JP2008216940A - Manufacturing method of electro-optical device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば液晶装置等の電気光学装置の製造方法の技術分野に関する。 The present invention relates to a technical field of a method for manufacturing an electro-optical device such as a liquid crystal device.
この種の電気光学装置の一例である液晶装置は、直視型ディスプレイのみならず、例えば投射型表示装置の光変調手段(ライトバルブ)としても多用されている。特に投射型表示装置の場合、光源からの強い光が液晶ライトバルブに入射されるため、この光によって液晶ライトバルブ内の薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)がリーク電流の増大や誤動作等を生じないよう、入射光を遮る遮光手段としての遮光膜が液晶ライトバルブに内蔵されている。このような遮光手段或いは遮光膜について、例えば特許文献1では、TFTのゲート電極として機能する走査線を、チャネル領域の脇に形成された溝内にも形成することにより遮光性を高める技術が開示されている。
A liquid crystal device which is an example of this type of electro-optical device is frequently used not only as a direct-view display but also as a light modulation means (light valve) of, for example, a projection display device. In particular, in the case of a projection display device, strong light from a light source is incident on a liquid crystal light valve, and this thin film transistor (TFT: Thin Film Transistor) in the liquid crystal light valve does not cause an increase in leakage current or malfunction. As described above, a light shielding film as a light shielding means for blocking incident light is built in the liquid crystal light valve. Regarding such a light shielding means or a light shielding film, for example,
上述したような溝は、TFTを構成する半導体層が所定パターンで形成された後に、この半導体層の下地となる下地絶縁膜における所定位置にエッチング処理が施されることにより形成される。このため、溝を形成する工程の分だけ、電気光学装置の製造プロセスにおける製造工程数が増加してしまうおそれがあるという技術的問題点がある。 The groove as described above is formed by performing an etching process on a predetermined position in a base insulating film that is a base of the semiconductor layer after the semiconductor layer constituting the TFT is formed in a predetermined pattern. For this reason, there is a technical problem that the number of manufacturing steps in the manufacturing process of the electro-optical device may increase by the number of steps for forming the grooves.
本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、製造工程数の増加を伴うことなく、TFTにおける光リーク電流の発生を低減でき、高品質な画像を表示可能な電気光学装置を製造する電気光学装置の製造方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, for example. An electro-optical device capable of reducing the generation of light leakage current in a TFT and displaying a high-quality image without increasing the number of manufacturing steps. It is an object to provide a method for manufacturing an electro-optical device to be manufactured.
本発明に係る電気光学装置の製造方法は上記課題を解決するために、基板上に、画素電極と、該画素電極と電気的に接続されたトランジスタとを備えた電気光学装置を製造する電気光学装置の製造方法であって、前記基板上に下地絶縁膜を形成する工程と、前記下地絶縁膜上に半導体膜を形成する工程と、前記半導体膜に対してエッチング処理を施して前記半導体膜をパターニングすることで、前記トランジスタを構成する半導体層を形成すると共に、前記エッチング処理を前記下地絶縁膜に対しても施すことにより、前記下地絶縁膜の上側表面に凹部を形成する工程と、前記トランジスタを構成するゲート電極を、前記半導体層におけるチャネル領域に重なる本体部及び該本体部から前記凹部内の少なくとも一部に延設された延設部を有するように形成する工程と、前記トランジスタと電気的に接続されるように、前記画素電極を形成する工程とを含む。 In order to solve the above problems, an electro-optical device manufacturing method according to the present invention is an electro-optical device for manufacturing an electro-optical device including a pixel electrode and a transistor electrically connected to the pixel electrode on a substrate. A method for manufacturing an apparatus, comprising: forming a base insulating film on the substrate; forming a semiconductor film on the base insulating film; and etching the semiconductor film to form the semiconductor film. Forming a semiconductor layer constituting the transistor by patterning and forming the recess on the upper surface of the base insulating film by performing the etching process on the base insulating film; and A gate electrode that constitutes a channel region in the semiconductor layer and an extending portion that extends from the main body portion to at least a part of the recess. Forming as the as the transistors electrically connected, and a step of forming the pixel electrode.
本発明に係る電気光学装置の製造方法によって製造される電気光学装置の動作時には、例えばデータ線から画素電極へ供給される画像信号がトランジスタによって制御され、複数の画素電極が配列された画素領域において、所謂アクティブマトリクス方式による画像表示が可能となる。尚、画像信号は、データ線及び画素電極間に電気的に接続されたスイッチング素子であるトランジスタがオンオフされることによって、所定のタイミングでデータ線からトランジスタを介して画素電極に供給される。 During operation of the electro-optical device manufactured by the method of manufacturing an electro-optical device according to the present invention, for example, an image signal supplied from a data line to a pixel electrode is controlled by a transistor, and a pixel region in which a plurality of pixel electrodes are arranged Thus, image display by the so-called active matrix method can be performed. The image signal is supplied from the data line to the pixel electrode via the transistor at a predetermined timing when a transistor, which is a switching element electrically connected between the data line and the pixel electrode, is turned on / off.
