JP2003066487A

JP2003066487A - 液晶表示装置およびその製造方法

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Publication number: JP2003066487A
Application number: JP2001260198A
Authority: JP
Inventors: Yoshiro Okawa; 善郎大川
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-08-29
Filing date: 2001-08-29
Publication date: 2003-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】画素の高密度化および表示装置の高輝度化を
同時に図ることができると共に、電気的特性を向上させ
ることができる液晶表示装置を提供する。【解決手段】補助容量２０は、接続孔３０ａが形成さ
れた層間絶縁膜３０を間にして、画素トランジスタ４０
の略下方位置に設けられると共に、補助容量２０の下部
電極層２１は接続孔３０ａに形成された接続電極３１を
介して画素トランジスタ４０の不純物領域４１Ａと電気
的に接続される。補助容量２０の容量が十分に確保され
ると共に、光の透過領域の面積が拡大される。補助容量
２０の下部電極層２１が画素トランジスタ４０の不純物
領域４１Ａと接続され、補助容量２０の下部電極層２１
と画素トランジスタ４０の不純物領域４１Ａ, ４１Ｂを
含む半導体層４１との距離が長くなるので、これらの間
の寄生容量の発生が抑制されて、画素トランジスタ４０
の特性が安定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶容量に蓄えら
れた電荷を一定時間安定させるための補助容量を液晶駆
動基板に備えた液晶表示装置およびその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置（Liquid Crystal Displa
y、ＬＣＤ）は、薄型の表示装置として、コンピュータ
やテレビジョン等に用いられている。

【０００３】図２１（Ａ）は従来の液晶表示装置１００
の断面構成、図２１（Ｂ）はその構成要素の概略平面構
造を表すものである。なお、図２１（Ａ）は（Ｂ）のＡ
−Ａ矢視方向の断面を表し、図２１（Ｂ）は、液晶層お
よび対向基板を省略し、液晶駆動基板のみを表してい
る。この液晶表示装置１００は、液晶層１５１を間にし
て、液晶駆動基板１００Ａと対向基板１００Ｂを備えて
おり、これらの基板にそれぞれ形成された透明電極１４
３，１６２が対向されて配置されている。なお、液晶層
１５１を間にして、透明電極１４３, １６２により液晶
容量１５０が構成されている。

【０００４】液晶駆動基板１００Ａは、透明基板１１１
に形成された半導体層１１２の上に設けられた補助容量
１２０と画素トランジスタ１３０を備えている。なお、
半導体層１１２は、一部の領域を除いて不純物が添加
（ドープ）されることにより、導電性を有している。こ
の導電性を有する部分には、補助容量１２０の下部電極
層１１２Ａと、この下部電極層１１２Ａに隣接する、画
素トランジスタ１３０のソース・ドレイン領域である不
純物領域１１２Ｂ, １１２Ｃが含まれ、これら下部電極
層１１２Ａと不純物領域１１２Ｂとは電気的に接続され
ている。また、補助容量１２０と画素トランジスタ１３
０が設けられた領域は光の非透過領域、それ以外の領域
は透過領域となっている。

【０００５】補助容量１２０は、下部電極層１１２Ａ
と、この下部電極層１１２Ａの上の誘電体膜１２１およ
び上部電極層１２２Ａにより構成されている。なお、上
部電極層１２２Ａは、補助容量線１２２Ｂと接続される
と共に、この補助容量線１２２Ｂは隣接する画素の上部
電極層１２２Ａと電気的に接続されている。

【０００６】画素トランジスタ１３０は、半導体層１１
２に形成された、ソース・ドレイン領域となる不純物領
域１１２Ｂ, １１２Ｃと、これら領域間の半導体層１１
２の上にゲート絶縁膜１３１を間にして形成されたゲー
ト電極１３２Ａとにより構成されている。なお、ゲート
電極１３２Ａは走査線１３２Ｂと接続されている。

【０００７】透明基板１１１の上には、補助容量１２０
と画素トランジスタ１３０を覆うようにして層間絶縁膜
１４０，１４２が形成されている。層間絶縁膜１４０，
１４２には、補助容量１２０と画素トランジスタ１３０
とを間にして接続孔１４２ａが設けられている。層間絶
縁膜１４０には接続孔１４０ａが設けられており、この
接続孔１４０ａにはアルミニウム（Ａｌ）よりなる配線
１４１が形成され、半導体層１１２の不純物領域１１２
Ｃに接続されている。なお、配線１４１はデータ線を構
成している。

【０００８】層間絶縁膜１４２の上には、透明電極１４
３が形成されている。なお、透明電極１４３は、接続孔
１４２ａを介して半導体層１１２の不純物領域１１２Ｂ
に電気的に接続されている。

