JP2003307749A

JP2003307749A - 液晶表示装置およびその製造方法

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Publication number: JP2003307749A
Application number: JP2002115417A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Biwa; 哲夫枇杷
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-04-17
Filing date: 2002-04-17
Publication date: 2003-10-31
Anticipated expiration: 2022-04-17
Also published as: JP4064145B2

Abstract

(57)【要約】【課題】化学機械研磨時に研磨表面のパターン依存に
よって発生する不均一性を改善し、画質の低下を抑えた
液晶表示装置を提供する。【解決手段】石英ガラス基板１０上に導電性遮光膜１
１、層間絶縁膜１２、多結晶Ｓｉ膜１３、ゲート絶縁膜
１４およびゲート配線１５からなる薄膜トランジスタが
設けられ、上記薄膜トランジスタと画素電極２４との間
に、信号配線１７、引き出し電極１８および導電性遮光
層２０がマトリクス状に配置された領域を有する中間層
が設けられている。この中間層には、マトリクス状に配
置された上記信号配線１７の間を埋め込む第１の層間絶
縁膜１９と、第１の層間絶縁膜および信号配線１７と画
素電極２４との間に第２の層間絶縁膜２３とが設けられ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置およ
びその製造方法に関するものであり、特に、画素電極駆
動用の薄膜トランジスタと、画素電極との間に信号配線
などがマトリクス状に配置された領域を有する液晶表示
装置に適用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、平面型ディスプレイと
して現在広く用いられている。この液晶表示装置におけ
る画素電極駆動用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）とし
て、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）ＴＦＴや多結晶
ＳｉＴＦＴなどが多く用いられている。

【０００３】また、このような液晶表示装置は、上記Ｔ
ＦＴとその上層に配置されている画素電極との間の位置
に、各種配線が設けられている。即ち、画素電極は、上
記各種配線の上層に配置されている。従って、画素電極
表面の平坦性は、ＴＦＴや各種配線などの影響によって
悪くなっている。

【０００４】上述のように画素電極表面の平坦性が悪く
なっていると、単一のパネル内の液晶層中において、液
晶の厚みが異なってしまう。そのため、画素電極間の電
圧と透過率との関係を示すＶＴ特性が均一でなくなり、
透過率が単一の画素内で不均一になってしまう。すなわ
ち、画素電極の下地の影響によって画素電極の表面が十
分に平坦でないことから、単一のパネルにおいてその位
置によって液晶の厚みが異なってしまう。これによっ
て、単一パネル内で上記ＶＴ特性に差が生じ、同一電圧
での透過率が厚みの異なる箇所で異なるため、表示画質
に悪影響を及ぼしてしまう。

【０００５】ところで、近年の液晶表示装置では、例え
ばプロジェクタのように大光量下での使用が増加してい
る。そして、光を透過する領域の比率をより高くした、
より明るい液晶表示装置への要望が高まっている。ま
た、液晶表示装置の超小型化あるいは超高精細化につい
ても望まれている。このような液晶表示装置の改良に
は、上記ＶＴ特性の均一化がより必要となる。そのた
め、液晶表示装置においては、一般に化学機械研磨（Ｃ
ＭＰ）法によって、画素電極下の層（中間層）の平坦化
がなされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記化
学機械研磨法によって画素電極下の層（中間層）の平坦
化を行うと、画素電極下に配されたＴＦＴや各種の重な
る配線の影響で上記中間層の表面には段差が生じている
ため、化学機械研磨を均一に行うことができないという
問題が発生する。

【０００７】すなわち、例えば液晶パネルにおいて、信
号配線などがマトリクス状に配置されている画素領域
（マトリクス領域）と周辺回路領域との間の領域である
画素外周領域では、ＴＦＴや各種の重なる配線が少なく
なるため、他の領域と段差が生ずる。この段差によっ
て、化学機械研磨時に用いる研磨パッドの弾力による研
磨面の圧力や塗布される研磨剤の量が不均一になり、上
記画素外周領域に近接した上記画素領域の一部の研磨は
他の画素領域よりも大きくなる。これによって、上記画
素外周領域および上記画素外周領域に近接した画素領域
内の周辺領域では、他の領域と比較して残留層厚が薄く
なってしまう。さらに、各々の画素電極についても、画
素電極の周辺部と中央部とで段差が生じているため、同
様に研磨が不均一に行われる。そのため、良好な研磨が
実施できず、上記中間層の平坦化を行うことができな
い。

【０００８】このような化学機械研磨の不均一性を改善
するための一例として、研磨布の硬質化が挙げられる。
しかしながら、研磨布を硬質化すると段差間の平坦化を
行うことは可能であるものの、ウエハ内に研磨バラツキ
が生じてしまう。

【０００９】また、化学機械研磨の不均一性を改善する
ための他の例として、研磨ヘッド、研磨プレート等の回
転スピード、研磨時の圧力などの研磨条件をパターン形
状や段差に応じて個々に最適化する方法がある。しかし
ながら、この方法は精密な技術を要し、手間もかかると
いう問題点を有している。

【００１０】従って、本発明は上述の問題点に鑑みなさ
れたものであり、その目的は、化学機械研磨時に研磨表
面のパターン依存によって発生する不均一性、特に、上
記画素外周領域の内側に向けて発生する不均一性を改善
し、画質低下を抑えることのできる液晶表示装置及びそ
の製造方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の液晶表示装置は、基板表面に形成されて
いる画素電極駆動用の薄膜トランジスタと画素電極との
間に、マトリクス状に配置されている信号配線を含んで
なる中間層が設けられている液晶表示装置において、上
記中間層は、マトリクス状に配置された上記信号配線間
を埋め込む第１の層間絶縁膜と、上記画素電極と上記第
１の層間絶縁膜および上記信号配線との間に設けられて
いる第２の層間絶縁膜とを有していることを特徴として
いる。