本発明に係る電気光学装置の製造方法によれば、先ず、例えば石英基板或いはガラス基板等の基板上に、下地絶縁膜を例えばシリコン酸化膜等から形成する。この際、下地絶縁膜は、典型的には、基板上の全面に形成される。次に、下地絶縁膜上に、例えば基板の全面に亘って、例えばポリシリコン膜からなる半導体膜を形成した後、半導体膜をエッチング処理によりパターニングすることで、トランジスタを構成する半導体層を画素毎に形成する。次に、トランジスタを構成するゲート電極を、半導体層におけるチャネル領域に、例えばゲート絶縁膜を介して重なるように形成することで、トランジスタを形成する。ゲート電極は、例えば金属膜等の遮光性導電膜から形成され、トランジスタのチャネル領域に上層側から入射する光を遮光する内蔵遮光膜としても機能する。よって、トランジスタにおける光リーク電流の発生を低減できる。尚、トランジスタを形成する工程には、通常の半導体集積化技術を用いることができる。 According to the method for manufacturing an electro-optical device according to the present invention, first, a base insulating film is formed from, for example, a silicon oxide film on a substrate such as a quartz substrate or a glass substrate. At this time, the base insulating film is typically formed on the entire surface of the substrate. Next, after forming a semiconductor film made of, for example, a polysilicon film over the entire surface of the substrate, for example, over the entire surface of the base insulating film, the semiconductor film is patterned by an etching process so that the semiconductor layer constituting the transistor is arranged for each pixel. To form. Next, a transistor is formed by forming a gate electrode included in the transistor so as to overlap with a channel region in the semiconductor layer, for example, with a gate insulating film interposed therebetween. The gate electrode is formed of a light-shielding conductive film such as a metal film, for example, and also functions as a built-in light-shielding film that shields light incident on the channel region of the transistor from the upper layer side. Therefore, generation of light leakage current in the transistor can be reduced. Note that a normal semiconductor integration technique can be used in the process of forming the transistor.
本発明では特に、半導体膜に対して施すエッチング処理を下地絶縁膜に対しても施すことにより、下地絶縁膜の上側表面に凹部を形成する。更に、ゲート電極を形成する工程は、ゲート電極を、チャネル領域に重なる本体部と該本体部から凹部内の少なくとも一部に延設された延設部とを有するように形成する。 In the present invention, in particular, a recess is formed on the upper surface of the base insulating film by performing an etching process applied to the semiconductor film also on the base insulating film. Further, in the step of forming the gate electrode, the gate electrode is formed so as to have a main body portion that overlaps the channel region and an extending portion that extends from the main body portion to at least a part of the recess.
よって、延設部は、3次元的に見て、半導体層におけるチャネル領域に隣接した、壁状の遮光体として形成される。言い換えれば、延設部は、半導体層におけるチャネル領域を側面側から覆う側壁遮光体として形成される。従って、半導体層におけるチャネル領域に対して斜めに入射する光、或いは、半導体層の側面側からチャネル領域に入射する光(即ち、基板面に沿った成分を有する光)を、凹部内に形成された延設部によって遮ることができる。つまり、ゲート電極を、半導体層の近傍に配置された壁状の遮光体としての延設部を有するように形成することができ、半導体層に対して斜めに入射する光を遮る遮光性(即ち、半導体層の側面の遮光性)を強化できる。この結果、画像表示におけるフリッカや画素ムラを低減できる。 Therefore, the extending portion is formed as a wall-shaped light shielding body adjacent to the channel region in the semiconductor layer as viewed three-dimensionally. In other words, the extending portion is formed as a side wall light shield that covers the channel region in the semiconductor layer from the side surface side. Accordingly, light that is obliquely incident on the channel region in the semiconductor layer or light that is incident on the channel region from the side surface of the semiconductor layer (that is, light having a component along the substrate surface) is formed in the recess. It can be blocked by the extended part. That is, the gate electrode can be formed so as to have an extending portion as a wall-shaped light shielding body arranged in the vicinity of the semiconductor layer, and has a light shielding property that blocks light incident obliquely on the semiconductor layer (that is, The light shielding property of the side surface of the semiconductor layer can be enhanced. As a result, flicker and pixel unevenness in image display can be reduced.
更に、凹部は、半導体膜をパターニングする際のエッチング処理が下地絶縁膜に対しても施される(即ち、例えば、半導体膜に対してエッチング処理を施す際、下地絶縁膜に対してオーバーエッチングが施されるようにエッチング条件が設定される)ことにより、下地絶縁膜の上側表面に形成される。即ち、半導体膜のパターニングと下地絶縁膜における凹部の形成とは、同一機会に行われる。言い換えれば、トランジスタを構成する半導体層と下地絶縁膜における凹部とは、共通のエッチング処理によって形成される。よって、当該電気光学装置の製造プロセスにおける製造工程数の増加を殆ど或いは全く招かない。言い換えれば、仮に、半導体膜をパターニングする際のエッチング処理とは異なるエッチング処理によって半導体層の近傍に凹部を形成する場合と比較して、製造工程数を削減できる。 Further, the recess is subjected to etching treatment when patterning the semiconductor film also on the base insulating film (that is, for example, when etching processing is performed on the semiconductor film, overetching is performed on the base insulating film. The etching conditions are set so as to be applied), thereby forming an upper surface of the base insulating film. That is, the patterning of the semiconductor film and the formation of the recess in the base insulating film are performed at the same opportunity. In other words, the semiconductor layer constituting the transistor and the recess in the base insulating film are formed by a common etching process. Therefore, there is little or no increase in the number of manufacturing steps in the manufacturing process of the electro-optical device. In other words, the number of manufacturing steps can be reduced as compared with the case where the recess is formed in the vicinity of the semiconductor layer by an etching process different from the etching process for patterning the semiconductor film.
