JP2010204239A - 液晶装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】。画素トランジスターを構成する半導体膜と同層の半導体膜を保持容量電極として用いた場合でも、十分な容量値の保持容量を構成することのできる液晶装置、および当該液晶装置を備えた電子機器を提供すること。
【解決手段】液晶装置１００において、保持容量６０を構成するにあたって、画素トランジスター３０を構成する半導体膜１ａと同層の第１保持容量電極１ｆと、画素トランジスター３０のゲート電極と同層の第２保持容量電極３ｂとの間に、ゲート絶縁層２と同層の第１誘電体層２ａを介在させる。また、画素トランジスター３０のチャネル領域１ｇと平面的に重ならない領域において、第１保持容量電極１ｆの下面に第２誘電体層１５を介して第３保持容量電極４ａを対向させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、画素電極、画素トランジスター、保持容量が基板上に形成された液晶装置、および当該液晶装置を備えた電子機器に関するものである。

液晶装置は、画素電極、画素トランジスターおよび保持容量が形成された第１基板と、この第１基板に対向する第２基板と、第１基板と第２基板との間に保持された液晶層とを備えている。また、第１基板では、画素トランジスターを構成する半導体膜と同層の第１保持容量電極と、画素トランジスターのゲート絶縁層と同層の誘電体層と、画素トランジスターのゲート電極と同層の第２保持容量電極とによって保持容量が形成されている。但し、かかる構成では、画素トランジスターのゲート耐電圧を確保することを目的にゲート絶縁層の膜厚を厚くすると、誘電体層の膜厚も厚くなるため、十分な容量値を確保できないことが多い。

一方、画素トランジスターのチャネル領域に光が入射することを防止することを目的にチャネル領域の下層側に設けた遮光膜を保持容量電極に対して誘電体層を介して対向させることにより、保持容量を追加した構成が提案されており、かかる構成では、チャネル領域と遮光膜との間に介在する絶縁膜と、遮光膜と第１容量電極との間に介在する誘電体層とは同層である。（特許文献１参照）。

特開２００１−６６６３３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構成では、以下の理由から、遮光膜を利用して保持容量を構成しても、十分な容量値を得ることができないという問題点がある。

まず第１に、特許文献１に記載の構成では、保持容量電極としての遮光膜がトランジスターのチャネル領域に重なって配置されている。よって、遮光膜がゲート電極の役割を果たし、トランジスターのリーク電流が増加してしまう。また、遮光膜はトランジスターのソースバスライン接続領域にも重なって配置されている。よって、トランジスターのソースバスライン側に意図しない容量が形成されてしまい、配線遅延の原因となる。このような問題を回避する為には、チャネル領域と遮光膜との間に介在する絶縁膜の膜厚を十分厚くする必要がある。その結果、遮光膜と第１容量電極との間に介在する誘電体層の膜厚も厚くなってしまうため、遮光膜を利用して保持容量を構成しても、十分な容量値を得ることができないのである。

第２に、基板上に所定パターンの遮光膜を広い面積で形成すると、基板に反りが発生しやすくなる。このため、遮光膜については広い面積で形成することができないので、遮光膜を利用して保持容量を構成しても、十分な容量値を得ることができないのである。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、画素トランジスターを構成する半導体膜と同層の半導体膜を保持容量電極として用いた場合でも、十分な容量値の保持容量を構成することのできる液晶装置、および当該液晶装置を備えた電子機器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る液晶装置は、第１基板と、該第１基板に対向する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、前記第１基板の前記第２基板と対向する面に設けられた画素トランジスターと、前記画素トランジスターに電気的に接続する画素電極と、前記画素トランジスターを構成する半導体膜と同層の第１保持容量電極と、前記画素トランジスターのゲート電極と同層の導電膜からなるとともに、前記画素トランジスターのゲート絶縁層と同層の第１誘電体層を介して、前記第１保持容量電極の前記第２基板側の面に対向する第２保持容量電極と、前記画素トランジスターのチャネル領域と平面的に重ならない領域において、第２誘電体層を介して、前記第１保持容量電極の前記第２基板側とは反対側の面に対向する第３保持容量電極と、を有することを特徴とする。