【００１２】即ち、本発明に係る液晶表示装置は、画素
電極と薄膜トランジスタの間に位置する中間層におい
て、上記中間層内にマトリクス状に形成された信号配線
同士の間を埋め込むように第１の層間絶縁膜が設けられ
ている。そして、上記中間層には、さらに、上記信号配
線およびその間を埋め込む上記第１の層間絶縁膜と、上
記画素電極との間に、第２の層間絶縁膜が設けられてい
る。

【００１３】上記の構成によれば、上記信号配線が設け
られた層は、上記第１の層間絶縁膜で間を埋め込まれる
ことによって、表面の段差を減少させているため、その
表面に設けられる上記第２の層間絶縁膜の平坦化を容易
かつ確実に行うことができる。従って、上記第２の層間
絶縁膜上に形成される画素電極を平坦な面に設けること
ができるため、液晶層の厚みを一定に保つことができ、
ＶＴ特性を均一にして表示画質の向上を図ることができ
る。

【００１４】さらに、上記液晶表示装置は、上記第２の
層間絶縁膜に化学機械研磨を施して平坦化する場合に、
上記段差によって発生する研磨の不均一性を改善するこ
とができ、良好な化学機械研磨を施すことが可能であ
る。

【００１５】即ち、上記の構成によれば、上記第２の層
間絶縁膜は段差の減じられた表面に形成されているた
め、化学機械研磨を行うことによって、より平坦性を増
加させることができる。具体的には、ＴＦＴや各種の重
なる配線が少ない画素外周領域および画素領域内の周辺
領域においても、他の領域と同じ研磨条件で化学機械研
磨を行っても不均一に研磨されることなく、残留膜厚に
差が発生しない。さらに、各々の画素電極についても、
画素電極の周辺部と中央部との間の段差が減少している
ため、均一な研磨を行うことができる。従って、液晶表
示装置全体において、液晶層の層厚を一定に保つことに
貢献でき、より表示画質の向上を図ることができる。

【００１６】上記の液晶表示装置において、上記第１の
層間絶縁膜は、フォトリソグラフィー及びエッチングに
よって形成されていることが好ましい。

【００１７】上記の構成によれば、上記第１の層間絶縁
膜を形成過程において、上記信号配線上に一時的に配さ
れた上記第１の層間絶縁膜を確実に除去できるととも
に、上記信号配線間に設けられた上記第１の層間絶縁膜
は確実に残すことができる。従って、上記第１の層間絶
縁膜と上記信号配線とによって形成された層の表面の段
差を減少させることができる。

【００１８】上記の液晶表示装置において、上記第２の
層間絶縁膜と上記第１の層間絶縁膜および上記信号配線
との間には、もう一つの層間絶縁膜が設けられており、
上記もう一つの層間絶縁膜の前記信号配線を覆う領域に
は導電性遮光層が設けられていることが好ましい。

【００１９】一般に液晶表示装置においては、上記信号
配線と上記画素電極との間には導電性遮光層が設けられ
ている。上記の構成によれば、段差が減じられた第１の
層間絶縁膜上に形成された上記もう一つの層間絶縁膜上
に、導電性遮光層を配することができる。従って、上記
導電性遮光層の遮光性能を向上させることができる。

【００２０】なお、上記もう一つの層間絶縁膜は、０．
５μｍ以下の残留段差レベルに平坦化されていることが
好ましい。これによれば、上記もう一つの層間絶縁膜を
より確実に平坦化させることが可能となり、導電性遮光
層の遮光性能を向上させることができる。

【００２１】上記の液晶表示装置において、上記第１の
層間絶縁膜、上記第２の層間絶縁膜、および上記もう一
つの層間絶縁膜は、ＳｉＯ₂を主成分とすることが好ま
しい。

【００２２】ＳｉＯ₂は、光の可視領域で透明であり、
ＳｉＮのように色が付かないという性質を有している。
さらに、ＳｉＯ₂は比較的誘電率が低いため、配線間の
容量が小さく、信号処理ノイズの影響を少なくすること
ができる。

【００２３】従って、上記の構成によれば、ＳｉＯ₂を
主成分とすることによって、良好な画像表示を行うこと
ができる。また、ＳｉＯ₂を主成分とすれば、層間絶縁
膜に対して化学機械研磨を行う場合に、好適なスラリー
を容易に入手することができる。

【００２４】上記の液晶表示装置において、上記第１の
層間絶縁膜および上記第２の層間絶縁膜は、プラズマＣ
ＶＤ法によって形成されていることが好ましい。

【００２５】上記の構成によれば、プラズマＣＶＤ法
は、段差のある表面に対して優れた埋め込み性を有する
成膜方法であるため、例えば、第１の層間絶縁膜を信号
配線間がマトリクス状に配された表面に対しても、表面
の全ての部分に渡って同じ厚さの膜を形成することがで
きる。

