的斜线区所示的沟道区1a’相对，扫描线3a起到栅极电极的作用。即，在扫描线3a与数据线6a的交叉的位置，分别在沟道区1a’中设置着作为栅极电极相对配置了扫描线3a的本线部分的像素开关用的TFT30。
TFT30如图3所示，具有LDD(lightly doped drain)的构造，作为其构成要素，具备如上述那样起到栅极电极作用的扫描线3a，例如由多晶硅膜构成并且根据来自扫描线3a的电场形成沟道的半导体层1a的沟道区1a’，包括把扫描线3a与半导体层1a进行绝缘的栅极绝缘膜的绝缘膜2，半导体层1a中的低浓度源极区1b以及低浓度漏极区1c，高浓度源极区1d以及高浓度漏极区1e。
另外，TFT30虽然最好如图3所示那样具有LDD的构造，但也可以具有在低浓度源极区1b以及低浓度漏极区1c中不进行杂质掺杂的偏离构造，还可以是把由扫描线3a的一部分构成的栅极电极作为掩膜以高浓度掺杂杂质，自匹配地形成高浓度源极区以及高浓度漏极区的自校准型的TFT。另外，在第1实施形态中，采用了仅在高浓度源极区1d以及高浓度漏极区1e之间配置1个像素开关用TFT30的栅极电极的单栅极构造，而也可以在它们之间配置2个以上的栅极电极。这样，如果用二栅极或者三栅极以上构成TFT，则能够防止沟道与源极以及漏极区的接合部分的漏电流，能够减少关断时的电流。进而，构成TFT30的半导体层1a既可以是非单晶层也可以是单晶层。在单晶层的形成方面能够使用粘贴法等众多周知的方法。通过把半导体层1a做成单晶层，能够特别地谋求提高周边电路的性能。
另一方面，在图3中，通过经由介质膜75相对配置连接TFT30的高浓度漏极区1e以及像素电极9a的作为像素电位侧电容电极的中继层71和作为固定电位侧电容电极的电容线300的一部分，形成存储电容70。如果根据该存储电容70，则能够显著地提高像素电极9a中的电位保持特性。
中继层71例如由导电性的多晶硅膜构成，起到像素电位侧电容电极的作用。其中，中继层71也可以与后述的电容线300相同，由包括金属或者合金的单层膜或者多层膜构成。中继层71除去起到像素电位侧电容电极的作用以外，还具有经过接触孔83以及85把像素电极9a与TFT30的高浓度漏极区1e进行中继连接的作用。
如果利用这样的中继层71，则层间距离即使成为2000nm左右的长度，也能够避免用一个接触孔把两者之间进行连接的技术上的困难性，能够用比较小直径的两个以上的串联的接触孔把两者之间良好地连接，能够提高像素开口率。另外，还在防止接触孔开孔时的腐蚀的穿通方面发挥作用。
电容线300例如由包括金属或者合金的导电膜构成，起到固定电位侧电容电极的作用。该电容线300如果平面地观看，则如图2所示，重叠形成在扫描线3a的形成区中。更具体地讲，电容线300具备沿着扫描线3a延长的本线部分，在图中与数据线6a交叉的各个位置沿着数据线6a分别突出到上方的突出部分，仅把与接触孔85相对应的位置包围起来的包围部分。其中，突出部分利用扫描线3a上方的区域以及数据线6a下方的区域，在增大存储电容70的形成区域方面做出贡献。
这样的电容线300最好由包括高熔点金属的导电性遮光膜构成，除去起到存储电容70的固定电位侧电容电极的作用以外，还具有在TFT30的上侧遮挡TFT30使得不被照射入射光的遮光层的作用。
另外，电容线300最好从在配置了像素电极9a的图像显示区10a开始延伸设置在其周围，与恒定电位源电连接，取为固定电位。作为这样的恒定电位源，可以是向数据线驱动电路101供给的正电源或者负电源的恒定电位源，也可以是向相对基板20的相对电极21供给的恒定电位源。