本発明では、画素トランジスターを構成する半導体膜と同層の第１保持容量電極、ゲート絶縁層と同層の第１誘電体層、および画素トランジスターのゲート電極と同層の第２保持容量電極とによって保持容量を形成する。また、第１保持容量電極の第２基板側とは反対側の面に第２誘電体層を介して対向する第３保持容量電極を設けて保持容量を追加する。このため、画素トランジスターのゲート耐電圧等の制約からゲート絶縁層および第１誘電体層の膜厚を厚くしたために第１保持容量電極と第２保持容量電極との間の容量値だけでは保持容量の容量値が不足する場合でも、かかる不足を第１保持容量電極と第３保持容量電極との間の保持容量で補うことができる。ここで、第３保持容量電極は、画素トランジスターのチャネル領域と平面的に重ならない領域に形成されているため、第２誘電体層の膜厚を薄くして、第１保持容量電極と第３保持容量電極との間の容量値を大きくした場合でも、第３保持容量電極の電位がチャネル領域に影響を及ぼさない。それ故、画素トランジスターの動作特性を低下させることなく、十分な容量値をもった保持容量を形成することができる。

本発明においては、前記第３保持容量電極が、前記第１基板上に形成された導電膜からなる構成を採用することができる。この場合、前記第１基板としては、ガラス基板、石英基板、シリコン基板、セラミック基板等を用いることができる。本発明において、液晶装置が反射型である場合、前記第１基板としては、シリコン基板を用いることが好ましい。かかるシリコン基板は、ガラス基板や石英基板に比較して熱伝導率が高く、放熱性に優れているので、温度上昇を防止することができる。また、液晶装置が反射型である場合、画素電極に遮光機能がある為、画素トランジスターと基板の間に遮光膜を設ける必要が無い。よって、第３保持容量電極を画素トランジスターのチャネル領域やＬＤＤ領域と平面的に重ならない領域に形成しても、遮光性能上の問題は無い。

本発明においては、前記第１基板がシリコン基板である場合、前記第３保持容量電極は、前記シリコン基板表面に対する不純物導入領域からなることが好ましい。基板表面の広い領域にわたって第３保持容量電極を構成する導電膜を形成すると、基板が反ってしまうため、基板表面の広い領域にわたって第３保持容量電極を形成することは好ましくない。しかるに、第３保持容量電極がシリコン基板表面の不純物導入領域からなる場合には、シリコン基板に反りが発生しないため、シリコン基板表面の広い領域にわたって第３保持容量電極を形成することができる。それ故、第１保持容量電極と第３保持容量電極との間に容量値の大きな保持容量を形成することができる。

本発明を適用した液晶装置は、携帯電話機やモバイルコンピューター等の電子機器として用いることができる。また、本発明を適用した液晶装置は、電子機器としての投射型表示装置にも用いることができ、かかる投射型表示装置は、液晶装置に光を供給するための光源部と、前記液晶装置によって光変調された光を投射する投射光学系とを備えている。

本発明を適用した液晶装置の電気的構成を示すブロック図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した液晶装置の液晶パネルを各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態１に係る反射型の液晶装置に用いた素子基板において相隣接する画素の平面図、およびそのＡ１−Ａ１′線に相当する位置で液晶装置を切断したときの断面図である。 本発明の実施の形態１に係る反射型の液晶装置に用いた素子基板の工程断面図である。 本発明の実施の形態１に係る反射型の液晶装置に用いた素子基板の工程断面図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態２に係る反射型の液晶装置に用いた素子基板において相隣接する画素の平面図、およびそのＡ２−Ａ２′線に相当する位置で液晶装置を切断したときの断面図である。 本発明の実施の形態２に係る反射型の液晶装置に用いた素子基板の工程断面図である。 本発明の実施の形態２に係る反射型の液晶装置に用いた素子基板の工程断面図である。 本発明を適用した反射型の液晶装置を用いた電子機器の説明図である。