加えて、仮に、半導体膜をパターニングする際のエッチング処理とは異なるエッチング処理によって、半導体層の近傍に凹部を形成する場合には、凹部を形成するためのエッチング処理を、半導体層から例えば少なくとも公差分(即ち、所望の位置からの位置ずれマージン分)だけ離れて施す必要がある。しかるに本発明によれば、半導体膜をパターニングする際のエッチング処理を下地絶縁膜に対しても施すことにより凹部を形成するので、凹部を半導体層により近い位置に形成することができる。よって、壁状の遮光体としての延設部を半導体層により近い位置に形成することができる。従って、半導体層の側面の遮光性を強化できる。 In addition, if the recess is formed in the vicinity of the semiconductor layer by an etching process different from the etching process for patterning the semiconductor film, the etching process for forming the recess is performed at least from the semiconductor layer, for example. It is necessary to apply the difference by a difference (that is, a misalignment margin from a desired position). However, according to the present invention, since the concave portion is formed by performing the etching process for patterning the semiconductor film also on the base insulating film, the concave portion can be formed at a position closer to the semiconductor layer. Therefore, the extending portion as a wall-shaped light shielding body can be formed at a position closer to the semiconductor layer. Therefore, the light shielding property of the side surface of the semiconductor layer can be enhanced.
以上説明したように、本発明に係る電気光学装置の製造方法によれば、製造工程数の増加を招くことなく、TFTにおける光リーク電流の発生を低減でき、高品質な画像を表示可能な電気光学装置を製造することが可能である。 As described above, according to the method for manufacturing an electro-optical device according to the present invention, the generation of light leakage current in the TFT can be reduced without causing an increase in the number of manufacturing steps, and an electric device capable of displaying a high-quality image. It is possible to manufacture an optical device.
本発明に係る電気光学装置の製造方法の一態様では、前記ゲート電極を形成する工程は、前記ゲート電極を、遮光性導電材料を含んでなるように形成する。 In one aspect of the method for manufacturing an electro-optical device according to the present invention, in the step of forming the gate electrode, the gate electrode is formed so as to include a light-shielding conductive material.
この態様によれば、ゲート電極を、例えばタングステン(W)、チタン(Ti)、チタンナイトライド(TiN)等の高融点金属材料等の遮光性導電材料を含んでなるように形成する。よって、ゲート電極を、トランジスタに入射する光を遮光する遮光膜として確実に機能させることができる。 According to this aspect, the gate electrode is formed so as to include a light-shielding conductive material such as a refractory metal material such as tungsten (W), titanium (Ti), or titanium nitride (TiN). Therefore, the gate electrode can reliably function as a light-shielding film that shields light incident on the transistor.
本発明に係る電気光学装置の製造方法の他の態様では、前記下地絶縁膜よりも下層側に、前記半導体層に少なくとも部分的に重なると共に遮光性材料を含んでなるように、下側遮光膜を形成する工程を含む。 In another aspect of the method for manufacturing an electro-optical device according to the present invention, the lower light-shielding film is provided on the lower layer side of the base insulating film so as to at least partially overlap the semiconductor layer and include a light-shielding material. Forming a step.
この態様によれば、下側遮光膜によって、基板における裏面反射や、複板式のプロジェクタ等で他の電気光学装置から発せられ合成光学系を突き抜けてくる光などである、基板側から装置内に入射する戻り光からトランジスタを遮光できる。よって、トランジスタにおける光リーク電流の発生をより確実に低減できる。 According to this aspect, the lower light-shielding film causes back-surface reflection on the substrate, light emitted from another electro-optical device by a multi-plate projector, etc., and the like that penetrates the composite optical system, and the like from the substrate side into the device. The transistor can be shielded from incident return light. Therefore, generation of light leakage current in the transistor can be more reliably reduced.
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされる。 The operation and other advantages of the present invention will become apparent from the best mode for carrying out the invention described below.
以下図面を参照しながら、本発明に係る電気光学装置の製造方法の実施形態を説明する。尚、本実施形態では、電気光学装置の一例として、駆動回路内蔵型のTFTアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置を例に挙げる。 Hereinafter, an embodiment of a method for manufacturing an electro-optical device according to the invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, as an example of the electro-optical device, a TFT active matrix driving type liquid crystal device with a built-in driving circuit is taken as an example.
<第1実施形態>
先ず、本実施形態に係る液晶装置の製造方法を用いて製造される、本実施形態に係る液晶装置の全体構成について、図1及び図2を参照して説明する。ここに図1は、TFTアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た液晶装置の平面図であり、図2は、図1のH−H’線断面図である。
<First Embodiment>
First, an overall configuration of the liquid crystal device according to the present embodiment manufactured using the method for manufacturing a liquid crystal device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a plan view of the liquid crystal device when the TFT array substrate is viewed from the side of the counter substrate together with the components formed thereon, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line HH ′ of FIG. is there.