【００２６】また、本発明の液晶表示装置の製造方法
は、基板表面に形成されている画素電極駆動用の薄膜ト
ランジスタと画素電極との間に、マトリクス状に配置さ
れている信号配線を含んでなる中間層が設けられている
液晶表示装置の製造方法において、マトリクス状に配置
されている上記信号配線上に第１の層間絶縁膜を形成
し、続いて上記第１の層間絶縁膜の表面に形成された凸
部を除去した後、第２の層間絶縁膜を形成するステップ
を含むことを特徴としている。

【００２７】即ち、上記液晶表示装置の製造方法におい
ては、第１の層間絶縁膜を形成したときに、その下層の
表面の凹凸を反映して生ずる凸部を除去することによっ
て、段差を減少させている。そして、段差が減少した表
面の上層に第２の層間絶縁膜を形成する。なお、上記凸
部は、具体的に言うと、上記第１の層間絶縁膜におい
て、上記信号配線の上層に配された部分のことである。
従って、ここで「凸部を除去する」とは、上記第１の層間
絶縁膜のうち、上記信号配線の上層に配された部分を除
去することを意味する。なお、上記凸部の除去は、表面
の凹凸を反映した段差を減少させるものであればよく、
上記第１の層間絶縁膜のうち上記信号配線上に配された
部分の一部が残るものであってもよい。

【００２８】上記の構成によれば、上記第１の層間絶縁
膜をマトリクス状に配された上記信号配線同士の間にの
み埋め込むような状態で設けることができ、段差を減少
させることができる。従って、上記第２の層間絶縁膜を
平坦に形成することができるため、画素電極を平坦な表
面上に形成して液晶層の厚みを一定に保ち、画質の低下
を防止することができる。

【００２９】上記の液晶表示装置の製造方法において、
上記第２の層間絶縁膜は化学機械研磨によって平坦化さ
れることを特徴としている。

【００３０】上記の構成によれば、上記第２の層間絶縁
膜は、予め段差が減じられた上記第１の層間絶縁膜上に
成膜されるため、化学機械研磨によってより良好に平坦
化することができる。そして、画素外周領域および上記
画素外周領域に近接した画素領域内の周辺領域につい
て、オーバー研磨を防止することができる。

【００３１】上記の液晶表示装置の製造方法において、
上記凸部の除去は、フォトリソグラフィー及びエッチン
グによって行われることが好ましい。

【００３２】上記の構成によれば、上記第１の層間絶縁
膜を形成する過程において、上記凸部（即ち、上記信号
配線上に一時的に配された上記第１の層間絶縁膜）を確
実に除去できるとともに、上記信号配線間を埋め込むよ
うに設けられた上記第１の層間絶縁膜は確実に残すこと
ができる。

【００３３】上記の液晶表示装置の製造方法において、
上記凸部を除去した後、上記第２の層間絶縁膜を形成す
る前に、もう一つの層間絶縁膜を形成し、上記もう一つ
の層間絶縁膜上に導電性遮光層を形成するステップをさ
らに含むことが好ましい。

【００３４】上記の構成によれば、段差が減じられた第
１の層間絶縁膜上に形成された上記もう一つの層間絶縁
膜上に、導電性遮光層を配することができる。従って、
上記導電性遮光層の遮光性能を向上させることができ
る。そして、上記導電性遮光層の上層には、上記第２の
層間絶縁膜が形成された後、各領域全体に渡って均一に
化学機械研磨を施すことができる。従って、局部的なオ
ーバー研磨を防止することができるため、画素電極とそ
の下層の導電性遮光層とのショートを効果的に防止する
ことができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図１ない
し図１０に基づいて以下に説明する。なお、本発明は以
下の記載に限定されるものではない。

【００３６】本実施の形態における液晶表示装置は、図
１に示すように、石英ガラス基板１０（基板）上にゲー
ト配線１５（薄膜トランジスタ）などにより構成される
画素電極駆動用の多結晶ＳｉＴＦＴ（薄膜トランジス
タ）が設けられている。そして、上記多結晶ＳｉＴＦＴ
の上層には、信号配線１７（信号配線・中間層）および
導電性遮光層２０（導電性遮光層・中間層）などがマト
リクス状に配置された中間層が設けられ、さらに上記中
間層の上層に画素電極２４がマトリクス状に配置されて
いる。上記画素電極２４の上層には、２つの配向膜２５
・２７に挟まれるかたちで液晶層２６が設けられてい
る。なお、上記液晶層２６は、シール材２８によって周
囲を塞がれ、封入されている。上記液晶層２９の上層に
は、透明電極２９およびガラス基板３０が設けられてい
る。

【００３７】そして、上記液晶表示装置は、図２の平面
図に示すように、中央部に画素電極、信号配線がマトリ
クス状に配置された画素領域を有し、最外周には各回路
が設けられた周辺回路領域を有している。そして、上記
画素領域と上記周辺回路領域との間（図２において格子
柄を付した領域）には、画素外周領域が設けられてい
る。

【００３８】上記液晶表示装置の詳細な構成について、
図１を参照して以下に説明する。なお、図１は、図２に
示す液晶表示装置の断面の一部を示したものであり、上
記画素領域、画素外周領域、及び周辺回路領域の全てを
含む部分の断面図である。