図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明では、本発明を反射型の液晶装置に適用した場合を中心に説明する。また、反射型の液晶装置では、画素電極および共通電極のうちの一方が反射性電極により構成され、画素電極および共通電極のうちの他方が透光性電極により構成されるが、以下の説明では、画素電極が反射性電極により構成され、共通電極が透光性電極により構成されている場合を中心に説明する。また、以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。さらに、電界効果型トランジスターを流れる電流の方向が反転する場合、ソースとドレインとが入れ替わるが、以下の説明では、便宜上、画素電極が接続されている側をドレインとし、データ線が接続されている側をソースとして説明する。

［実施の形態１］
（全体構成）
図１は、本発明を適用した液晶装置の電気的構成を示すブロック図である。図１に示すように、液晶装置１００は、液晶パネル１００ｐを有しており、液晶パネル１００ｐは、その中央領域に複数の画素１００ａがマトリクス状に配列された画素領域１０ｂを備えている。かかる液晶パネル１００ｐにおいて、後述する第１基板１０には、画素領域１０ｂの内側で複数本のデータ線６ａおよび複数本の走査線３ａが縦横に延びており、それらの交点に対応する位置に画素１００ａが構成されている。複数の画素１００ａの各々には、画素スイッチング素子としての画素トランジスター３０、および後述する画素電極９ａが形成されている。画素トランジスター３０のソースにはデータ線６ａが電気的に接続され、画素トランジスター３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続され、画素トランジスター３０のドレインには、画素電極９ａが電気的に接続されている。

第１基板１０において、画素領域１０ｂの外側領域には走査線駆動回路１０４およびデータ線駆動回路１０１が構成されている。データ線駆動回路１０１は各データ線６ａの一端に電気的に接続しており、画像処理回路から供給される画像信号を各データ線６ａに順次供給する。走査線駆動回路１０４は、各走査線３ａに電気的に接続しており、走査信号を各走査線３ａに順次供給する。

各画素１００ａにおいて、画素電極９ａは、後述する対向基板に形成された共通電極と液晶を介して対向し、液晶容量５０ａを構成している。また、各画素１００ａには、液晶容量５０ａで保持される画像信号の変動を防ぐために、液晶容量５０ａと並列に保持容量６０が付加されている。本形態では、保持容量６０を構成するために、複数の画素１００ａに跨って走査線３ａと並行して延びた容量線５が形成されている。

（液晶パネルおよび素子基板の構成）
図２（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した液晶装置１００の液晶パネル１００ｐを各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、液晶装置１００の液晶パネル１００ｐでは、所定の隙間を介して第１基板１０（素子基板）と第２基板２０（対向基板）とが所定の隙間を介してシール材１０７によって貼り合わされており、シール材１０７は第２基板２０の縁に沿うように配置されている。シール材１０７は、光硬化樹脂や熱硬化性樹脂等からなる接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするためのグラスファイバー、あるいはガラスビーズ等のギャップ材が配合されている。本形態において、第１基板１０の基板本体１１は、ガラス基板、石英基板、シリコン基板、セラミック基板等であり、第２基板２０の基板本体２０ｄは、ガラス基板や石英基板等からなる透光性基板である。

第１基板１０において、シール材１０７の外側領域では、第１基板１０の一辺に沿ってデータ線駆動回路１０１および複数の端子１０２が形成されており、この一辺に隣接する他の辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。また、第２基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、第１基板１０と第２基板２０との間で電気的導通をとるための上下導通材１０９が形成されている。

詳しくは後述するが、第１基板１０には、アルミニウムやアルミニウム合金等といったアルミニウム系材料や、銀や銀合金等といった銀系材料からなる反射性の画素電極９ａ（反射性電極）がマトリクス状に形成されている。本形態では、画素電極９ａには、上記の金属材料のうち、アルミニウムやアルミニウム合金等といったアルミニウム系材料が用いられている。

これに対して、第２基板２０には、シール材１０７の内側領域に遮光性材料からなる額縁１０８が形成され、その内側が画像表示領域１０ａとされている。第２基板２０には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜からなる共通電極２１（透光性電極）が形成されている。なお、第２基板２０には画素電極９ａ間と対向する位置にブラックマトリクスあるいはブラックストライプと称せられる遮光膜（図示せず）が形成されることがある。