図1及び図2において、本実施形態に係る液晶装置では、TFTアレイ基板10と対向基板20とが対向配置されている。TFTアレイ基板10は、例えば石英基板、ガラス基板、シリコン基板等の透明基板である。対向基板20も、TFTアレイ基板10と同様に、透明基板である。TFTアレイ基板10と対向基板20との間に液晶層50が封入されている。TFTアレイ基板10と対向基板20とは、複数の画素電極が設けられた画像表示領域10aの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材52により相互に接着されている。
1 and 2, in the liquid crystal device according to the present embodiment, a
シール材52は、両基板を貼り合わせるための、例えば紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてTFTアレイ基板10上に塗布された後、紫外線照射、加熱等により硬化させられたものである。シール材52中には、TFTアレイ基板10と対向基板20との間隔(即ち、基板間ギャップ)を所定値とするためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材が散布されている。本実施形態に係る液晶装置は、プロジェクタのライトバルブ用として小型で拡大表示を行うのに適している。
The sealing
シール材52が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域10aの額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜53が、対向基板20側に設けられている。但し、このような額縁遮光膜53の一部又は全部は、TFTアレイ基板10側に内蔵遮光膜として設けられてもよい。
A light-shielding frame light-shielding
周辺領域のうち、シール材52が配置されたシール領域の外側に位置する領域には、データ線駆動回路101及び外部回路接続端子102がTFTアレイ基板10の一辺に沿って設けられている。走査線駆動回路104は、この一辺に隣接する2辺に沿い、且つ、額縁遮光膜53に覆われるようにして設けられている。更に、このように画像表示領域10aの両側に設けられた二つの走査線駆動回路104間をつなぐため、TFTアレイ基板10の残る一辺に沿い、且つ、額縁遮光膜53に覆われるようにして複数の配線105が設けられている。
A data
対向基板20の4つのコーナー部には、両基板間の上下導通端子として機能する上下導通材106が配置されている。他方、TFTアレイ基板10にはこれらのコーナー部に対向する領域において上下導通端子が設けられている。これらにより、TFTアレイ基板10と対向基板20との間で電気的な導通をとることができる。
Vertical
図2において、TFTアレイ基板10上には、画素スイッチング用TFTや走査線、データ線等の配線が形成された後の画素電極9a上に、配向膜が形成されている。画素電極9aは、ITO膜などの透明導電膜からなり、配向膜は、ポリイミド膜などの有機膜からなる。他方、対向基板20上には、格子状又はストライプ状の遮光膜23が形成された後に、その全面に亘って対向電極21が設けられており、更には最上層部分に配向膜が形成されている。対向電極21は、ITO膜などの透明導電膜からなり、配向膜は、ポリイミド膜などの有機膜からなる。このように構成され、画素電極9aと対向電極21とが対面するように配置されたTFTアレイ基板10と対向基板20との間には、液晶層50が形成されている。液晶層50は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなり、これら一対の配向膜間で所定の配向状態をとる。
In FIG. 2, on the
尚、図1及び図2に示したTFTアレイ基板10上には、これらのデータ線駆動回路101、走査線駆動回路104等の駆動回路に加えて、画像信号線上の画像信号をサンプリングしてデータ線に供給するサンプリング回路、複数のデータ線に所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して各々供給するプリチャージ回路、製造途中や出荷時の当該電気光学装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成してもよい。
1 and 2, on the
次に、本実施形態に係る液晶装置の画素部の電気的な構成について、図3を参照して説明する。ここに図3は、本実施形態に係る液晶装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図である。 Next, an electrical configuration of the pixel portion of the liquid crystal device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of various elements, wirings, and the like in a plurality of pixels formed in a matrix forming the image display area of the liquid crystal device according to this embodiment.
図3において、画像表示領域10aを構成するマトリクス状に形成された複数の画素の各々には、画素電極9a及び本発明に係る「トランジスタ」の一例としてのTFT30が形成されている。TFT30は、画素電極9aに電気的に接続されており、本実施形態に係る液晶装置の動作時に画素電極9aをスイッチング制御する。画像信号が供給されるデータ線6aは、TFT30のソースに電気的に接続されている。データ線6aに書き込む画像信号S1、S2、・・・、Snは、この順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線6a同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。
In FIG. 3, a
TFT30のゲートに走査線3aが電気的に接続されており、本実施形態に係る液晶装置は、所定のタイミングで、走査線3aにパルス的に走査信号G1、G2、・・・、Gmを、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極9aは、TFT30のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるTFT30を一定期間だけそのスイッチを閉じることにより、データ線6aから供給される画像信号S1、S2、・・・、Snが所定のタイミングで書き込まれる。画素電極9aを介して電気光学物質の一例としての液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号S1、S2、・・・、Snは、対向基板に形成された対向電極との間で一定期間保持される。
The
液晶層50(図2参照)を構成する液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能とする。ノーマリーホワイトモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が減少し、ノーマリーブラックモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が増加され、全体として液晶装置からは画像信号に応じたコントラストをもつ光が出射される。 The liquid crystal constituting the liquid crystal layer 50 (see FIG. 2) modulates light and enables gradation display by changing the orientation and order of the molecular assembly depending on the applied voltage level. In the normally white mode, the transmittance for incident light is reduced according to the voltage applied in units of each pixel, and in the normally black mode, the light is incident according to the voltage applied in units of each pixel. The transmittance for light is increased, and light having a contrast corresponding to an image signal is emitted from the liquid crystal device as a whole.