【００３９】図１に示すように、上記液晶表示装置にお
いては、遮光領域における石英基板１０上に導電性遮光
膜１１（薄膜トランジスタ）が設けられている。上記導
電性遮光膜１１は、例えば膜厚が５０ｎｍの多結晶Ｓｉ
膜と、例えば膜厚が１００ｎｍのＷＳｉ膜が順次積層さ
れた積層膜からなる。上記導電性遮光膜１１を覆うよう
に、例えばＳｉＯ₂を主成分とした層間絶縁膜１２（薄
膜トランジスタ）が設けられている。上記層間絶縁膜１
２上には、所定形状の多結晶Ｓｉ膜１３（薄膜トランジ
スタ）が設けられ、上記多結晶Ｓｉ膜１３を覆うよう
に、例えばＳｉＯ ₂膜からなるゲート絶縁膜１４（薄膜
トランジスタ）が設けられている。上記ゲート絶縁膜１
４上には、ゲート配線１５（薄膜トランジスタ）が設け
られている。上記多結晶Ｓｉ膜１３中には、ゲート配線
１５に対して自己整合的に、図示されていないソース領
域およびドレイン領域が形成されている。また、上記ゲ
ート配線１５の一部は、図示しないゲート電極を形成し
ている。上記ゲート電極、上記ソース領域および上記ド
レイン領域によって、画素電極駆動用の多結晶ＳｉＴＦ
Ｔが構成されている。上記ドレイン領域の上方の部分に
おけるゲート絶縁膜１４上には電極（図示せず）が設け
られている。上記電極と上記ドレイン領域との間にゲー
ト絶縁膜１４を挟んだ構造によって、保持容量素子が構
成されている。

【００４０】上記ゲート配線１５および上記電極は、例
えば膜厚が１５０ｎｍのリン（Ｐ）がドープされた多結
晶Ｓｉ膜、及び例えば膜厚が１５０ｎｍのＷＳｉ膜が順
次積層された積層膜からなる。上記ゲート配線１５を覆
うように層間絶縁膜１６（中間層）が設けられている。
上記層間絶縁膜１６およびゲート絶縁膜１４の所定部分
には、図示はしていないがコンタクトホールが設けられ
ている。

【００４１】上記導電性遮光膜１１上の遮光領域におけ
る上記層間絶縁膜１６上には、引き出し電極１８（信号
配線・中間層）が設けられ、上記コンタクトホールを通
じて上記多結晶ＳｉＴＦＴのドレイン領域に接続されて
いる。同様に、上記層間絶縁膜１６上には、信号配線１
７（信号配線・中間層）が設けられ、上記コンタクトホ
ールを通じて上記多結晶ＳｉＴＦＴのソース領域に接続
されている。上記引き出し電極１８および上記信号配線
１７は、例えば膜厚が８０ｎｍのＷＳｉ膜、例えば膜厚
が４００ｎｍのＡｌ膜、例えば膜厚が１５０ｎｍのＷＳ
ｉ膜が順次積層された積層膜からなる。なお、上記信号
配線１７は、上記多結晶ＳｉＴＦＴ基板上の画素領域
（マトリクス領域）において、マトリクス状に配されて
いる。

【００４２】上記引き出し電極１８および上記信号配線
１７を覆うように、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）
を原料ガスとして用い、所定部分にプラズマＣＶＤ法に
よって成膜された、例えば膜厚が１００ｎｍのＳｉＮ膜
（図示せず）が設けられている。上記ＳｉＮ膜は、主と
して多結晶Ｓｉ膜１３中に存在するダングリングボンド
を、水素で不活性化して多結晶ＳｉＴＦＴの特性向上を
図るための水素供給源となるものである。

【００４３】上記ＳｉＮ膜上に、例えば７００ｎｍの第
１の層間絶縁膜１９（第１の層間絶縁膜・中間層）が設
けられている。上記第１の層間絶縁膜１９は、例えばＴ
ＥＯＳを原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法によっ
て成膜され、ＳｉＯ₂を主成分とする。上記第１の層間
絶縁膜１９を成膜後、フォトリソグラフィー及びエッチ
ング技術によって上記信号配線１７上に成膜された上記
第１の層間絶縁膜１９の除去を行う。これにより、基板
面上にマトリクス状に配された上記信号配線１７の間の
凹部を埋め込むように、上記第１の層間絶縁膜１９は配
される。すなわち、画素領域における画素電極２４の下
層に相当する領域と、画素外周領域とに上記第１の層間
絶縁膜１９は形成される。従って、上記信号配線１７が
配される基板表面の段差が減少する。

【００４４】そして、このようにして段差が減少された
上記第１の層間絶縁膜１９の上層には、さらに層間絶縁
膜２１（もう一つの層間絶縁膜・中間層）が設けられて
いる。上記層間絶縁膜２１は、例えば１５００ｎｍの層
厚になるように形成され、例えば化学機械研磨などによ
って段差が０．５μｍ以下に平坦化されている。これに
よれば、上記層間絶縁膜２１上に配される導電性遮光層
２０（導電性遮光層・中間層）を平坦化された表面に形
成することができ、遮光性の向上に貢献する。

【００４５】上記層間絶縁膜２１の上層に、所定のパタ
ーニングによって設けられている上記導電性遮光層２０
は、コンタクトホール２２（中間層）を通じて引き出し
電極１８と接続されている。上記導電性遮光層２０は、
例えば膜厚が１２５ｎｍのＴｉＷ膜からなる。上記導電
性遮光層２０と上記引き出し電極１８との、また、上記
導電性遮光層２０と上記信号配線１７との組み合わせに
よって、上方からの入射光に対して、画素開口領域以外
の全ての領域の遮光がなされている。上記導電性遮光層
２０は上記引き出し電極１８と接続されて所定の共通電
位に接続される。