なお、画素領域１０ｂには、額縁１０８と重なる領域にダミーの画素が構成される場合があり、この場合、画素領域１０ｂのうち、ダミー画素を除いた領域が画像表示領域１０ａとして利用されることになる。

かかる反射型の液晶装置１００においては、第２基板２０の側から入射した光が第１基板１０の画素電極９ａで反射して再び、第２基板２０の側から出射される間に液晶層５０によって画素毎に光変調される結果、画像が表示される。ここで、液晶装置１００は、モバイルコンピューター、携帯電話機等といった電子機器のカラー表示装置として用いることができ、この場合、第２基板２０には、カラーフィルター（図示せず）が形成される。また、第２基板２０の光入射側の面には、使用する液晶層５０の種類、すなわち、ＴＮ（ツイステッドネマティック）モード、ＳＴＮ（スーパーＴＮ）モード等々の動作モードや、ノーマリホワイトモード／ノーマリブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板等が所定の向きに配置される。さらに、液晶装置１００は、後述する投射型表示装置（液晶プロジェクター）において、ＲＧＢ用の各ライトバルブとして用いることができる。この場合、ＲＧＢ用の各液晶装置１００の各々には、ＲＧＢ色分解用のダイクロイックミラーを介して分解された各色の光が投射光として各々入射されることになるので、カラーフィルターは形成されない。

（各画素の構成）
図３（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態１に係る反射型の液晶装置１００に用いた第１基板１０において相隣接する画素の平面図、およびそのＡ１−Ａ１′線に相当する位置で液晶装置１００を切断したときの断面図である。なお、図３（ａ）において、データ線６ａは一点鎖線で示し、走査線３ａおよびそれと同時形成された導電膜は実線で示し、半導体膜１ａは細い点線で示し、画素電極９ａについては二点鎖線で示してある。また、図３（ａ）において、第３保持容量電極４ａは、長い破線で示してある。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、第１基板１０において、ガラス基板、石英基板、シリコン基板、セラミック基板等からなる基板本体１１の第１面１１ｘおよび第２面１１ｙのうち、第２基板２０側に位置する第１面１１ｘには、後述する第３保持容量電極４ａ、および第２誘電体層１５が形成されている。第２誘電体層１５の上層側には、反射性の画素電極９ａと重なる位置にＮチャネル型の画素トランジスター３０（電界効果型トランジスター／薄膜トランジスター）が形成されている。画素トランジスター３０は、島状のポリシリコン膜からなる半導体膜１ａに対して、チャネル領域１ｇ、低濃度ソース領域１ｂ、高濃度ソース領域１ｄ、低濃度ドレイン領域１ｃ、および高濃度ドレイン領域１ｅが形成されたＬＤＤ構造を備えている。半導体膜１ａの表面側には、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜からなる透光性のゲート絶縁層２が形成されており、ゲート絶縁層２の表面には、金属膜、金属シリサイド膜、ドープトシリコン膜等からなるゲート電極（走査線３ａ）が形成されている。本形態において、ゲート絶縁層２は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等により形成されたシリコン酸化膜やシリコン窒化膜からなる。

本形態において、画素トランジスター３０はＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を備えているが、高濃度ソース領域および高濃度ドレイン領域が走査線３ａに自己整合的に形成されている構造を採用してもよい。また、ゲート絶縁層２は、熱酸化により形成されたシリコン酸化膜からなる構成であってもよい。また、ゲート絶縁層２は、熱酸化により形成されたシリコン酸化膜と、ＣＶＤ法等により形成されたシリコン酸化膜やシリコン窒化膜との複層膜からなる構成であってもよい。

画素トランジスター３０の上層側には、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の透光性絶縁膜からなる層間絶縁膜７１、７２が形成されている。層間絶縁膜７１の表面には金属膜、金属シリサイド膜、ドープトシリコン膜等からなるデータ線６ａおよびドレイン電極６ｂが形成され、データ線６ａは、層間絶縁膜７１に形成されたコンタクトホール７１ａを介して高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続し、ドレイン電極６ｂは、層間絶縁膜７１に形成されたコンタクトホール７１ｂを介して高濃度ドレイン領域１ｅに電気的に接続している。層間絶縁膜７２の表面には画素電極９ａが島状に形成されており、画素電極９ａは、層間絶縁膜７２に形成されたコンタクトホール７２ｂを介してドレイン電極６ｂに電気的に接続されている。かかる電気的な接続を行なうにあたって、本形態では、コンタクトホール７２ｂの内部は、プラグ８ａと称せられる導電膜によって埋められ、画素電極９ａは、プラグ８ａを介してドレイン電極６ｂに電気的に接続されている。