【０００９】対向基板１００Ｂは、透明基板１６１の上
に形成された透明電極１６２を備えている。

【００１０】このような構成を有する液晶表示装置１０
０では、液晶容量１５０への印加電圧を液晶駆動基板１
００Ａの画素トランジスタ１３０でオン・オフ制御し、
液晶容量１５０毎に電圧を印加することにより、液晶層
１５１を構成する液晶分子の動きが制御される。このと
き、液晶容量１５０には電荷が蓄積されるが、この蓄積
された電荷は補助容量１２０により一定時間安定する。

【００１１】ところで、液晶表示装置の分野において
も、他の半導体産業等の分野と同様に、素子の微細化が
進められている。具体的には、表示情報量の増加に伴
い、画素の高密度化が要求されている。また、その一方
では、他の半導体装置では要求されない、表示装置の光
の透過領域の面積の拡大化、すなわち高輝度化が要求さ
れている。よって、これらの要求を同時に満足するため
には、光の非透過領域を占める補助容量や画素トランジ
スタの微細化を進めなければいけない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液晶表
示装置を構成する素子の微細化は限界に近づきつつあ
り、これ以上微細化が進められるにしても、光の透過領
域の面積の拡大化はあまり期待できない。特に、補助容
量は、要求される容量の大きさが液晶容量によって決ま
っているため、補助容量の電極層間の誘電体膜の膜厚を
薄くする、あるいはこの誘電体膜に誘電率の大きい材料
を用いる等しても、補助容量の容量の大きさを確保しな
がら、電極層の面積を小さくすることは難しいのが現状
である。

【００１３】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、画素の高密度化と表示装置の高輝度
化を同時に達成することができる液晶表示装置を提供す
ることにある。

【００１４】本発明は、また、製造プロセスの整合性が
良好である液晶表示装置の製造方法を提供することを目
的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明による液晶表示装
置は、第１の電極層、誘電体膜および第２の電極層の積
層構造からなり、透明基板の上に設けられた補助容量
と、この補助容量を覆うようにして透明基板の上に形成
された第１の層間絶縁膜と、この第１の層間絶縁膜に形
成された第１の接続孔に埋設されると共に、補助容量の
第１の電極層に電気的に接続された接続電極と、第１の
層間絶縁膜の上に設けられると共に、不純物領域が接続
電極を介して補助容量の第１の電極と電気的に接続され
た画素トランジスタとを備えたものである。

【００１６】本発明の液晶表示装置の製造方法は、透明
基板の上に、第１の電極層、誘電体膜および第２の電極
層の積層構造からなる補助容量を設ける工程と、補助容
量を覆うようにして透明基板の上に第１の層間絶縁膜を
形成する工程と、第１の層間絶縁膜に第１の接続孔を形
成する工程と、接続電極を第１の接続孔に埋設させると
共に、補助容量の第１の電極層と電気的に接続させる工
程と、画素トランジスタを第１の層間絶縁膜の上に設け
ると共に、前記画素トランジスタの不純物領域を接続電
極を介して補助容量の第１の電極層と電気的に接続させ
る工程とを含むものである。

【００１７】本発明による液晶表示装置では、補助容量
が画素トランジスタの略下方位置に設けられるようにし
たので、補助容量の容量が十分に確保されると共に、光
の透過領域の面積が拡大される。また、透明基板側に設
けられる補助容量の第１の電極層が画素トランジスタと
接続され、補助容量の画素トランジスタと接続される電
極層と画素トランジスタとの距離が長くなるので、これ
らの間の寄生容量の発生が抑制されて、画素トランジス
タの特性が安定する。

【００１８】本発明による液晶表示装置の製造方法で
は、補助容量が画素トランジスタの略下方位置に設けら
れると共に、第１の層間絶縁膜に形成された接続電極を
介して、補助容量の第１の電極層が画素トランジスタの
不純物領域と接続される。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。

【００２０】図１は、本発明の一実施の形態に係る液晶
表示装置１０を表すもので、ここでは１つの画素の形成
領域の断面構成を示している。この液晶表示装置１０
は、液晶層６１を間にして、液晶駆動基板１０Ａと対向
基板１０Ｂを備えており、これら液晶駆動基板１０Ａと
対向基板１０Ｂにそれぞれ形成された透明電極５３，７
２が対向されて配置されている。

【００２１】液晶駆動基板１０Ａは、透明基板１１の上
に、補助容量２０および画素トランジスタ４０を設けた
ものである。なお、補助容量２０と画素トランジスタ４
０が設けられた領域は光の非透過領域、それ以外の領域
は光の透過領域となっている。