介质膜75如图3所示，例如由膜厚5～200nm左右的比较薄的HTO(高温氧化物)膜，LTO(低温氧化物)膜等的氧化硅膜或者氮化硅膜等构成。从增大存储电容70的观点出发，只要能够充分地得到膜的可靠性，则介质膜75越薄越好。
在具备这样内容的第1实施形态的电光装置中，特别是在上述的把中继层71以及像素电极9a之间进行连接的接触孔85的结构方面具有特征。即，第1实施形态中的接触孔85如图3所示那样，穿设成使得贯通第2层间绝缘膜42以及第3层间绝缘膜43，而且，在其内部的整个区域中具备充填材料401。该充电材料401在第1实施形态中由例如包括Ti(钛)、Cr(铬)，W(钨)、Ta(钽)，Mo(钼)等中的至少一种的金属单体、合金、金属硅化物、聚硅化物等遮光性而且导电性的材料构成。
另外，上述第2层间绝缘膜42是形成在后述的第1层间绝缘膜41上所形成的存储电容70上的绝缘膜，除去接触孔85以外，还穿设电连接TFT30的高浓度源极区1d和数据线6a的接触孔81。另外，上述第3层间绝缘膜43是形成在第2层间绝缘膜42上所形成的数据线6a上的绝缘膜。顺便指出，对于每一种绝缘膜，例如都能够由硅酸盐玻璃膜、氮化硅膜或者氧化硅膜等构成。另外，对于第2以及第3层间绝缘膜42以及43的每一个，其厚度都可以做成例如大约500～1500nm左右。
另外，这样的接触孔85如在后面的制造方法中详细叙述的那样，与充填材料401以及形成该接触孔85的第3层间绝缘膜43的表面一起接受平坦化处理，如图3所示那样，包括接触孔85的第3层间绝缘膜43的表面全部成为平坦的面。
在图2以及图3中，除去上述以外，在TFT30的下侧还设置着下侧遮光膜11a。下侧遮光膜11a网格形地构图，由此规定各个像素的开口区。另外，开口区的规定也可以根据沿着图2中的纵方向延伸的数据线6a以及沿着图2中的横方向延伸的电容线300交叉形成而进行。另外，对于下侧遮光膜11a，也与上述的电容线300的情况相同，为了避免其电位变动对于TFT30带来的恶劣影响，可以从像素显示区开始延伸设置在其周围，与恒定电位源连接。
另外，在TFT30的下方设置着基底绝缘膜12。基底绝缘膜12除去把TFT30从下侧遮光膜11a进行层间绝缘的作用以外，通过形成在TFT阵列基板10的整个面上，具有防止在TFT阵列基板10的表面研磨时的皱裂或者洗净以后由残留的污物等使像素开关用的TFT30特性发生变化的作用。
除此以外，在扫描线3a上形成分别开孔了贯通高浓度源极区1d的接触孔81以及贯通高浓度漏极区1e的接触孔83的第1层间绝缘膜41。
另外，在本实施形态中，可以通过对于第1层间绝缘膜41进行大约1000℃的烧结，谋求激活在构成半导体层1a或者扫描线3a的多晶硅膜中注入了的离子。另一方面，还可以通过对于第2层间绝缘膜42不进行这样的烧结，谋求缓和在电容线300的界面附近产生的应力。
在成为以上所说明的结构的电光装置中，由于存在具备上述充填材料的接触孔85，因此能够起到以下的作用效果。
首先，由于在接触孔85中，通过在其内部的整个区域具备充填材料401，不像以往那样接触孔的内部存在空洞，因此在形成该接触孔85上的叠层构造物中不形成凹洼(即，与上述空洞相对应的陷落部分)等。由此，如图3所示，在像素电极9a以及取向膜16上不形成上述那样的凹洼，从而，由于在与其相连接的液晶层50的液晶分子的取向状态中不产生混乱，因此能够极力抑制发生例如由对比度的降低引起的图像品质恶化等现象。从而，如果依据第1实施形态的电光装置，能够显示高品质的图像。