画素電極９ａの表面側には配向膜１６が形成されている。ここで、層間絶縁膜７２の表面とプラグ８ａの表面は、連続した平坦面を形成しており、かかる平坦面上に画素電極９ａが形成されている。

第２基板２０では、基板本体２０ｄにおいて第１基板１０と対向する面全体にＩＴＯ膜からなる共通電極２１が形成され、共通電極２１の表面側には配向膜２６が形成されている。

このように構成した第１基板１０と第２基板２０は、画素電極９ａと共通電極２１とが対面するように対向配置され、かつ、これらの基板間には、シール材１０７により囲まれた空間内に電気光学物質としての液晶層５０が封入されている。液晶層５０は、画素電極９ａからの電界が印加されていない状態で、第１基板１０および第２基板２０に形成された配向膜１６、２６により所定の配向状態をとる。液晶層５０は、例えば一種または数種のネマティック液晶を混合したもの等からなる。配向膜１６、２６は、斜方蒸着法によるシリコン酸化膜等からなる。

本形態では、配向膜１６を均一に形成するという観点から、隣接する画素電極９ａの間が表面絶縁膜７３で埋められている。このため、画素電極９ａの表面と表面絶縁膜７３の表面は、連続した平坦面を形成しており、かかる平坦面上に、第１誘電体層１８および配向膜１６が形成されている。

（保持容量６０の構成）
かかる構成の液晶装置１００において、図１に示す保持容量６０を第１基板１０に構成するにあたって、本形態では、第２誘電体層１５の上層に、画素トランジスター３０を構成する半導体膜１ａと同層の第１保持容量電極１ｆが形成されている。本形態において、第１保持容量電極１ｆは、半導体膜１ａの高濃度ドレイン領域１ｅからの延在部分である。

かかる第１保持容量電極１ｆを利用して保持容量６０を構成するにあたって、本形態では、まず、第１保持容量電極１ｆの上層に、第１誘電体層２ａが形成され、かかる第１誘電体層２ａの上層に第２保持容量電極３ｂが形成されている。第２保持容量電極３ｂは、第１誘電体層２ａを介して第１保持容量電極１ｆの上面（第２基板２０が位置する側の面）に対向し、第１保持容量６１を構成している。本形態において、第１誘電体層２ａは、ゲート絶縁層２と同層の絶縁膜であり、第２保持容量電極３ｂは、ゲート電極（走査線３ａ）と同層の導電膜である。

また、本形態の液晶装置１００では、第１基板１０の基板本体１１の第１面１１ｘには、金属膜、金属シリサイド膜、ドープトシリコン膜等からなる第３保持容量電極４ａが形成されており、かかる第３保持容量電極４ａの上層には、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜からなる第２誘電体層１５が形成されている。第３保持容量電極４ａは、第２誘電体層１５を介して第１保持容量電極１ｆの下面（第２基板２０が位置する側とは反対側の面）に対向し、第２保持容量６２を構成している。このため、第３保持容量電極４ａは、第２保持容量電極３ｂと略重なるように形成されている。

ここで、第２誘電体層１５は、第１基板１０の基板本体１１の第１面１１ｘ全体に形成されている。第３保持容量電極４ａは、第１保持容量電極１ｆと重なるように形成され、半導体膜１ａにおいて画素トランジスター３０を構成する部分（低濃度ソース領域１ｂ、高濃度ソース領域１ｄ、低濃度ドレイン領域１ｃ、および高濃度ドレイン領域１ｅ）とは一切重なっていない。