【００２２】透明基板１１の上には、リン（Ｐ）等の不
純物が添加（ドープ）された、厚さ５０ｎｍ〜６００ｎ
ｍ、例えば１００ｎｍのポリシリコン（poly-Si ）より
なる下部電極層２１、厚さ５ｎｍ〜１００ｎｍ、例えば
１０ｎｍのシリコン酸化膜（ＳｉＯ₂）よりなる誘電体
膜２２、および、厚さ５０ｎｍ〜３００ｎｍ、例えば１
００ｎｍの高融点金属、例えばタングステン（Ｗ）より
なる上部電極層２３Ｂが順次形成されている。これら下
部電極層２１、誘電体膜２２および上部電極層２３Ｂに
より補助容量２０が構成されている。なお、上部電極層
２３Ｂに用いた高融点金属は、遮光性を有し、電気抵抗
が小さい。また、上部電極層２３Ｂには、この上部電極
層２３Ｂと同一層からなる補助容量線（図示せず）が接
続される。この補助容量線を介して、上部電極層２３Ｂ
は、隣接する画素の上部電極層と電気的に接続された共
通電極となると共に、接地（アース）される。なお、下
部電極層２１は本発明の「第１の電極層」、上部電極層
２３Ｂは本発明の「第２の電極層」の一具体例にそれぞ
れ対応している。

【００２３】補助容量２０は、厚さ４００ｎｍ以上、例
えば４００ｎｍのＰＳＧ（Phospho-Silicate Glass）か
らなる層間絶縁膜３０により覆われている。層間絶縁膜
３０には接続孔３０ａが設けられると共に、この接続孔
３０ａには、リン等の不純物が添加されたポリシリコン
よりなる接続電極３１が下部電極層２１と接続するよう
に形成されている。なお、層間絶縁膜３０は本発明の
「第１の層間絶縁膜」、接続孔３０ａは本発明の「第１
の接続孔」の一具体例にそれぞれ対応している。

【００２４】層間絶縁膜３０の上には、厚さ３０ｎｍ〜
１００ｎｍ、例えば５０ｎｍのポリシリコンよりなる半
導体層４１が形成されている。この半導体層４１には、
リン等の不純物が添加されることにより、ソース・ドレ
イン領域となる不純物領域４１Ａ, ４１Ｂがそれぞれ形
成されている。これら不純物領域４１Ａ, ４１Ｂ間の半
導体層４１の上に、厚さ２０ｎｍ〜１００ｎｍ、例えば
３０ｎｍのシリコン酸化膜よりなるゲート絶縁膜４２
と、厚さ２００ｎｍ〜８００ｎｍ、例えば３００ｎｍの
ポリシリコンよりなるゲート電極４３Ａが順次形成され
ている。これら不純物領域４１Ａ, ４１Ｂとゲート電極
４３Ａにより画素トランジスタ４０が構成されている。

【００２５】なお、画素トランジスタ４０の不純物領域
４１Ａは、接続電極３１を介して、補助容量２０の下部
電極層２１と電気的に接続されている。画素トランジス
タ４０のゲート電極４３Ａは、同一層からなる走査線
（図示せず）と電気的に接続されている。

【００２６】画素トランジスタ４０は、厚さ３００ｎｍ
〜１０００ｎｍ、例えば３００ｎｍのＰＳＧ（Phospho-
Silicate Glass）からなる層間絶縁膜５０により覆われ
ている。層間絶縁膜５０には接続孔５０ａが設けられて
おり、この接続孔５０ａには、データ線を構成するアル
ミニウムよりなる配線５１が、画素トランジスタ４０の
不純物領域４１Ｂと電気的に接続するように形成されて
いる。

【００２７】層間絶縁膜５０は、厚さ３００ｎｍ〜１０
００ｎｍ、例えば３００ｎｍのＰＳＧ（Phospho-Silica
te Glass）により形成された層間絶縁膜５２により覆わ
れている。層間絶縁膜５０, ５２には接続孔５２ａが設
けられている。なお、接続孔５２ａは、層間絶縁膜３０
に設けられた接続孔３０ａに対向する位置に設けられ
る。なお、層間絶縁膜５０および層間絶縁膜５２は本発
明の「第２の層間絶縁膜」、接続孔５２ａは本発明の
「第２の接続孔」の一具体例に対応している。

【００２８】層間絶縁膜５２の上の、光の透過領域と非
透過領域の一部には、透明電極５３が形成されている。
なお、透明電極５３の一部は、接続孔５２ａに形成され
ると共に、画素トランジスタ４０の不純物領域４１Ａと
電気的に接続されている。