【００４６】上記導電性遮光層２０を覆うように、第２
の層間絶縁膜２３（第２の層間絶縁膜・中間層）が設け
られている。上記第２の層間絶縁膜２３は、例えば、Ｔ
ＥＯＳを原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法によっ
て、ＳｉＯ₂主成分として１０００ｎｍの厚さに成膜さ
れる。そして、化学機械研磨によって３００ｎｍの膜厚
になるように平坦化される。また、上記引き出し電極１
８上の所定部分における上記第２の層間絶縁膜２３上に
は図示しないコンタクトホールが設けられている。

【００４７】なお、上記液晶表示装置において、ゲート
絶縁膜１４上にゲート配線１５が設けられた多結晶Ｓｉ
ＴＦＴ基板の上層であり、かつ画素電極２４の下層に位
置する層を中間層と称する。即ち、上記中間層は、具体
的には第１の層間絶縁膜１９、層間絶縁膜２１および第
２の層間絶縁膜２３によって構成され、また、上記中間
層内には、信号配線１７、引き出し電極１８および導電
性遮光層２０などがマトリクス状に配されている。そし
て、上記３つの層間絶縁膜１９・２１・２３の材質は、
絶縁素材であれば特に限定されるものではないが、本実
施の形態においては、ＳｉＯ₂を主成分としている。

【００４８】上記第２の層間絶縁膜２３上には、このコ
ンタクトホールを通じて上記引き出し電極１８と透明の
画素電極２４が設けられている。上記画素電極２４は、
例えば膜厚が１２０ｎｍのＩＴＯからなる。上記画素電
極２４を覆うように液晶の配向膜２５が設けられてい
る。

【００４９】上述のように構成された多結晶ＳｉＴＦＴ
基板と、ガラス基板３０の上に対向電極として設けられ
た透明電極２９および液晶の配向膜２７を順次積層した
ものとの間に液晶２６が封入されている。なお、上記液
晶２６は、シール材２８によって周囲を塞がれることに
よって、封入されている。

【００５０】続いて、上述のように構成された液晶表示
装置の製造方法について、その製造工程順に以下に説明
する。図３から図１０は、上記液晶表示装置の各製造工
程における液晶表示装置の構成を示す断面図である。

【００５１】まず、図３に示すように、石英ガラス基板
１０上に多結晶Ｓｉ膜およびＷＳｉ膜を順次積層して成
膜した後、上記２つの膜をパターニングして導電性遮光
膜１１を形成する。次に、例えばＣＶＤ法によって基板
全面にＳｉＯ₂膜からなる層間絶縁膜１２を成膜する。
続いて、例えばＣＶＤ法によって基板全面に多結晶Ｓｉ
膜１３を成膜した後、上記多結晶Ｓｉ膜１３をパターニ
ングする。その後、例えばＣＶＤ法によって基板全面に
ＳｉＯ₂を主成分とするゲート絶縁膜１４を成膜した
後、上記ゲート絶縁膜１４を所定形状にパターニングす
る。続いて、基板全面にリン（Ｐ）がドープされた多結
晶Ｓｉ膜およびＷＳｉ膜を順次成膜した後、上記２つの
膜をパターニングしてゲート配線１５および容量素子用
の電極を形成する。次に、例えばＣＶＤ法によって基板
全面にＳｉＯ２を主成分とする層間絶縁膜１６を成膜す
る。そして、上記層間絶縁膜１６およびゲート絶縁膜１
４の所定部分をエッチング除去して、コンタクトホール
（図示せず）を形成する。その後、基板全面にＴｉＷ
膜、Ａｌ膜およびＴｉＷ膜を順次積層して成膜した後、
上記３つの膜をパターニングして信号配線１７を形成す
る。上述の製造方法によって、図３に示す構成を有する
多結晶ＳｉＴＦＴ基板およびその上に位置する信号配線
１７が作成される。

【００５２】続いて、例えばプラズマＣＶＤ法によって
基板全面に図示しないＳｉＮ膜を形成する。その後、図
４に示すように、例えばＴＥＯＳを原料ガスとして用い
たプラズマＣＶＤ法によって基板全面にＳｉＯ₂を主成
分とする第１の層間絶縁膜１９を上記信号配線１７が覆
われるように成膜する。この時基板表面は、プラズマＣ
ＶＤ法によって、一様に同じ厚さになるようにＳｉＯ₂
が成膜されるため、図４に示すように信号配線１７上に
段差が生じている。

【００５３】従って、上記の段差を減じるために、上記
第１の層間絶縁膜１９の信号配線１７上に配された部分
（即ち、凸部）のみを、例えばフォトリソグラフィーお
よびエッチングによって除去する。これによって、上記
第１の層間絶縁膜１９は、上記信号配線１７間に成膜さ
れた部分、即ち、上記画素領域おける開口領域および上
記画素外周領域を残してパターニングされ、図５に示す
ように段差が減じられる。上記の方法により、確実に凸
部である信号配線上部の層間絶縁膜１９のみを除去する
ことができ、効果的に段差を減少させることができる。

【００５４】続いて、上記画素外周領域および周辺回路
領域の所定部分をパターニングし、引き出し電極１８を
形成する。その後、例えばＴＥＯＳを原料ガスとして用
いたプラズマＣＶＤ法によって基板全面にＳｉＯ２を主
成分とする層間絶縁膜（もう一つの層間絶縁膜）２１を
１５００ｎｍの厚さになるように成膜する。そして、上
記層間絶縁膜２１の所定部分をエッチングすることによ
ってコンタクトホール２２を形成する。