ここで保持された画像信号がリークすることを防ぐために、画素電極9aと対向電極21(図2参照)との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量70が付加されている。蓄積容量70は、画像信号の供給に応じて各画素電極9aの電位を一時的に保持する保持容量として機能する容量素子である。蓄積容量70の一方の電極は、画素電極9aと並列してTFT30のドレインに接続され、他方の電極は、定電位となるように、電位固定の容量線300に接続されている。蓄積容量70によれば、画素電極9aにおける電位保持特性が向上し、コントラスト向上やフリッカの低減といった表示特性の向上が可能となる。
In order to prevent the image signal held here from leaking, a
次に、上述の動作を実現する画素部の具体的な構成について、図4及び図5を参照して説明する。ここに図4は、相隣接する複数の画素部の平面図である。図5は、図4のA−A’線断面図である。尚、図4及び図5では、各層・各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、該各層・各部材ごとに縮尺を異ならしめてある。図4及び図5では、説明の便宜上、画素電極9aより上側に位置する部分の図示を省略している。
Next, a specific configuration of the pixel portion that realizes the above-described operation will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a plan view of a plurality of adjacent pixel portions. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 4. In FIGS. 4 and 5, the scale of each layer / member is different for each layer / member to have a size that can be recognized on the drawing. In FIG. 4 and FIG. 5, for convenience of explanation, illustration of a portion located above the
図4において、画素電極9aは、TFTアレイ基板10上に、マトリクス状に複数設けられている。画素電極9aの縦横の境界にそれぞれ沿ってデータ線6a及び走査線3aが設けられている。即ち、走査線3aは、X方向に沿って延びており、データ線6aは、走査線3aと交差するように、Y方向に沿って延びている。走査線3a及びデータ線6aが互いに交差する個所の各々には画素スイッチング用のTFT30が設けられている。
In FIG. 4, a plurality of
走査線3a、データ線6a、蓄積容量70、下側遮光膜11a、中継層93及びTFT30は、TFTアレイ基板10上で平面的に見て、画素電極9aに対応する各画素の開口領域(即ち、各画素において、表示に実際に寄与する光が透過又は反射される領域)を囲む非開口領域内に配置されている。即ち、これらの走査線3a、データ線6a、蓄積容量70、中継層93、下側遮光膜11a及びTFT30は、表示の妨げとならないように、各画素の開口領域ではなく、非開口領域内に配置されている。
The
図4及び図5において、TFT30は、半導体層1aと、走査線3aの一部として形成されたゲート電極3bとを含んで構成されている。
4 and 5, the
半導体層1aは、例えばポリシリコンからなり、Y方向に沿ったチャネル長を有するチャネル領域1a’、データ線側LDD領域1b及び画素電極側LDD領域1c並びにデータ線側ソースドレイン領域1d及び画素電極側ソースドレイン領域1eからなる。即ち、TFT30はLDD構造を有している。
The
データ線側ソースドレイン領域1d及び画素電極側ソースドレイン領域1eは、チャネル領域1a’を基準として、Y方向に沿ってほぼミラー対称に形成されている。データ線側LDD領域1bは、チャネル領域1a’及びデータ線側ソースドレイン領域1d間に形成されている。画素電極側LDD領域1cは、チャネル領域1a’及び画素電極側ソースドレイン領域1e間に形成されている。データ線側LDD領域1b、画素電極側LDD領域1c、データ線側ソースドレイン領域1d及び画素電極側ソースドレイン領域1eは、例えばイオンプランテーション法等の不純物打ち込みによって半導体層1aに不純物を打ち込んでなる不純物領域である。データ線側LDD領域1b及び画素電極側LDD領域1cはそれぞれ、データ線側ソースドレイン領域1d及び画素電極側ソースドレイン領域1eよりも不純物の少ない低濃度な不純物領域として形成されている。このような不純物領域によれば、TFT30の非動作時において、ソース領域及びドレイン領域間に流れるオフ電流を低減し、且つTFT30の動作時に流れるオン電流の低下を抑制できる。尚、TFT30は、LDD構造を有することが好ましいが、データ線側LDD領域1b、画素電極側LDD領域1cに不純物打ち込みを行わないオフセット構造であってもよいし、ゲート電極をマスクとして不純物を高濃度に打ち込んでデータ線側ソースドレイン領域及び画素電極側ソースドレイン領域を形成する自己整合型であってもよい。
The data line side source / drain region 1d and the pixel electrode side source /
図4及び図5において、ゲート電極3bは、走査線3aの一部として形成されている。走査線3aは、X方向に沿って延びるように形成されている。走査線3aのうちチャネル領域1a’と重なる部分がゲート電極3bとして機能する。ゲート電極3b及び半導体層1a間は、ゲート絶縁膜2によって絶縁されている。
4 and 5, the
本実施形態では特に、走査線3aは、タングステンシリサイド(WSi)膜から形成されている。よって、走査線3aは、TFT30に入射する光を遮る遮光膜として確実に機能することができる。特に、走査線3aのうちチャネル領域1a’に重なる部分であるゲート電極3bによって、チャネル領域1a’に上層側から入射する光を確実に遮ることができる。従って、TFT30における光リーク電流の発生を低減できる。
Particularly in the present embodiment, the
尚、図6を参照して後に詳細に説明するが、TFT30を構成する半導体層1aの下地となる下地絶縁膜12には、半導体層1aが設けられた表面から窪んだ凹部810が形成されており、ゲート電極3bは、凹部810内に延設された延設部3b2を有している。
As will be described in detail later with reference to FIG. 6, a
図4及び図5において、TFTアレイ基板10上のTFT30よりも下地絶縁膜12を介して下層側には、下側遮光膜11aが格子状に設けられている。下側遮光膜11aは、例えば、Ti、Cr、W、Ta、Mo、Pd等の高融点金属のうちの少なくとも一つを含む、金属単体、合金、金属シリサイド、ポリシリサイド、これらを積層したもの等の遮光性材料からなる。下側遮光膜11aは、TFTアレイ基板10における裏面反射や、複板式のプロジェクタ等で他の液晶装置から発せられ合成光学系を突き抜けてくる光などである、TFTアレイ基板10側から装置内に入射する戻り光からTFT30のチャネル領域1a’及びその周辺を遮光する。
4 and 5, a lower
図5において、下地絶縁膜12は、下側遮光膜11aからTFT30を層間絶縁する機能の他、TFTアレイ基板10の全面に形成されることにより、TFTアレイ基板10の表面の研磨時における荒れや、洗浄後に残る汚れ等で画素スイッチング用TFT30の特性の劣化を防止する機能を有する。
In FIG. 5, the
図5において、TFTアレイ基板10上のTFT30よりも層間絶縁膜41を介して上層側には、蓄積容量70が設けられている。
In FIG. 5, a
蓄積容量70は、下部容量電極71と上部容量電極300aが誘電体膜75を介して対向配置されることにより形成されている。
The
上部容量電極300aは、容量線300の一部として形成されている。容量線300は、画素電極9aが配置された画像表示領域10aからその周囲に延設されている。上部容量電極300aは、容量線300を介して定電位源と電気的に接続され、固定電位に維持された固定電位側容量電極である。上部容量電極300aは、例えばAl(アルミニウム)、Ag(銀)等の金属又は合金を含んだ非透明な金属膜から形成されており、TFT30を遮光する上側遮光膜(内蔵遮光膜)としても機能する。尚、上部容量電極300aは、例えば、Ti、Cr、W、Ta、Mo、Pd等の高融点金属のうちの少なくとも一つを含む、金属単体、合金、金属シリサイド、ポリシリサイド、これらを積層したもの等から構成されていてもよい。この場合には、上部容量電極300aの内臓遮光膜としての機能を高めることができる。