【００２９】対向基板１０Ｂは、透明基板７１の上に形
成された透明電極７２を備えている。

【００３０】次に、図２を参照して、このように構成さ
れた液晶表示装置１０の回路構成について説明する。図
２では、複数の走査線４３Ｂとデータ線５１Ａとがそれ
ぞれＸ方向とＹ方向に格子状に設けられ、このように走
査線４３Ｂとデータ線５１Ａにより区切られた一つの格
子には、補助容量２０, 画素トランジスタ４０および液
晶容量６０が設けられている。これら補助容量２０, 画
素トランジスタ４０,液晶容量６０が１つの画素を構成
している。走査線４３Ｂは走査線駆動回路８０に、デー
タ線５１Ａはデータ線駆動回路８１に電気的に接続され
ている。画素トランジスタ４０のゲート電極４３Ａは、
走査線４３Ｂを介して走査線駆動回路８０に電気的に接
続され、不純物領域４１Ａは補助容量２０の下部電極層
２１および液晶容量６０と電気的に接続され、不純物領
域４１Ｂはデータ線５１Ａを介してデータ線駆動回路８
１に電気的に接続されている。補助容量２０の上部電極
層２３Ｂは、補助容量線２３Ｃに電気的に接続されてい
る。

【００３１】次に、このように構成された液晶表示装置
１０の動作について説明する。図２において、走査線駆
動回路８０により、所定の周期毎に１つの走査パルスが
走査電圧として、各走査線４３Ｂ毎に印加される。この
とき、走査電圧がゲート電極４３Ａに印加された画素ト
ランジスタ４０は、オン状態になり、不純物領域４１
Ａ, ４１Ｂ間が導通する。次に、オン状態にある画素ト
ランジスタ４０の不純物領域４１Ｂ, ４１Ａを通じて、
データ線駆動回路８１によりデータ電圧が液晶容量６０
に印加されて、液晶容量６０の液晶層６１を構成してい
る液晶分子の配列状態が制御される。このとき、液晶容
量６０には電荷が蓄積されるが、蓄積された電荷は補助
容量２０により一定時間安定する。このように、液晶表
示装置１０の液晶層６１を構成する液晶分子の配列状態
が、画素毎に制御されることにより、光の透過が制御さ
れて画像が表示される。

【００３２】次に、図３〜図１７および図１, 図２を参
照して液晶表示装置１０の製造方法について説明する。
なお、図３〜図１７の各図において、（Ａ）は（Ｂ）の
Ａ−Ａ矢視方向の断面図、（Ｂ）は平面図をそれぞれ表
している。

【００３３】まず、図３（Ａ）, （Ｂ）に示したよう
に、例えばガラスよりなる透明基板１１を用意する。こ
の透明基板１１の上に、例えばガスとしてモノシラン
（ＳｉＨ ₄）のみを用いた減圧ＣＶＤ（Chemical Vapor
Deposition ）法により、例えば厚さ１００ｎｍのポリ
シリコン膜を全面に成膜する。ポリシリコン膜を成膜し
た後に、ポリシリコン膜の電気抵抗値を下げるために、
リンあるいはボロン（Ｂ）等、例えばリンを添加するこ
とにより導電膜２１Ａを全面に形成する。

【００３４】次に、図４（Ａ）, （Ｂ）に示したよう
に、例えばフォトリソグラフィ法により、導電膜２１Ａ
にパターニングを施し、下部電極層２１とする。なお、
下部電極層２１のパターンは画素毎に独立させなければ
いけない。

【００３５】続いて、図５（Ａ）, （Ｂ）に示したよう
に、例えば熱酸化法または減圧ＣＶＤ法により、例えば
厚さ１０ｎｍのシリコン酸化膜よりなる誘電体膜２２Ａ
と、例えばＣＶＤ法あるいはＰＶＤ（Physical Vapor D
eposition ）法により、高融点金属、例えば厚さ１００
ｎｍのタングステンよりなる金属膜２３を全面に順次成
膜する。

【００３６】次いで、図６（Ａ）, （Ｂ）に示したよう
に、例えばフォトリソグラフィ法により誘電体膜２２Ａ
および金属膜２３にパターニングを施し、それぞれを誘
電体膜２２、および上部電極層２３Ｂと補助容量線２３
Ｃよりなる金属膜パターン２３Ａとする。以上のように
して、下部電極層２１，誘電体膜２２および上部電極層
２３Ｂからなる補助容量２０が形成される。

【００３７】なお、補助容量２０は、画素トランジスタ
４０の下方に位置するだけでなく、走査線４３Ｂあるい
はデータ線５１Ａのうちの少なくとも一方の下方に位置
するように設けてもよい。また、金属膜パターン２３Ａ
のパターンの形状としては、図１８, 図１９に示すよう
な形状としてもよい。すなわち、上部電極層２３Ｂが、
補助容量線２３Ｃを介して、少なくとも１つの隣接する
画素の上部電極層と接続されるものであればよい。