【００５５】次に導電性遮光層２０を成膜し、図７に示
すように、画素開口領域以外の領域全ての遮光が成され
るようにパターニングを行う。なお、上記導電性遮光層
２０は、コンタクトホール２２を通じて引き出し電極１
８と接続されている。続いて、図８に示すように、上記
導電性遮光層２０を覆うように第２の層間絶縁膜２３を
成膜する。

【００５６】そして、上記第２の層間絶縁膜２３は、化
学機械研磨によって平坦化される。上記化学機械研磨
は、例えばＩＰＥＣ社４７２を用いて、以下に示す研磨
布、ＣＭＰ研磨クロス、スラリーを使用する。研磨布：
ＩＣ-１４００-０５０Ａ２（ロデールニッタ製）、ＣＭ
Ｐ研磨クロス：supremeＲＮ-Ｈ２４ＰＪ、スラリー：セ
ミスパース１２（キャボット製セミスパース２５の１／
２希釈品）。

【００５７】なお上記化学機械研磨の研磨条件は、例え
ば以下のように設定することが好ましい。研磨液流量：Pompl＝１５０sccm、研磨ヘッド圧力：pre
ss ＝８．０psi，Backpress＝２．５psi、回転数：Car
r ＝３２rpm，Platen ＝２８rpm、遥動幅：osc star
t＝１７０ｍｍ、osc end＝１６５ｍｍ、標準研磨レー
ト：フラットモニター；３００ｎｍ／分、実試料；５０
０ｎｍ／分また、研磨時間は上記第２の層間絶縁膜２３を３００ｎ
ｍの厚さにする場合、１分２０秒とすることが好まし
い。なお、上記化学機械研磨に使用する研磨布ＩＣ-１
４００は、弾力性を有するクロス２枚を貼り合わせた二
層構造をしている。これによれば、例えば単層の研磨布
であるＩＣ-１０００を使用した場合と比較して、均一
な研磨を施すことができる。

【００５８】上述の研磨条件にて、上記第２の層間絶縁
膜の化学機械研磨を実施すれば、基板全面に対して均一
な研磨を実施することができるとともに、上記画素外周
領域および上記画素外周領域に近接した領域のオーバー
研磨を防止することができる。そのため、上記液晶表示
装置の基板全面において液晶層２６の厚みを一定にし、
表示画質の向上を図ることができる。また、画素電極２
４とその下層に位置する導電性遮光層２０とのショート
を防止することも可能である。

【００５９】上記化学機械研磨終了後、上記第２の層間
絶縁膜２３は、図９に示すように例えば３００ｎｍの厚
さに平坦化される。そして続いて、上記第２の層間絶縁
膜２３の所定部分をエッチングによって除去して、コン
タクトホール（図示せず）を形成する。その後、基板全
面にＩＴＯ膜を成膜した後、上記ＩＴＯ膜をエッチング
によりパターニングして、画素電極２４を形成する（図
９参照）。

【００６０】その後の工程は、一般的な液晶表示装置の
製造方法に基づいて実施され、配向膜２５・２７および
液晶層２６などの積層が行われ、図１に示すような液晶
表示装置が得られる。

【００６１】なお、本実施の形態においては、画素電極
２４は導電性遮光層２０を介して引き出し電極１８に接
続されているが、良好なコンタクトを得ることができれ
ば、上記導電性遮光層２０を形成せず、上記画素電極２
４を引き出し電極１８に直接接続するような構成にして
もよい。上記の構成によれば、層間絶縁膜２１を設ける
必要がなく、製造工程の簡略化を図ることができる。

【００６２】また、本実施の形態においては、上記第１
の層間絶縁膜１９は、ＴＥＯＳを用いたプラズマＣＶＤ
法によって成膜を行い、その後フォトリソグラフィーお
よびエッチングを行うことによって形成しているが、本
発明はこれに限定されるものではなく、これ以外にも種
々の方法を用いることができる。

【００６３】上記の方法としては、例えば、リンシリケ
ートガラス（ＰＳＧ）又はホウ素リンシリケートガラス
（ＢＰＳＧ）などを成膜してからリフローさせる方法、
スピオンガラス（ＳＯＧ）を用いた流動法、絶縁膜を成
膜してからエッチバックする方法、あるいは、絶縁膜を
成膜してから化学機械研磨法により研磨する方法等が挙
げられる。また、絶縁膜の成膜方法としては、ＴＥＯＳ
を用いたプラズマＣＶＤ法以外の方法として、ＴＥＯＳ
を用いた常圧ＣＶＤ法、高密度プラズマＣＶＤ法、上記
の方法を組み合わせて積層膜を成膜する方法などを用い
ることもできる。

【００６４】また、本実施の形態においては、画素電極
駆動用の薄膜トランジスタとして多結晶ＳｉＴＦＴを用
いたが、本発明はこれに限定されることなく、例えば、
ａ−ＳｉＴＦＴなどを使用してもよい。

【００６５】

【発明の効果】以上のように、本発明の液晶表示装置
は、基板表面に形成されている画素電極駆動用の薄膜ト
ランジスタと画素電極との間に、マトリクス状に配置さ
れている信号配線を含んでなる中間層が設けられている
液晶表示装置において、上記中間層は、マトリクス状に
配置された上記信号配線間を埋め込む第１の層間絶縁膜
と、上記画素電極と上記第１の層間絶縁膜および上記信
号配線との間に設けられている第２の層間絶縁膜とを有
している構成である。