另外，这样的作用效果在第1实施形态中，通过对于包括接触孔85的第3层间绝缘膜43的表面实施了平坦化处理而更加显著。例如，考虑在刚刚形成了充填材料401以后，该中间材料401从第3层间绝缘膜43的表面突出存在，没有像以往那样形成凹洼而形成凸起的情况，如果依据第1实施形态，则即使存在这样的突出部分或者凸起，也能够进行其平坦化。在后面的制造方法说明中将再次涉及这一点。
另外，由于充填材料401由导电性材料构成，因此当然能够有效地实现与像素电极9a、中继层71以及TFT30的高浓度漏极区1e的电连接，接触孔85与中继层71，或者接触孔85与像素电极9a的接触部分的面积通过存在由导电性材料构成的充填材料401而进一步加大，因此能够分别使两者之间的电阻值降低。从而，能够比以前增大而且没有迟滞地实现对于像素电极9a的图像信号的供给。
进而，由于充填材料401由遮光性材料构成，因此可以说能够进一步提高因不存在上述的空洞而产生的遮光功能。另外，由于是这样的材料，因此在第1实施形态中，用该接触孔85能够预先防止光对于TFT30，特别是其半导体层1a中的沟道区1a’的入射，能够极力抑制发生所谓的光漏电流。从而，如果依据第1实施形态，则能够进行没有闪烁等的高品质的图像显示。
第2实施形态
以下，参照图4说明本发明的第2实施形态。这里，图4是与图3相同意思的图，与图3在代替接触孔85而形成着接触孔86这一点不同。另外，图4中，与图3等标注了相同符号的要素由于是与上述第1实施形态相同的构成要素，因此省略其说明。
在第2实施形态中，接触孔86的充填材料409a由构成像素电极9a的ITO构成。从而，如果依据第2实施形态，则能够在相同的机会实施形成或者成膜像素电极9a的工序和在接触孔86的内部形成充填材料409a的工序，能够谋求减少其相应部分的制造成本。
另外，在第2实施形态中，如从图4所示中明确的那样，由于接触孔86的长度比像素电极9a的厚度大，因此即使用作为透明导电性材料的ITO构成充填材料409a，也能够期待该充填材料409a发挥相应的遮光效果。从而，如果与上述的第1实施形态的情况相比较，虽然不能够否定其遮光性能有可能较差，但是根据第2实施形态，也能够期待起到防止接触孔86中的漏光的作用。
另外，在第2实施形态中，当然也能够大致同样地发挥在上述第1实施形态中叙述的作用效果，即，由于在像素电极9a以及取向膜16中没有形成凹洼而产生的防止漏光，或者由于充填材料409a以及中继层71的接触面积提高而产生的电阻降低等的作用效果。
第3实施形态
以下，参照图5说明本发明的第3实施形态。另外，图5中，与图3等标注着相同符号的要素由于是与上述第1实施形态相同的构成要素，因此省略其说明。
在第3实施形态中，接触孔87的充填材料416a由作为构成取向膜16的透明的聚酰亚胺材料构成，在此基础上，在该接触孔87的内表面上，形成着由例如在第1实施形态中形成了充填材料402的各种材料构成的涂层部件402。由此，该涂层部件402具有遮光性而且导电性这样的性质。
在这样的形态中，当然也能够起到与上述第1实施形态大致相同的作用效果。
而且，在第3实施形态中，除去上述以外，还能够起到以下的作用效果。
即，除去用涂层部件402达到遮光功能以及导电功能以外，由于还能够与形成取向膜16的同时形成充填材料416a，因此能够减少其相应的制造成本。
另外，在本发明中，更一般的是无论用何种材料构成涂层部件402以及充填材料416a，基本上都没有问题。但是，由于不能够省略把像素电极9a与中继层71电连接的接触孔的本来的功能，因此涂层部件402原则上需要是导电性材料。
另外，涂层部件402也不必须是一层。例如，如图6所示，从像素电极9a延伸设置的ITO和与图5所示相同的部件分别与作为第1层的涂层部件以及作为第2层的涂层部件402相当，即使是在其内部的整个区域形成充填材料416a那样的接触孔87’也在本发明的范围以内。