このように構成した液晶装置１００において、第２保持容量電極３ｂおよび第３保持容量電極４ａのいずれにも、図１に示す容量線５を介して共通電位ＣＯＭが印加される。このため、第１保持容量６１と第２保持容量６２とは、並列に電気的接続された状態にあり、保持容量６０を構成している。かかる容量線５は、例えば、第２保持容量電極３ｂを走査線３ａと並列して延在させることにより形成できる。また、容量線５は、第３保持容量電極４ａを走査線３ａと並列して延在させることによっても形成することができる。なお、第３保持容量電極４ａを延在させて容量線５として利用する場合、容量線５と走査線３ａが交差しても短絡するおそれがないので、容量線５をデータ線６ａと並列して延在させることもできる。さらに、第２保持容量電極３ｂおよび第３保持容量電極４ａの双方を走査線３ａと並列して延在させることによって容量線５を形成することもできる。さらにまた、第２保持容量電極３ｂおよび第３保持容量電極４ａのうちの一方の容量電極のみを容量線５として延在させる一方、他方の容量電極については画素毎に形成した場合、画素内で一方の容量電極と他方の容量電極とをコンタクトホールを介して電気的に接続した構造を採用してもよい。

（液晶装置１００の第１基板１０の製造方法）
以下、図４および図５を参照して、本発明の実施の形態１に係る液晶装置１００の製造方法を説明しながら、液晶装置１００の構成を詳述する。図４および図５は、本発明を適用した液晶装置１００の製造方法において、第１基板１０を製造する方法を示す工程断面図である。

本形態の液晶装置１００の第１基板１０を製造するには、まず、図４（ａ）に示すように、基板本体１１の第１面１１ｘの全面に、スパッタ法やＣＶＤ法等により、金属膜、金属シリサイド膜、ドープトシリコン膜等からなる導電膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて導電膜をパターニングし、第３保持容量電極４ａを形成する。

次に、図４（ｂ）に示すように、基板本体１１の第１面１１ｘの全面において、第３保持容量電極４ａの上層側にシリコン酸化膜あるいはシリコン窒化膜からなる第２誘電体層１５を形成する。

次に、図４（ｃ）に示すように、基板本体１１の第１面１１ｘの全面において、第２誘電体層１５の表面にポリシリコン膜１を形成する。より具体的には、ＣＶＤ法により、アモルファスのシリコン膜を形成した後、温度が６００℃を超える窒素雰囲気でのアニールや、レーザアニールによって、アモルファスシリコンを加熱し、ポリシリコン膜とする。

次に、図４（ｄ）に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いてポリシリコン膜１をパターニングし、半導体膜１ａおよび第１保持容量電極１ｆを同時形成する。その結果、第１保持容量電極１ｆ、第２誘電体層１５、および第３保持容量電極４ａによって第２保持容量６２が形成される。

次に、図４（ｅ）に示すように、基板本体１１の第１面１１ｘの全面において、半導体膜１ａおよび第１保持容量電極１ｆの上層側に、ＣＶＤ法によってシリコン酸化膜あるいはシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層２を形成する。その結果、第１保持容量電極１ｆの表面側には第１誘電体層２ａが同時形成される。なお、半導体膜１ａおよび第１保持容量電極１ｆに対する熱酸化によって、シリコン酸化膜からなるゲート絶縁層２および第１誘電体層２ａを形成してもよい。また、半導体膜１ａおよび第１保持容量電極１ｆに対する熱酸化によってシリコン酸化膜を形成した後、ＣＶＤ法によってシリコン酸化膜あるいはシリコン窒化膜を形成して、ゲート絶縁層２および第１誘電体層２ａを形成してもよい。

次に、半導体膜１ａおよび第１保持容量電極１ｆのうち、第１保持容量電極１ｆにＮ型の不純物を導入して第１保持容量電極１ｆを導電化する。

次に、図５（ａ）に示すように、基板本体１１の第１面１１ｘの全面において、ゲート絶縁層２および第１誘電体層２ａの上層側に、スパッタ法やＣＶＤ法等により、金属膜、金属シリサイド膜、ドープトシリコン膜等からなる導電膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて導電膜をパターニングし、走査線３ａおよび第２保持容量電極３ｂを同時形成する。その結果、第１保持容量電極１ｆ、第１誘電体層２ａおよび第２保持容量電極３ｂによって第１保持容量６１が形成され、かかる第１保持容量６１および第２保持容量６２によって保持容量６０が形成される。