【００６６】上記の構成によれば、上記第２の層間絶縁
膜は、上記第２の層間絶縁膜によって段差の減じられた
層の上層に形成されているため、例えば、化学機械研磨
を行うことによって、より平坦性を増加させることがで
きる。具体的には、ＴＦＴや各種の重なる配線が少ない
画素外周領域および画素領域内の周辺領域においても、
他の領域と同じ研磨条件で化学機械研磨を行っても、不
均一に研磨されることなく、残留膜厚に差が発生しな
い。さらに、各々の画素電極についても、画素電極の周
辺部と中央部との間の段差が減少しているため、均一な
研磨を行うことができる。従って、液晶表示装置全体に
おいて、液晶層の層厚を一定に保つことに貢献でき、よ
り表示画質の向上を図ることができるという効果を奏す
る。

【００６７】上記の液晶表示装置において、上記第１の
層間絶縁膜は、フォトリソグラフィー及びエッチングに
よって形成されていることが好ましい。

【００６８】上記の構成によれば、上記第１の層間絶縁
膜を形成過程において、上記信号配線上に一時的に配さ
れた上記第１の層間絶縁膜を確実に除去できるととも
に、上記信号配線間に設けられた上記第１の層間絶縁膜
は確実に残すことができる。従って、上記第１の層間絶
縁膜と上記信号配線とによって形成された層の表面の段
差を減少させることができるという効果を奏する。

【００６９】上記の液晶表示装置において、上記第２の
層間絶縁膜と前記第１の層間絶縁膜および前記信号配線
との間には、もう一つの層間絶縁膜が設けられており、
上記もう一つの層間絶縁膜の前記信号配線を覆う領域に
は導電性遮光層が設けられている構成としてもよい。

【００７０】一般に液晶表示装置においては、上記信号
配線の上層であり、かつ上記画素電極の下層の位置に導
電性遮光層が設けられている。上記の構成によれば、段
差が減じられた第１の層間絶縁膜上に形成された上記も
う一つの層間絶縁膜上に、導電性遮光層を配することが
できる。従って、上記導電性遮光層の遮光性能を向上さ
せることができるという効果を奏する。

【００７１】上記の液晶表示装置において、上記第１の
層間絶縁膜、上記第２の層間絶縁膜、および上記もう一
つの層間絶縁膜は、ＳｉＯ₂を主成分とする構成として
もよい。

【００７２】上記の構成によれば、ＳｉＯ₂を主成分と
することによって良好な画像表示ができるとともに、比
較的誘電率が低いため、配線間の容量が小さく信号処理
ノイズの影響を少なくすることができるという効果を奏
する。

【００７３】上記の液晶表示装置において、上記第１の
層間絶縁膜および上記第２の層間絶縁膜は、プラズマＣ
ＶＤ法によって形成されている構成としてもよい。

【００７４】上記の構成によれば、プラズマＣＶＤ法
は、段差のある表面に対して優れた埋め込み性を有する
成膜方法であるため、例えば、第１の層間絶縁膜を信号
配線間がマトリクス状に配された表面に対しても、表面
の全ての部分に渡って同じ厚さの膜を形成することがで
きるという効果を奏する。

【００７５】また、本発明の液晶表示装置の製造方法
は、基板表面に形成されている画素電極駆動用の薄膜ト
ランジスタと画素電極との間に、マトリクス状に配置さ
れている信号配線を含んでなる中間層が設けられている
液晶表示装置の製造方法において、マトリクス状に配置
されている上記信号配線上に第１の層間絶縁膜を形成
し、続いて上記第１の層間絶縁膜の表面に形成された凸
部を除去した後、第２の層間絶縁膜を形成するステップ
を含むという構成である。

【００７６】上記の構成によれば、上記第１の層間絶縁
膜をマトリクス状に配された上記信号配線同士の間にの
み埋め込むような状態で設けることができ、段差を減少
させることができる。従って、上記第２の層間絶縁膜を
平坦に形成することができるため、画素電極を平坦な表
面上に形成して液晶層の厚みを一定に保ち、画質の低下
を防止することができるという効果を奏する。

【００７７】上記の液晶表示装置の製造方法において、
上記第２の層間絶縁膜は化学機械研磨によって平坦化さ
れる構成としてもよい。

【００７８】上記の構成によれば、上記第２の層間絶縁
膜は、予め段差が減じられた上記第１の層間絶縁膜上に
成膜されるため、化学機械研磨によってより良好に平坦
化することができる。そして、画素外周領域および上記
画素外周領域に近接した画素領域内の周辺領域につい
て、オーバー研磨を防止することができるという効果を
奏する。

【００７９】上記の液晶表示装置の製造方法において、
上記凸部の除去は、フォトリソグラフィー及びエッチン
グによって行われる構成としてもよい。

【００８０】上記の構成によれば、上記第１の層間絶縁
膜を形成する過程において、上記凸部である上記信号配
線上に一時的に配された上記第１の層間絶縁膜を確実に
除去できるとともに、上記信号配線間に設けられた上記
第１の層間絶縁膜は確実に残すことができる。

【００８１】上記の液晶表示装置の製造方法において、
上記凸部を除去した後、かつ上記第２の層間絶縁膜を形
成する前に、もう一つの層間絶縁膜を形成し、上記もう
一つの層間絶縁膜上に導電性遮光層を形成するステップ
をさらに含む構成としてもよい。