进而，使图6变形，例如如图7所示，也可以采用直至形成了第3层间绝缘膜43中的像素电极9a的整个区域形成涂层部件402’的形态。在这样的情况下，涂层部件402’当然最好由透明材料构成。其中，例如如果是作为反射型使用本发明的电光装置的情况(即，图7中，作为「入射光」的沿着某个方向入射到液晶层50内的光由像素电极9a反射，沿着与上述方向相反的方向出射的光构成像素的情况)，则涂层部件402’以及像素电极9a不必由透明的材料构成。
电光装置的总体结构
参照图8以及图9说明以上那样构成的各实施形态中的电光装置的总体结构。另外，图8是从相对基板20一侧与形成在TFT阵列基板上的各个构成要素一起观看TFT阵列基板的平面图，图9是图8的H-H’剖面图。
在图8以及图9中，在本实施形态的电光装置中，相对配置TFT阵列基板10和相对基板20。在TFT阵列基板10与相对基板20之间封入液晶50，TFT阵列基板10与相对基板20用设置在位于图像显示区10a周围的密封区的密封材料52相互粘接。
密封材料52为了粘合两片基板，例如由紫外线硬化树脂、热硬化树脂等构成，通过紫外线、加热等使其硬化。另外，如果本实施形态的液晶装置是投影仪用途那样的小型而且进行放大显示的液晶装置，则在该密封材料52中散布着用于把两片基板之间的距离(基板间缝隙)做成预定值的玻璃纤维或者玻璃珠等间隙材料(衬垫)。或者，如果该液晶显示装置是液晶显示器或者液晶电视机那样大型而且进行等倍显示的液晶装置，则这样的间隙材料也可以包含在液晶层50中。
在密封材料52的外侧区域中，沿着TFT阵列基板10的一条边设置着通过以预定的定时向数据线6a供给图像信号，驱动该数据线6a的数据线驱动电路以及外部电路连接端子102，沿着与该一条边邻接的两条边设置着通过以预定的定时向扫描线3a供给扫描信号，驱动扫描线3a的扫描线驱动电路104。另外，如果向扫描线3a供给的扫描信号延迟不成为问题，则扫描线驱动电路104当然也能够设置在一侧。另外，也可以沿着图像显示区10a的边在两侧排列数据线驱动电路101。
在TFT阵列基板10的剩余的一条边上，设置着用于把设置在图像显示区10a两侧的扫描线驱动电路104之间连接起来的多条布线105。
另外，在相对基板20的角隅部分的至少一个位置，设置着用于在TFT阵列基板10与相对基板20之间取得电导通的导通材料106。
图9中，在TFT阵列基板10上，在形成了像素开关用的或者扫描线、数据线等布线以后的像素电极9a上形成着取向膜。另一方面，在相对基板20上，除去相对电极21以外，在最上层部分形成着取向膜。另外，液晶屏50例如由一种或者混合了多种向列液晶的液晶构成，在这些一对取向膜之间，取得预定的取向状态。
电光装置的制造方法
以下，参照图10以及图11说明上述第1实施形态的电光装置的制造方法。这里，图10是示出第1实施形态的电光装置的制造方法的流程图，图11是抽取并示出该电光装置的制造工序中，有关接触孔形成工序的某个部分的制造工序剖面图。
另外，在第1实施形态中，由于在把TFT30的半导体层1a中的高浓度漏极区1e与像素电极9a进行电连接的接触孔85方面具有特征，因此，关于以下制造方法的说明，以这一点其为中心进行说明，对于其余各点适当省略地进行说明。
首先，如在图10的步骤S11那样，准备石英基板，硬玻璃，硅基板等TFT阵列基板10，同时，在该TFT阵列基板10上，形成下侧遮光膜11a，基底绝缘膜12等。其中，下侧遮光膜11a通过溅射法把Ti、Cr、W、Ta、Mo等金属或者金属硅化物等金属合金膜形成为100～500nm左右的膜厚，最好是200nm膜厚的遮光膜以后，通过光刻以及腐蚀网格形的成形。另外，基底绝缘膜12通过与后述第3层间绝缘膜43相同的方法，可以把其厚度例如形成为大约500～2000nm左右。另外，根据具体情况，也可以省略该步骤S11中的工序。