【００３８】次に、図７（Ａ）, （Ｂ）に示したよう
に、例えばＣＶＤ法により、例えば厚さ６００ｎｍのＰ
ＳＧ膜よりなる層間絶縁膜３０Ａを全面に形成する。

【００３９】続いて、図８（Ａ）, （Ｂ）に示したよう
に、化学的機械的研磨（Chemical Mechanical Polishin
g ）法により層間絶縁膜３０Ａを平坦化して、厚さ４０
０ｎｍ以上、例えば厚さ４００ｎｍの層間絶縁膜３０と
する。なお、層間絶縁膜の厚さを４００ｎｍ以上とする
のは、補助容量２０の上部電極層２３Ｂと、この補助容
量２０の上に位置する画素トランジスタ４０の不純物領
域４１Ａ, ４１Ｂとの間で寄生容量が発生することを抑
制するためである。

【００４０】次いで、例えばフォトリソグラフィ法によ
り、層間絶縁膜３０に下部電極層２１に達する接続孔３
０ａを形成する。接続孔３０ａを形成した後、図９に示
したように、層間絶縁膜３０の上に、例えばＣＶＤ法に
より、１００ｎｍ〜６００ｎｍ、例えば２００ｎｍのポ
リシリコンよりなる導電膜３１Ａを接続孔３０ａの内径
の半分程度の膜厚で形成する。なお、導電膜３１Ａのポ
リシリコンに、電気抵抗を下げるためにリン等の不純物
を添加してもよい。

【００４１】このとき、導電膜３１Ａの接続孔３１ａの
近傍では凹部が形成される。よって、図１０（Ａ）,
（Ｂ）に示したように、この凹部が形成されずに、接続
孔３０ａが完全にポリシリコンにより埋められると共
に、この接続孔３０ａを含む層間絶縁膜３０の表面が平
坦となるように、導電膜３１Ａをドライエッチングでエ
ッチバックを行い、接続電極３１を形成する。なお、接
続孔３０ａを形成し、この接続孔３０ａにポリシリコン
を埋め込む一連の方法は、後で透明電極５３を積層する
のを容易にするために行うものであり、いわゆるビアフ
ィルポリシリコン（bia fill poly-Si）と呼ばれる技術
である。

【００４２】続いて、図１１（Ａ）, （Ｂ）に示したよ
うに、層間絶縁膜３０の上に、例えば減圧ＣＶＤ法によ
り厚さ５０ｎｍのポリシリコンよりなる導電膜を成膜
し、この導電膜に例えばフォトリソグラフィ法を施すこ
とにより半導体層４１を形成する。次に、図１２
（Ａ）, （Ｂ）に示したように、例えば熱酸化法または
ＣＶＤ法により、厚さ３０ｎｍのシリコン酸化膜よりな
る絶縁膜、例えばＣＶＤ法により厚さ３００ｎｍのポリ
シリコンよりなる導電膜を順次成膜し、これら絶縁膜と
導電膜に、例えばフォトリソグラフィ法を施すことによ
り、ゲート絶縁膜４２,ゲート電極４３Ａおよび走査線
４３Ｂを形成する。次いで、ゲート電極４３Ａをマスク
として、半導体層４１に、例えばイオン注入法により、
リンを添加して、画素トランジスタ４０のソース・ドレ
イン領域である不純物領域４１Ａ，４１Ｂを形成する。
以上のようにして、不純物領域４１Ａ, ４１Ｂが形成さ
れた半導体層４１，ゲート絶縁膜４２およびゲート電極
４３Ａよりなる画素トランジスタ４０が形成される。

【００４３】続いて、図１３（Ａ）, （Ｂ）に示したよ
うに、例えばＣＶＤ法により、例えば厚さの３００ｎｍ
ＰＳＧ膜よりなる層間絶縁膜５０を形成する。次に、こ
の層間絶縁膜５０を形成した後に、例えばフォトリソグ
ラフィ法により、層間絶縁膜５０に、画素トランジスタ
４０の不純物領域４１Ｂに達する接続孔５０ａを設け
る。

【００４４】次いで、図１４（Ａ）, （Ｂ）に示したよ
うに、接続孔５０ａに、例えばＰＶＤ法によりアルミニ
ウムよりなる金属膜を成膜し、この金属膜を例えばフォ
トリソグラフィ法によりパターニングを施すことにより
配線５１を形成する。

【００４５】次に、図１５（Ａ）, （Ｂ）に示したよう
に、例えばＣＶＤ法により、例えば厚さ３００ｎｍのＰ
ＳＧ膜よりなる層間絶縁膜５２を形成する。続いて、図
１６（Ａ）, （Ｂ）に示したように、例えばフォトリソ
グラフィ法により、層間絶縁膜５０, ５２で接続孔３０
ａと対向する位置に接続孔５２ａを形成する。