The
下部容量電極71は、TFT30の画素電極側ソースドレイン領域1e及び画素電極9aに電気的に接続された画素電位側容量電極である。より具体的には、下部容量電極71は、コンタクトホール83を介して画素電極側ソースドレイン領域1eと電気的に接続されると共に、コンタクトホール84を介して中継層93に電気的に接続されている。更に、中継層93は、コンタクトホール85を介して画素電極9aに電気的に接続されている。即ち、下部容量電極71は、中継層93と共に画素電極側ソースドレイン領域1e及び画素電極9a間の電気的な接続を中継する。下部容量電極71は、導電性のポリシリコンから形成されている。よって、蓄積容量70は、所謂MIS構造を有している。尚、下部容量電極71は、画素電位側容量電極としての機能の他、上側遮光膜としての上部容量電極300aとTFT30との間に配置される、光吸収層或いは遮光膜としての機能も有する。
The
誘電体膜75は、例えばHTO(High Temperature Oxide)膜、LTO(Low Temperature Oxide)膜等の酸化シリコン(SiO2)膜、或いは窒化シリコン(SiN)膜等から構成された単層構造、或いは多層構造を有している。 The dielectric film 75 is, for example, a single layer structure or a multilayer structure formed of a silicon oxide (SiO 2) film such as an HTO (High Temperature Oxide) film, an LTO (Low Temperature Oxide) film, or a silicon nitride (SiN) film. have.
尚、下部容量電極71を、上部容量電極300aと同様に金属膜から形成してもよい。即ち、蓄積容量70を、金属膜−誘電体膜(絶縁膜)−金属膜の3層構造を有する、所謂MIM構造を有するように形成してもよい。この場合には、導電性のポリシリコン等を用いて下部容量電極71を構成する場合に比べて、液晶装置の駆動時に、当該液晶装置全体で消費される消費電力を低減でき、且つ各画素部における素子の高速動作が可能になる。
The
図5において、TFTアレイ基板10上の蓄積容量70よりも層間絶縁膜42を介して上層側には、データ線6a及び中継層93が設けられている。層間絶縁膜41及び42間には、部分的に絶縁膜61が介在している。
In FIG. 5, a
データ線6aは、半導体層1aのデータ線側ソースドレイン領域1dに、層間絶縁膜41、絶縁膜61及び層間絶縁膜42を貫通するコンタクトホール81を介して電気的に接続されている。データ線6a及びコンタクトホール81内部は、例えば、Al−Si−Cu、Al−Cu等のAl(アルミニウム)含有材料、又はAl単体、若しくはAl層とTiN層等との多層膜からなる。データ線6aは、TFT30を遮光する機能も有している。
The
中継層93は、層間絶縁膜42上においてデータ線6aと同層に形成されている。データ線6a及び中継層93は、例えば金属膜等の導電材料で構成される薄膜を層間絶縁膜42上に薄膜形成法を用いて形成しておき、当該薄膜を部分的に除去、即ちパターニングすることによって相互に離間させた状態で形成される。従って、データ線6a及び中継層93を同一工程で形成できるため、装置の製造プロセスを簡便にできる。
The
図5において、画素電極9aは、データ線6aよりも層間絶縁膜43を介して上層側に形成されている。画素電極9aは、下部容量電極71、コンタクトホール83、84及び85並びに中継層93を介して半導体層1aの画素電極側ソースドレイン領域1eに電気的に接続されている。コンタクトホール85は、層間絶縁層43を貫通するように形成された孔部の内壁にITO等の画素電極9aを構成する導電材料が成膜されることによって形成されている。画素電極9aの上側表面には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜が設けられている。
In FIG. 5, the
以上に説明した画素部の構成は、図4に示すように、各画素部に共通である。画像表示領域10a(図1参照)には、かかる画素部が周期的に形成されている。
The configuration of the pixel portion described above is common to each pixel portion as shown in FIG. Such pixel portions are periodically formed in the
次に、上述した画素部のうちTFTに関する構成について、図6を参照して詳細に説明する。ここに図6は、図4のB−B’線断面図である。尚、図6では、層間絶縁膜42より上層側の構成要素については図示を省略している。
Next, a configuration related to the TFT in the pixel portion described above will be described in detail with reference to FIG. FIG. 6 is a sectional view taken along line B-B ′ in FIG. 4. In FIG. 6, the components on the upper layer side from the
図6に示すように、下地絶縁膜12には、凹部810が形成されている。凹部810は、下地絶縁膜12の上側表面のうち、半導体層1aが形成される部分を除く部分が、半導体層1aが形成される部分よりも窪むように形成されている。尚、図7を参照して後に詳細に説明するが、凹部810は、半導体層1aの前駆膜である半導体膜1aaをパターニングする際のエッチング処理が下地絶縁膜12に対しても施されることにより、下地絶縁膜12の上側表面に形成される。
As shown in FIG. 6, a
ゲート電極3bは、半導体層1aのチャネル領域1a’に重なる本体部3b1と凹部810内に延設された延設部3b2とを有している。延設部3b2は、3次元的に見て、半導体層1aにおけるチャネル領域1a’に隣接した、壁状の遮光体として形成されている。言い換えれば、ゲート電極として機能する走査線3aは、半導体層1aのチャネル領域1aの上面及び側面を覆うように形成されている。従って、半導体層1aにおけるチャネル領域1a’に対して斜めに入射する光(即ち、X方向或いはY方向に沿った成分を有する光、例えば、図6中、矢印P1で示す方向に沿って入射する光)を、凹部810内に形成された延設部3b2によって遮ることができる。つまり、延設部3b2によって、半導体層1aの側面の遮光性を強化できる。この結果、TFT30における光リーク電流を低減でき、画像表示におけるフリッカや画素ムラを低減できる。
The
次に、上述した本実施形態に係る液晶装置の製造方法について、図4から図6に加えて、図7を参照して説明する。ここに図7は、本実施形態に係る液晶装置の製造プロセスの各工程を示す工程図であり、図6に示した断面図に対応して示してある。尚、以下では、本実施形態に係る液晶装置の画素スイッチング用TFTを形成する工程について主に説明することとする。 Next, a manufacturing method of the liquid crystal device according to the above-described embodiment will be described with reference to FIG. 7 in addition to FIGS. FIG. 7 is a process diagram showing each step of the manufacturing process of the liquid crystal device according to this embodiment, and corresponds to the cross-sectional view shown in FIG. In the following, the process of forming the pixel switching TFT of the liquid crystal device according to the present embodiment will be mainly described.