【００８２】上記の構成によれば、段差が減じられた第
１の層間絶縁膜上に形成された上記もう一つの層間絶縁
膜上に、導電性遮光層を配することができる。従って、
上記導電性遮光層の遮光性能を向上させることができ
る。そして、上記導電性遮光層の上層には、上記第２の
層間絶縁膜が形成された後、各領域全体に渡って均一に
化学機械研磨を施すことができる。従って、局部的なオ
ーバー研磨を防止することができるため、画素電極とそ
の下層の導電性遮光層とのショートを効果的に防止する
ことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態における液晶表示装置の
一部の構成を示す断面図である。

【図２】本発明の実施の一形態における液晶表示装置の
概要を示す平面透視図であり、画素電極、各種信号配線
などがマトリクス状に配置された様子を示すものであ
る。

【図３】本発明の実施の一形態における液晶表示装置の
製造工程を示す液晶表示装置の断面図である。

【図４】本発明の実施の一形態における液晶表示装置の
製造工程を示す液晶表示装置の断面図であり、図３に示
す工程に続いて行われる工程を示すものである。

【図５】本発明の実施の一形態における液晶表示装置の
製造工程を示す液晶表示装置の断面図であり、図４に示
す工程に続いて行われる工程を示すものである。

【図６】本発明の実施の一形態における液晶表示装置の
製造工程を示す液晶表示装置の断面図であり、図５に示
す工程に続いて行われる工程を示すものである。

【図７】本発明の実施の一形態における液晶表示装置の
製造工程を示す液晶表示装置の断面図であり、図６に示
す工程に続いて行われる工程を示すものである。

【図８】本発明の実施の一形態における液晶表示装置の
製造工程を示す液晶表示装置の断面図であり、図７に示
す工程に続いて行われる工程を示すものである。

【図９】本発明の実施の一形態における液晶表示装置の
製造工程を示す液晶表示装置の断面図であり、図８に示
す工程に続いて行われる工程を示すものである。

【図１０】本発明の実施の一形態における液晶表示装置
の製造工程を示す液晶表示装置の断面図であり、図９に
示す工程に続いて行われる工程を示すものである。

【符号の説明】

１０石英ガラス基板（基板）１１導電性遮光膜（薄膜トランジスタ）１２層間絶縁膜（薄膜トランジスタ）１３多結晶Ｓｉ膜（薄膜トランジスタ）１４ゲート絶縁膜（薄膜トランジスタ）１５ゲート配線（薄膜トランジスタ）１６層間絶縁膜（中間層）１７信号配線（信号配線・中間層）１９第１の層間絶縁膜（第１の層間絶縁膜・中間
層）２０導電性遮光層（導電性遮光層・中間層）２１層間絶縁膜（もう一つの層間絶縁膜・中間層）２３第２の層間絶縁膜（第２の層間絶縁膜・中間
層）２４画素電極２５・２７配向膜２６液晶

フロントページの続きＦターム(参考） 2H092 JB31 JB54 JB58 KB22 KB25 MA08 MA13 MA17 MA18 NA19 5F110 AA30 BB02 CC02 DD03 DD13 EE05 EE09 EE14 FF02 GG02 GG13 GG15 HL03 HL05 HL06 HL11 HL12 NN03 NN23 NN24 NN25 NN26 NN35 NN40 NN42 NN45 NN48 NN72 NN73 QQ11 QQ19 QQ23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板表面に形成されている画素電極駆動用
の薄膜トランジスタと画素電極との間に、マトリクス状
に配置されている信号配線を含んでなる中間層が設けら
れている液晶表示装置において、前記中間層は、マトリクス状に配置された前記信号配線
間を埋め込む第１の層間絶縁膜と、前記画素電極と前記第１の層間絶縁膜および前記信号配
線との間に設けられている第２の層間絶縁膜とを有して
いることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記第１の層間絶縁膜は、フォトリソグラ
フィー及びエッチングによって形成されていることを特
徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記第２の層間絶縁膜と前記第１の層間絶
縁膜および前記信号配線との間には、もう一つの層間絶
縁膜が設けられており、前記もう一つの層間絶縁膜の前
記信号配線を覆う領域には導電性遮光層が設けられてい
ることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示
装置。
【請求項４】前記第１の層間絶縁膜、前記第２の層間絶
縁膜、および前記もう一つの層間絶縁膜は、ＳｉＯ₂を
主成分とすることを特徴とする請求項１ないし３の何れ
か１項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記第１の層間絶縁膜および前記第２の層
間絶縁膜は、プラズマＣＶＤ法によって形成されている
ことを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載
の液晶表示装置。
【請求項６】基板表面に形成されている画素電極駆動用
の薄膜トランジスタと画素電極との間に、マトリクス状
に配置されている信号配線を含んでなる中間層が設けら
れている液晶表示装置の製造方法において、マトリクス状に配置されている前記信号配線上に第１の
層間絶縁膜を形成し、続いて前記第１の層間絶縁膜の表
面に形成された凸部を除去した後、第２の層間絶縁膜を
形成するステップ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７】前記第２の層間絶縁膜は化学機械研磨によ
って平坦化されることを特徴とする請求項６に記載の液
晶表示装置の製造方法。
【請求項８】前記凸部の除去は、フォトリソグラフィー
及びエッチングによって行われることを特徴とする請求
項６または７に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項９】前記凸部を除去した後、前記第２の層間絶
縁膜を形成する前に、もう一つの層間絶縁膜を形成し、前記もう一つの層間絶
縁膜上に導電性遮光層を形成するステップをさらに含む
ことを特徴とする請求項６ないし８の何れか１項に記載
の液晶表示装置の製造方法。