接着，如在图10的步骤S12中那样，在基底绝缘膜12上，顺序形成包括半导体层1a的TFT30，第1层间绝缘膜41，存储电容70，第2层间绝缘膜42以及数据线6a使得成为叠层构造。其中，TFT30除去对于半导体层1a的杂质离子的导入工序以外，还包括栅极绝缘膜2的形成工序以及作为扫描线3a的一部分的栅极电极的形成工序，而对于这些工序可以使用众所周知的方法，在此省略其详细的说明。另外，第1以及第2层间绝缘膜41以及42通过与后述的第3层间绝缘膜43相同的方法，把其厚度分别做成例如大约500～2000nm左右以及大约500～1500nm左右。进而，存储电容70包括包含像素电位侧电容电极的中继层71和包含固定电位侧电容电极的电容线300，以及介质膜75的各个要素的形成工序，而对于前两者，例如能够通过使用了Al等适当的导电性材料的光刻以及腐蚀法形成，对于后者，例如能够通过使用了TaOx等适当的绝缘性材料方法形成。
接着，如在图10的步骤S13中那样，在数据线6a上形成第3层间绝缘膜43。该第3层间绝缘膜43例如通过常压或者解压VCD法等，使用TEOS(四乙基邻位硅酸盐)气体，TEB(硼酸四乙脂)气体，TMOP(四甲氧基磷酸脂)气体等，形成为使得由NSG(无硅酸盐玻璃)，PSG(磷硅酸盐玻璃)，BSG(硼硅酸盐玻璃)，BPSG(硼磷硅酸盐玻璃)等的硅酸盐玻璃膜，氮化硅膜或者氧化硅膜等构成。该第3层间绝缘膜43的膜厚例如做成大约500～1500nm左右。在图11的工序(1)中，示出作为与图3相对应部分的形成至该第3层间绝缘膜43为止的状态。在以下的说明中，与图10一起，也参照图11所示的制造工序剖面图。
接着，在图10的步骤S14以及图11的工序(2)中，对于第3层间绝缘膜43，通过反应性离子腐蚀，反应性离子束腐蚀等的干法腐蚀，开孔贯通孔85a。该贯通孔85a直到中继层71为止，对于第2层间绝缘膜42也进行开孔。
接着，在图10的步骤S15以及图11的工序(3)中，对于贯通孔85a的内部，如上述那样，充填包括例如Ti(钛)、Cr(铬)、W(钨)、Ta(钽)、Mo(钼)等中至少一种的金属单体、合金、金属硅化物、聚硅化物等遮光性而且导电性的材料。即，在贯通孔85a的内部形成充填材料401。该充填材料401的形成例如采用通过溅射法等，使上述适当的材料存储在贯通孔85a内部的方法，这时，该充填材料401形成为从第3层间绝缘膜43的表面突出的形状为止。
接着，在图10的步骤S16以及图11的工序(4)中，对于包括上述贯通孔85a的形成部分的第3层间绝缘膜43的表面，实施CMP处理。这里，作为CMP处理一般指的是以下的处理。即，使被处理基板与研磨布(填料)两者旋转的同时，使各个表面之间搭接，在该搭接部位中通过供给包括二氧化硅粒等的研磨液(粘合液)，兼用机械作用和化学作用，研磨该被处理基板表面，使该表面平坦的技术。从而，在本实施形态中，可以把结束了充填材料401对于贯通孔85a的形成工序的阵列基板10适当地考虑为上述的「被处理基板」。由此，如图11的工序(4)所示，出现其整个表面平坦的第3层间绝缘膜43。另外，根据经过适当的时间，或者在阵列基板10上的预定位置预先形成适当的阻挡层等进行研磨处理工序结束时刻的调整。在该研磨处理工序结束的时刻，能够视为完成了接触孔85。