【００４６】接続孔５２ａを形成した後に、図１７
（Ａ）, （Ｂ）に示したように、厚さ３０ｎｍ〜２００
ｎｍ、例えば５０ｎｍの酸化インジウム錫（Indium Tin
Oxide：ＩＴＯ）よりなる透明導電膜を形成する。この
透明導電膜に、例えばフォトリソグラフィ法によりパタ
ーニングを行うことにより、透明電極５３を形成する。
以上のようにして、液晶駆動基板１０Ａが形成される。

【００４７】次いで、例えばガラスよりなる透明基板７
１の上に酸化インジウム錫（IndiumTin Oxide：ＩＴ
Ｏ）よりなる透明電極７２が形成された対向基板１０Ｂ
を用意する。続いて、この対向基板１０Ｂと、前述のよ
うにして形成された液晶駆動基板１０Ａとをそれぞれの
基板に形成された透明電極７２，５３を対向させて、図
示しないスペーサやシール材を間にして所定の間隔で配
置する。最後に、液晶駆動基板１０Ａと対向基板１０Ｂ
との間に、図示しない微細孔より液晶材料を注入して液
晶層６１を形成し、この液晶材料を注入した微細孔を、
例えばエポキシ樹脂で封止すると、図１に示した液晶表
示装置１０が完成する。

【００４８】次に、このように構成された液晶表示装置
１０の効果について説明する。

【００４９】前述（図２１）のように、液晶表示装置の
補助容量が液晶駆動基板の面内に平行な方向において、
画素トランジスタを避ける位置に設けると、光の透過領
域の占める面積が小さくなってしまう。これに対して、
本実施の形態の液晶表示装置１０では、補助容量２０を
画素トランジスタ４０の下方位置に設けるようにしたの
で、補助容量２０が画素トランジスタ４０の下方位置だ
けではなく、走査線４３Ｂあるいはデータ線５１Ａのう
ち少なくとも一方の下方位置にも設けられて、十分な容
量の大きさが確保されると共に、光の透過領域の面積が
拡大される。また、補助容量２０の上部電極層２３Ｂが
遮光性を有する高融点金属により形成することにより、
透明基板１１側からの光が画素トランジスタ４０の半導
体層４１に入射されなくなり、画素トランジスタ４０の
特性の変動が抑制される。これにより、液晶表示装置１
０を構成する画素の高密度化および表示装置の高輝度化
を達成することができると共に、電気的特性の向上を図
ることができる。

【００５０】ちなみに、本出願人と同一の出願人は、補
助容量の上部電極層が、層間絶縁膜に形成された接続電
極を介して、画素トランジスタの不純物領域と接続され
る構造の液晶表示装置を提案している（特願２０００−
０３９６８９）。図２０は、この液晶表示装置２００の
断面構成を表すものである。補助容量２２０の下部電極
層２２１は、遮光性が高く、電気抵抗が小さい高融点金
属、例えばタングステンよりなると共に、下部電極層と
同一層上に形成された補助容量線(図示せず)を介して、
隣接する画素の下部電極層と接続された共通電極となっ
ている。一方、上部電極層２２３は、層間絶縁膜２３０
の接続孔２３０ａに形成された接続電極２３１を介し
て、画素トランジスタ２４０の半導体層２４１に形成さ
れた、不純物領域２４１Ａと接続される。

【００５１】これに対して、本実施の形態の液晶表示装
置１０では、隣接する画素との共通電極となる上部電極
層２３Ｂを間にして、透明基板１１側の下部電極層２１
が画素トランジスタ４０の不純物領域４１Ａと接続さ
れ、補助容量２０と画素トランジスタ４０の距離が長く
なるので、これらの間の寄生容量が抑えられて、画素ト
ランジスタ４０の特性がより安定する。また、上部電極
層２３Ｂに高融点金属を用いると、例えばタングステン
は、電気抵抗が小さいので、隣接する画素の画素トラン
ジスタがオンになることにより生じる共通電極の電位の
変動が抑制されると共に、これにより更に画素トランジ
スタ４０の特性が安定することになる。従って、本実施
の形態の液晶表示装置１０では、更に電気的特性が向上
する。

【００５２】加えて、先願では、下部電極層２１に高融
点金属を用いると、その上に良質なゲート絶縁膜を形成
することが困難であったが、本実施の形態では、上部電
極層２３Ｂに高融点金属を用いたのでそのような困難は
解消される。従って、本実施の形態の液晶表示装置１０
の製造方法では、製造プロセスの整合性が良好になると
共に、高品質の液晶表示装置１０を製造することができ
る。