次に、図５（ｂ）に示すように、ゲート電極（走査線３ａ）をマスクにして半導体膜１ａに低濃度Ｎ型の不純物を導入して、低濃度ソース領域１ｂおよび低濃度ドレイン領域１ｃを形成する工程と、ゲート電極（走査線３ａ）を広めに覆うマスクを形成した状態で半導体膜１ａに高濃度Ｎ型の不純物を導入して、高濃度ソース領域１ｄおよび高濃度ドレイン領域１ｅを形成する工程と、を行なう。その際、半導体膜１ａにおいてゲート電極（走査線３ａ）と重なる部分にチャネル領域１ｇが形成される。

次に、図５（ｃ）に示すように、基板本体１１の第１面１１ｘの全面において、走査線３ａおよび第１誘電体層２ａの上層側に、ＣＶＤ法等により、シリコン酸化膜からなる層間絶縁膜７１を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて、層間絶縁膜７１に対してコンタクトホール７１ａ、７１ｂを形成する。なお、コンタクトホール７１ａ、７１ｂを形成する前に、ＣＭＰ法（化学機械研磨法）等により、層間絶縁膜７１の表面を研磨することが好ましい。

次に、図５（ｄ）に示すように、基板本体１１の第１面１１ｘの全面において、層間絶縁膜７１の上層側に、スパッタ法やＣＶＤ法等により、金属膜、金属シリサイド膜、ドープトシリコン膜等からなる導電膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて導電膜をパターニングし、データ線６ａおよびドレイン電極６ｂを同時形成する。

以降の工程の図示は省略するが、図３（ｂ）に示すように、データ線６ａおよびドレイン電極６ｂの上層側に層間絶縁膜７２を形成した後、層間絶縁膜７２にコンタクトホール７２ｂを形成する。次に、層間絶縁膜７２の上層側にタングステン等の導電膜を厚く形成した後、導電膜を表面から研磨する。その結果、層間絶縁膜７２の表面に形成されていた導電膜が除去され、コンタクトホール７２ｂ内のみに導電膜がプラグ８ａとして残る。かかる研磨には化学機械研磨法を利用する。次に、層間絶縁膜７２の表面とプラグ８ａとが構成する平坦面の上に、アルミニウム材料からなる反射性導電膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、反射性導電膜をパターニングし、画素電極９ａを島状に形成する。その後、シリコン酸化膜等の絶縁膜を形成し、化学機械研磨法やエッチバック法によって、隣接する画素電極９ａの間を表面絶縁膜７３で埋める。しかる後に、画素電極９ａの表面にシリコン酸化膜等から成る無機配向膜１６を斜方蒸着法によって形成する。なお、画素電極９ａの表面にシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の保護膜を形成した後、かかる保護膜の上層側に配向膜１６を形成してもよい。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の液晶装置１００では、画素トランジスター３０を構成する半導体膜１ａと同層の第１保持容量電極１ｆ、ゲート絶縁層２と同層の第１誘電体層２ａ、および画素トランジスター３０のゲート電極（走査線３ａ）と同層の第２保持容量電極３ｂとによって第１保持容量６１を形成する。また、第１保持容量電極１ｆの下面に第２誘電体層１５を介して対向する第３保持容量電極４ａを設けて、第２保持容量６２を形成する。このため、画素トランジスター３０のゲート耐電圧等の制約からゲート絶縁層２および第１誘電体層２ａの膜厚を厚くしたために第１保持容量電極１ｆと第２保持容量電極３ｂとの間の容量値だけでは保持容量６０の容量値が不足する場合でも、かかる不足を第１保持容量電極１ｆと第３保持容量電極４ａとの間の第２保持容量６２で補うことができる。ここで、第３保持容量電極４ａは、画素トランジスター３０のチャネル領域１ｇと平面的に重ならない領域に形成されている。このため、第２誘電体層１５の膜厚を薄くして第１保持容量電極１ｆと第３保持容量電極４ａとの間の容量値を大きくした場合でも、第３保持容量電極４ａの電位がチャネル領域に影響を及ぼさない。それ故、画素トランジスター３０の動作特性を低下させることなく、十分な容量値をもった保持容量６０を形成することができる。