然后，对于该平坦的第3层间绝缘膜43的表面上，如图10的步骤S17以及图11的工序(5)所示，形成像素电极9a以及取向膜16。更具体地讲，在第3层间绝缘膜43的表面上，通过实施使用了透明导电性材料的光刻以及腐蚀法形成像素电极9a，在该像素电极9a上形成由透明的聚酰亚胺材料构成取向膜16。
这样，在第1实施形态的电光装置中，如已经叙述的那样，在像素电极9a以及取向膜16中不形成凹洼。这是由于通过存在充填材料401，不像以往那样在接触孔85的内部发生空洞，以及在形成了充填材料401以后不会通过实施CMP处理而形成突出部分或者凸起。因此在第1实施形态的电光装置中，能够显示高品质的图像。
另外，在上述中，充填材料401从贯通孔85a形成到所谓的「露出」为止，而本发明并不是限于这样的形态。例如，充填材料401的形成也可以采用几乎形成到第3层间绝缘膜43的表面的形态。在该情况下，虽然难以得到几乎完全的平坦面，但是至少能够避免以往那样具有相当大空洞部分的接触孔保持原样的形状残存的现象，因此即使在像素电极9a以及取向膜16上形成已经叙述过的凹洼，其大小也能够比以往减小。
另外，在该情况下，由于不需要特别地实施CMP处理，因此能够减少其相应部分的麻烦或者制造成本。但是，即使在没有采用使充填材料401从贯通孔85突出形成的形态的情况下，实施CMP处理当然也不是完全无用。这样讲是因为如图11的工序(1)到工序(3)所示那样，在第3层间绝缘膜43的下方，形状各种构成要素，与此相对应，一般形成各种阶差。从而，在去除这种阶差的意义上，实施CMP处理仍然具有意义。
顺便指出，在上述中，仅说明了第1实施形态的电光装置的制作方法，而上述第2以及第3实施形态的电光装置的制作方法也能够与其大致同样地实施。
例如，在第2实施形态中，代替第1实施形态中的充填材料401的形成工序，可以同时实施像素电极9a以及充填材料409a的形成工序(图10的步骤S15)。另外，在第3实施形态中，可以在充填材料401的形成工序之前，插入在贯通孔87的内表面形成涂层部件402的工序，然后，与取向膜16的形成工序一起实施充填材料416a的形成工序。
电子机器
其次，说明作为把上述详细说明了的电光装置用作为光阀的电子机器一例的投射型彩色显示装置的实施形态，说明其总体结构，特别是光学结构。这里，图12是投射型彩色显示装置的图式剖面图。
图12中，作为本实施形态的投射型彩色显示装置一例的液晶投影仪1100构成为准备3个包括在TFT阵列基板上搭载了驱动电路的液晶装置的液晶模块，并且分别用作为RGB用的光阀100R、100G以及100B的投影仪。在液晶投影仪1100中，如果从金属卤化物灯等白色光的灯单元1102发出投射光，则通过3片反射镜1106以及2片分色镜1108，分开为与RGB三原色相对应的光成分R、G以及B，分别导入到与各颜色相对应的光阀100R、100G以及100B。
这时，B光为了防止由较长的光路产生的光损失，特别地经过由入射透镜1122、中继透镜1123以及出射透镜1124构成的中继透镜系统1121导入。而且，由光阀100R、100G以及100B分别调制了的与三原色相对应的光成分由分色棱镜1112再次合成了以后，经过投射透镜1114，作为彩色图像投射到屏幕1120上。
本发明不限于上述的实施形态，在不违反从权利要求范围以及说明书总体读出的本发明的宗旨或者思想的范围内能够进行适当的变更，与这种变更相伴随的电光装置及其制造方法以及电子机器也包含在本发明的技术范围以内。

Claims (15)

1.一种电光装置，其特征在于，具备：
形成在基板上的像素电极；
与上述像素电极相对应配置的开关元件；
形成在上述开关元件的上方而且上述像素电极的下方的层间绝缘膜；