先ず、図7(a)に示す工程において、TFTアレイ基板10上の画像表示領域10aに、例えば、Ti、Cr、W、Ta、Mo等の高融点金属のうちの少なくとも一つを含む金属単体、合金、金属シリサイド、ポリシリサイド又はこれらの積層体等を積層して、所定パターンの下側遮光膜11aを形成する。この際、下側遮光膜11aは、所定パターンとして、後に形成するTFT30と重なる部分を有するように、概ね格子状に形成される。
First, in the process shown in FIG. 7A, the
続いて、TFTアレイ基板10の全面に下地絶縁膜12を形成する。下地絶縁膜12は、例えば、常圧又は減圧CVD(Chemical Vapor Deposition)法等によりTEOS(テトラ・エチル・オルソ・シリケート)ガス、TEB(テトラ・エチル・ボートレート)ガス、TMOP(テトラ・メチル・オキシ・フォスレート)ガス等を用いて、NSG、PSG、BSG等のシリケートガラス膜、窒化膜や酸化シリコン膜等から形成される。尚、下地絶縁膜12の形成後、その表面を、CMP処理(Chemical Mechanical Polishing)等の平坦化処理を施すことにより平坦化してもよい。
Subsequently, a
続いて、下地絶縁膜12上に、例えばポリシリコン膜等の半導体膜1aaを形成する。
Subsequently, a semiconductor film 1aa such as a polysilicon film is formed on the
次に、図7(b)に示す工程において、半導体膜1aa上に所定パターンのレジスト膜510を形成した後、半導体膜1aaに対してレジスト膜510を介してエッチング処理(図中、下向き矢印で示している)を施す。これにより、TFT30を構成する半導体層1aを画素毎に形成する。この際、本実施形態では特に、半導体膜1aaに対して施すエッチング処理を下地絶縁膜12に対しても施すことにより、下地絶縁膜12の上側表面に凹部810を形成する。即ち、半導体膜1aaに対してエッチング処理を施す際、下地絶縁膜12に対してオーバーエッチングが施されるように(即ち、図中、破線よりも下方にまでエッチング処理が施されるように)エッチング条件を設定する。このため、半導体膜1aaのパターニングと下地絶縁膜12における凹部810の形成とは、同一機会に行われる。よって、当該液晶装置の製造プロセスにおける製造工程数の増加を殆ど或いは全く招かない。言い換えれば、仮に、半導体膜1aaをパターニングする際のエッチング処理とは異なるエッチング処理によって、下地絶縁膜12に凹部810を形成する場合と比較して、製造工程数を削減できる。
Next, in the step shown in FIG. 7B, after a resist
このようなエッチング処理を行った後、レジスト膜510を除去する。
After performing such an etching process, the resist
次に、図7(c)に示す工程において、半導体層1aを熱酸化することにより、半導体層1a上にゲート絶縁膜2を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 7C, the
続いて、ゲート電極3bを含む走査線3aを、図4中のX方向に沿って延びるように、例えばタングステンシリサイド(WSi)等の遮光性導電材料から形成する。この際、ゲート電極3bは、チャネル領域に重なる本体部3b1と、この本体部3b1から凹部810内に延設された延設部3b2とを有するように形成される。図6を参照して上述したように、延設部3b2によって、半導体層1aの側面の遮光性を強化できる。
Subsequently, the
本実施形態では特に、上述したように、半導体膜1aaに対して施すエッチング処理を下地絶縁膜12に対しても施すことにより、下地絶縁膜12の上側表面に凹部810を形成する。よって、延設部3b2を半導体層1aにより近い位置に形成することができる。即ち、仮に、半導体膜1aaをパターニングする際のエッチング処理とは異なるエッチング処理によって、半導体層1aの近傍に凹部を形成する場合には、この凹部を形成するためのエッチング処理を、半導体層1aから例えば少なくとも公差分だけ離れて施す必要がある。しかるに本実施形態によれば、半導体膜1aaをパターニングする際のエッチング処理を下地絶縁膜12に対しても施すことにより凹部810を形成するので、凹部810を半導体層1aにより近い位置に形成することができる。よって、半導体層1aの側面に対する壁状の遮光体としての延設部3b2を半導体層1aにより近い位置に形成することができる。従って、半導体層1aの側面の遮光性を更に強化できる。
Particularly in the present embodiment, as described above, the etching process performed on the semiconductor film 1aa is also performed on the
その後、図5において、半導体層1aに対して、不純物イオンをドープすることにより、半導体層1aにデータ線側LDD領域1b、画素電極側LDD領域1c、データ線側ソースドレイン領域1d及び画素電極側ソースドレイン領域1eを形成して、TFT30を形成する。尚、TFT30を形成する工程には、通常の半導体集積化技術を用いることができる。続いて、TFTアレイ基板10の全面に層間絶縁膜41を形成する。層間絶縁膜41は、例えば、常圧又は減圧CVD法等によりTEOSガス、TEBガス、TMOPガス等を用いて、NSG、PSG、BSG等のシリケートガラス膜、窒化膜や酸化シリコン膜等から形成される。尚、層間絶縁膜41の形成後、その表面を、例えばCMP処理等によって平坦化してもよい。続いて、層間絶縁膜41の表面の所定位置にエッチング処理を施し、画素電極側ソースドレイン領域1eに達する深さのコンタクトホール83を開孔する。続いて、導電性のポリシリコン膜を積層し、所定パターンの下部容量電極71を形成する。下部容量電極71は、コンタクトホール83によって画素電極側ソースドレイン領域1eとひとつながりに接続される。続いて、絶縁膜61を層間絶縁膜41及び下部容量電極71上に積層する。続いて、絶縁膜61上に、所定パターンのレジストを積層し、エッチングを行うことにより、下部容量電極71が露出するように開口を形成する。このとき、絶縁膜61が、下部容量電極71の上に乗り上げた部分を残すように形成する。このような絶縁膜61を形成することにより、絶縁膜61を形成しない場合と比較して、下部容量電極71の端面と後に形成する上部容量電極300aの端面との層間距離を増大させることができるので、下部容量電極71の端面と上部容量電極300aの端面間の意図しない電流リークの発生を防止できる。