【００５３】以上、実施の形態を挙げて本発明を説明し
たが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではな
く、種々変形が可能である。例えば、補助容量２０の下
部電極層２１をガスとしてモノシランを用いた減圧ＣＶ
Ｄによりポリシリコンを成膜し、この成膜されたポリシ
リコンにリンやボロンを添加することにより形成した
が、ガスとしてモノシランとホスフィン（ＰＨ₃）等を
同時に用いたＣＶＤ法により形成してもよい。

【００５４】また、下部電極層２１に、ポリシリコンを
用いたが、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、例えば
タングステン、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）等
の高融点金属、あるいは、これらの高融点金属の化合物
を用いてもよい。また、上部電極層２３Ｂに、高融点金
属であるタングステンを用いたが、例えばチタン、モリ
ブデン等の他の高融点金属、これらの高融点金属の化合
物、ポリシリコン、アモルファスシリコン等の半導体、
あるいは高融点金属と半導体よりなる積層膜を用いても
よい。加えて、誘電体膜２２をシリコン酸化膜により形
成したが、シリコン窒化膜（Ｓｉ₃Ｎ₄）により形成し
てもよい。

【００５５】更にまた、層間絶縁膜３０を化学的機械的
研磨法により平坦化を行ったが、この平坦化は行わなく
てもよい。加えてまた、接続孔３１ａに、いわゆるビア
フィルポリシリコンと呼ばれる技術を用いることによ
り、導電膜３１Ａを平坦化して接続電極３１を形成した
が、この技術を用いて導電膜３１Ａを平坦化することは
省略してもよい。

【００５６】更に加えて、上部電極層２３Ｂを、隣接す
る画素の上部電極層２３Ｂと接続される補助容量線２３
Ｃを介して接地するようにしたが、接地しなくてもよ
い。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の液晶表示
装置およびその製造方法によれば、補助容量が画素トラ
ンジスタの略下方に位置し、十分な容量の大きさが確保
されると共に、光の透過領域の面積が拡大される。ま
た、補助容量の上部電極層を遮光性を有する高融点金属
により形成することにより、透明基板側からの光が画素
トランジスタの半導体層に入射しなくなり、画素トラン
ジスタの特性の変動が抑制される。従って、液晶表示装
置を構成する画素の高密度化および表示装置の高輝度化
を達成することができると共に、電気的特性の向上を図
ることができる。

【００５８】更に、隣接する画素との共通電極となる上
部電極層を間にして、透明基板側の下部電極層を画素ト
ランジスタの不純物領域と接続し、補助容量と画素トラ
ンジスタとの距離が長くなるので、これらの間に発生す
る寄生容量が抑制されて、画素トランジスタの特性がよ
り安定する。また、上部電極層に高融点金属を用いる
と、電気抵抗が小さいので、隣接する画素の画素トラン
ジスタがオンになることにより生じる共通電極の電位の
変動が抑制されると共に、これにより、更に画素トラン
ジスタの特性が安定することになる。従って、更に電気
的特性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の１
つの画素の形成領域の断面構成図である。