形成在上述层间绝缘膜上，把上述开关元件与上述像素电极进行电连接的接触孔；
充填在上述接触孔内部的由导电性材料构成的充填材料。
2.根据权利要求1所述的电光装置，其特征在于：
在上述层间绝缘膜的表面上实施了平坦化处理。
3.根据权利要求1所述的电光装置，其特征在于：
上述充填材料由遮光性材料构成。
4.根据权利要求1所述的电光装置，其特征在于：
上述充填材料由透明导电性材料构成。
5.根据权利要求1所述的电光装置，其特征在于：
在上述接触孔的内表面上形成涂层部件，
上述充填材料形成在上述涂层部件上。
6.根据权利要求5所述的电光装置，其特征在于：
上述像素电极矩阵形地排列，还具备
电连接到作为上述开关元件的薄膜晶体管上并且矩阵形地配置了的扫描线以及数据线；
与上述扫描线以及数据线相对应设置的遮光区，
上述接触孔位于上述遮光区内。
7.一种电光装置，特征在于，具备：
形成在基板上的像素电极；
与上述像素电极相对应配置的开关元件；
形成在上述开关元件的上方而且上述像素电极的下方的层间绝缘膜；
形成在上述层间绝缘膜上，把上述开关元件与上述像素电极进行电连接的接触孔；
形成在上述接触孔的内表面上的导电性的涂层部件；
充填在上述涂层部件内部的充填材料。
8.根据权利要求7所述的电光装置，其特征在于：
上述充填材料由聚酰亚胺材料构成。
9.根据权利要求7所述的电光装置，其特征在于：
上述像素电极矩阵形地排列，还具备
电连接到作为上述开关元件的薄膜晶体管上并且矩阵形地配置了的扫描线以及数据线；
与上述扫描线以及数据线相对应设置的遮光区，
上述接触孔位于上述遮光区内。
10.一种电光装置的制造方法，特征在于，包括：
在基板上形成开关元件的工序；
在上述开关元件上形成层间绝缘膜的工序；
在上述层间绝缘膜上形成贯通上述开关元件的半导体层的接触孔的工序；
在上述接触孔的内部形成由导电性材料构成的充填材料的工序；
在上述层间绝缘膜上形成由透明导电性材料构成的薄膜使得与上述充填材料电连接，并且将其作为像素电极的工序。
11.根据权利要求10所述的电光装置的制造方法，其特征在于：
还包括在上述形成充填材料的工序以后，对于包括形成了上述接触孔的部分的上述层间绝缘膜的表面实施平坦化处理的工序。
12.一种电光装置的制造方法，特征在于，包括：
在基板上形成开关元件的工序；
在上述开关元件上形成层间绝缘膜的工序；
在上述层间绝缘膜上形成贯通上述开关元件的半导体层的接触孔的工序；
对于上述接触孔的内表面形成涂层部件的工序；
在上述涂层部件的内部形成充填材料的工序。
13.根据权利要求12所述的电光装置的制造方法，其特征在于：
还包括在上述形成充填材料的工序以后，对于包括形成了上述接触孔的部分的上述层间绝缘膜的表面实施平坦化处理的工序。
14.一种电子机器，其特征在于：
具有电光装置，该电光装置具备
形成在基板上的像素电极；
与上述像素电极相对应配置的开关元件；
形成在上述开关元件的上方而且上述像素电极的下方的层间绝缘膜；
形成在上述层间绝缘膜上，把上述开关元件与上述像素电极进行电连接的接触孔；
充填在上述接触孔内部的由导电性材料构成的充填材料。
15.一种电子机器，其特征在于：
具有电光装置，该电光装置具备
形成在基板上的像素电极；
与上述像素电极相对应配置的开关元件；
形成在上述开关元件的上方而且上述像素电极的下方的层间绝缘膜；
形成在上述层间绝缘膜上，把上述开关元件与上述像素电极进行电连接的接触孔；
形成在上述接触孔的内表面上的导电性的涂层部件；
充填在上述涂层部件内部的充填材料。
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