続いて、所定パターンの誘電体膜75を、例えば窒化シリコン膜から形成する。続いて、誘電体膜75上にAl膜を積層して、所定のパターンの上部容量電極300a(言い換えれば、容量線300(図4参照))を形成することで、蓄積容量70を形成する。続いて、TFTアレイ基板10の全面に層間絶縁膜42を積層する。続いて、その表面の所定位置にエッチングを施し、コンタクトホール81及び84を開孔する。続いて、層間絶縁膜42上に、データ線6a及び中継層93を形成する。データ線6aは、絶縁膜61、層間絶縁膜41及び42を貫通するコンタクトホール81によって、データ線側ソースドレイン領域1dとひとつながりに接続する。中継層93は、コンタクトホール84によって、下部容量電極71とひとつながりに接続する。続いて、TFTアレイ基板10の全面に層間絶縁膜43を積層する。続いて、その表面の所定位置にエッチングを施し、コンタクトホール85を開孔する。続いて、層間絶縁膜43の表面の所定位置に画素電極9aを形成する。画素電極9aは、コンタクトホール85によって、中継層93とひとつながりに接続する。
Thereafter, in FIG. 5, by doping the
以上説明した液晶装置の製造方法によれば、上述した液晶装置を製造することができる。ここで特に、半導体膜1aaに対して施すエッチング処理を下地絶縁膜12に対しても施すことにより、下地絶縁膜12の上側表面に凹部810を形成するので、凹部810を形成するための工程を別個に設けるなど工程数を増加させる必要がなく、ゲート電極3bを、凹部810内に延設された延設部3b2を有するように形成できる。このような延設部3b2によって、半導体層1aの側面の遮光性を高め、TFT30における光リーク電流の発生を低減できる。
According to the manufacturing method of the liquid crystal device described above, the above-described liquid crystal device can be manufactured. In particular, since the
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電気光学装置の製造方法もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the spirit or idea of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and an electro-optical device with such a change. These manufacturing methods are also included in the technical scope of the present invention.
1a…半導体層、1a’…チャネル領域、1aa…半導体膜、3a…走査線、3b、3b1、3b2…ゲート電極、6a…データ線、9a…画素電極、10…TFTアレイ基板、10a…画像表示領域、11a…下側遮光膜、12…下地絶縁膜、20…対向基板、21…対向電極、23…遮光膜、30…TFT、50…液晶層、52…シール材、53…額縁遮光膜、70…蓄積容量、71…下部容量電極、75…誘電体膜、101…データ線駆動回路、102…外部回路接続端子、104…走査線駆動回路、300a…上部容量電極、810…凹部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記基板上に下地絶縁膜を形成する工程と、
前記下地絶縁膜上に半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜に対してエッチング処理を施して前記半導体膜をパターニングすることで、前記トランジスタを構成する半導体層を形成すると共に、前記エッチング処理を前記下地絶縁膜に対しても施すことにより、前記下地絶縁膜の上側表面に凹部を形成する工程と、
前記トランジスタを構成するゲート電極を、前記半導体層におけるチャネル領域に重なる本体部及び該本体部から前記凹部内の少なくとも一部に延設された延設部を有するように形成する工程と、
前記トランジスタと電気的に接続されるように、前記画素電極を形成する工程と
を含むことを特徴とする電気光学装置の製造方法。 An electro-optical device manufacturing method for manufacturing an electro-optical device including a pixel electrode and a transistor electrically connected to the pixel electrode on a substrate,
Forming a base insulating film on the substrate;
Forming a semiconductor film on the base insulating film;
By etching the semiconductor film and patterning the semiconductor film, a semiconductor layer constituting the transistor is formed, and the etching process is also performed on the base insulating film to thereby form the base layer. Forming a recess on the upper surface of the insulating film;
Forming a gate electrode constituting the transistor so as to have a main body portion that overlaps a channel region in the semiconductor layer and an extending portion that extends from the main body portion to at least a part of the recess;
And a step of forming the pixel electrode so as to be electrically connected to the transistor.
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