【図２】図１に示した液晶表示装置の回路構成を表す図
である。

【図３】図１に示した液晶表示装置の製造する方法を説
明するための工程図である。

【図４】図３に続く工程を説明するための工程図であ
る。

【図５】図４に続く工程を説明するための工程図であ
る。

【図６】図５に続く工程を説明するための工程図であ
る。

【図７】図６に続く工程を説明するための工程図であ
る。。

【図８】図７に続く工程を説明するための工程図であ
る。

【図９】図８に続く工程を説明するための工程図であ
る。

【図１０】図９に続く工程を説明するための工程図であ
る。

【図１１】図１０に続く工程を説明するための工程図で
ある。

【図１２】図１１に続く工程を説明するための工程図で
ある。

【図１３】図１２に続く工程を説明するための工程図で
ある。

【図１４】図１３に続く工程を説明するための工程図で
ある。

【図１５】図１４に続く工程を説明するための工程図で
ある。

【図１６】図１５に続く工程を説明するための工程図で
ある。

【図１７】図１６に続く工程を説明するための工程図で
ある。

【図１８】補助容量の上部電極層と補助容量ラインの変
形例を表す平面図である。

【図１９】補助容量の上部電極層と補助容量ラインの変
形例を表す平面図である。

【図２０】比較例としての液晶表示装置の構成を表す図
である。

【図２１】従来の液晶表示装置を説明するための断面図
および平面図である。

【符号の説明】

１０・・・液晶表示装置、１０Ａ・・・液晶駆動基板、１０
Ｂ・・・対向基板、１１, ７１・・・透明基板、２０・・・補
助容量、２１・・・下部電極層、２１Ａ, ３１Ａ・・・導電
膜、２２, ２２Ａ・・・誘電体膜、２３・・・金属膜、２３
Ａ・・・金属膜パターン、２３Ｂ・・・上部電極層、２３Ｃ
・・・補助容量線、３０, ３０Ａ, ５０,５２・・・層間絶
縁膜、３１・・・接続電極、３０ａ, ５０ａ, ５２ａ・・・
接続孔、４０・・・画素トランジスタ、４１・・・半導体
層、４２・・・ゲート絶縁膜、４３Ａ・・・ゲート電極、４
３Ｂ・・・走査線、５１・・・配線、５１Ａ・・・データ線、
５３, ７２・・・透明電極、６０・・・液晶容量、６１・・・
液晶層、８０・・・走査線駆動回路、８１・・・データ線駆
動回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の電極層、誘電体膜および第２の電
極層の積層構造からなり、透明基板の上に設けられた補
助容量と、この補助容量を覆うようにして透明基板の上に形成され
た第１の層間絶縁膜と、この第１の層間絶縁膜に形成された第１の接続孔に埋設
されると共に、前記補助容量の第１の電極層に電気的に
接続された接続電極と、前記第１の層間絶縁膜の上に設けられると共に、不純物
領域が前記接続電極を介して補助容量の第１の電極層と
電気的に接続された画素トランジスタとを備えたことを
特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記補助容量が、前記画素トランジス
タ、前記画素トランジスタに接続された走査線および前
記画素トランジスタに接続されたデータ線のうちの少な
くとも１つと透明基板との間の領域に設けられたことを
特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記補助容量の第２の電極層は、補助容
量線を介して、前記補助容量を含む画素と隣接する少な
くとも１つの画素の第２の電極層と接続されたことを特
徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記補助容量の第２の電極層は、遮光性
を有する高融点金属膜、または前記高融点金属膜と半導
体膜との積層膜であることを特徴とする請求項１記載の
液晶表示装置。
【請求項５】前記高融点金属膜は、タングステン、チ
タン、モリブデン、あるいはこれらの金属の化合物より
なることを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置。
【請求項６】前記半導体膜は、ポリシリコンあるいは
アモルファスシリコンよりなることを特徴とする請求項
４記載の液晶表示装置。
【請求項７】前記第１の層間絶縁膜の上に、前記画素
トランジスタを覆うようにして、第２の層間絶縁膜が形
成されると共に、この第２の層間絶縁膜に、第２の接続
孔が設けられ、この第２の接続孔に前記画素トランジス
タの不純物領域と電気的に接続される透明電極が形成さ
れたことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項８】前記第２の接続孔は、第１の接続孔に対
向する位置に設けられたことを特徴とする請求項７記載
の液晶表示装置。
【請求項９】透明基板の上に、第１の電極層、誘電体
膜および第２の電極層の積層構造からなる補助容量を設
ける工程と、前記補助容量を覆うようにして透明基板の上に第１の層
間絶縁膜を形成する工程と、前記第１の層間絶縁膜に第１の接続孔を形成する工程
と、接続電極を前記第１の接続孔に埋設させると共に、前記
補助容量の第１の電極層と電気的に接続させる工程と、画素トランジスタを前記第１の層間絶縁膜の上に設ける
と共に、前記画素トランジスタの不純物領域を前記接続
電極を介して補助容量の第１の電極層と電気的に接続さ
せる工程とを含むことを特徴とする液晶表示装置の製造
方法。
【請求項１０】前記補助容量を設ける工程において、
前記補助容量を、前記画素トランジスタ、前記画素トラ
ンジスタに接続される走査線および前記画素トランジス
タに接続されるデータ線のうちの少なくとも１つと透明
基板との間の領域に設けることを特徴とする請求項９記
載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１１】前記補助容量を設ける工程において、
前記補助容量の第２の電極層を、補助容量線を介して、
前記補助容量を含む画素と隣接する少なくとも１つの画
素の第２の電極層と接続させることを特徴とする請求項
９記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１２】更に、第１の層間絶縁膜の上に、画素
トランジスタを覆うようにして、第２の層間絶縁膜を形
成する工程と、前記第２の層間絶縁膜に、第２の接続孔を設けると共
に、前記第２の接続孔に、前記接続電極を介して前記画
素トランジスタの不純物領域と電気的に接続する透明電
極を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項９記
載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１３】前記第２の接続孔を、第１の接続孔に
対向する位置に設けることを特徴とする請求項１２記載
の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１４】前記補助容量の第２の電極層を、遮光
性を有する高融点金属膜、または前記高融点金属膜と半
導体膜との積層膜とすることを特徴とする請求項９記載
の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１５】前記高融点金属膜を、タングステン、
チタン、モリブデン、あるいはこれらの金属の化合物に
より形成することを特徴とする請求項１４記載の液晶表
示装置の製造方法。
【請求項１６】前記半導体膜を、ポリシリコンあるい
はアモルファスシリコンにより形成することを特徴とす
る請求項１４記載の液晶表示装置。