また、第２誘電体層１５の膜厚を薄くできる分、基板本体１１上での第３保持容量電極４ａの形成面積が小さくても良い。このため、基板本体１１に反り等の不具合が発生し難い。すなわち、基板本体１１に、広い面積をもったパターンを形成すると、膜の応力によって基板に反りが発生するという問題があるが、本形態によれば、第３保持容量電極４ａの形成面積を小さくすることができるので、かかる反りの発生を防止することができる。

［実施の形態２］
（第１基板１０の構成）
図６（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態２に係る反射型の液晶装置１００に用いた第１基板１０において相隣接する画素の平面図、およびそのＡ２−Ａ２′線に相当する位置で液晶装置１００を切断したときの断面図である。なお、図６（ａ）において、データ線６ａは一点鎖線で示し、走査線３ａおよびそれと同時形成された導電膜は実線で示し、半導体膜１ａは細い点線で示し、画素電極９ａについては二点鎖線で示してある。また、図６（ａ）において、第３保持容量電極１２ａは、長い破線で示してある。本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

図６（ａ）、（ｂ）に示す液晶装置１００において、第１基板１０では、実施の形態１と違って、基板本体１２として単結晶シリコン基板が用いられている。基板本体１２の第１面１２ｘおよび第２面１２ｙのうち、第２基板２０側に位置する第１面１２ｘには、素子分離用の局所酸化膜１３が形成されている。基板本体１２の第１面１２ｘには、局所酸化膜１３の側方に第３保持容量電極１２ａが形成されているとともに、局所酸化膜１３および第３保持容量電極１２ａの上層側にシリコン酸化膜やシリコン窒化膜からなる第２誘電体層１５が形成されている。

局所酸化膜１３の上層側には、反射性の画素電極９ａと重なる位置にＮチャネル型の画素トランジスター３０が形成され、画素トランジスター３０を構成する半導体膜１ａは、島状のポリシリコン膜からなる。

半導体膜１ａの表面側には、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜からなる透光性のゲート絶縁層２が形成されており、ゲート絶縁層２の表面には、金属膜、金属シリサイド膜、ドープトシリコン膜等からなるゲート電極（走査線３ａ）が形成されている。本形態において、ゲート絶縁層２は、ＣＶＤ法等により形成されたシリコン酸化膜やシリコン窒化膜からなる。また、ゲート絶縁層２は、熱酸化により形成されたシリコン酸化膜からなる構成であってもよい。さらに、ゲート絶縁層２は、熱酸化により形成されたシリコン酸化膜と、ＣＶＤ法等により形成されたシリコン酸化膜やシリコン窒化膜との複層膜からなる構成であってもよい。

実施の形態１と同様、画素トランジスター３０の上層側には、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の透光性絶縁膜からなる層間絶縁膜７１、７２が形成されている。層間絶縁膜７１と層間絶縁膜７２の層間には金属膜、金属シリサイド膜、ドープトシリコン膜等からなるデータ線６ａおよびドレイン電極６ｂが形成され、層間絶縁膜７２の上層には画素電極９ａが島状に形成されている。

かかる構成の液晶装置１００において、図１に示す保持容量６０を第１基板１０に構成するにあたって、本形態では、第２誘電体層１５の上層に、画素トランジスター３０を構成する半導体膜１ａと同層の第１保持容量電極１ｆが形成されている。本形態において、第１保持容量電極１ｆは、半導体膜１ａの高濃度ドレイン領域１ｅからの延在部分である。

かかる第１保持容量電極１ｆを利用して保持容量６０を構成するにあたって、本形態では、まず、第１保持容量電極１ｆの上層に第１誘電体層２ａが形成され、かかる第１誘電体層２ａの上層に第２保持容量電極３ｂが形成されている。第２保持容量電極３ｂは、第１誘電体層２ａを介して第１保持容量電極１ｆの上面に対向し、第１保持容量６１を構成している。本形態において、第１誘電体層２ａは、ゲート絶縁層２と同層の絶縁膜であり、第２保持容量電極３ｂは、ゲート電極（走査線３ａ）と同層の導電膜である。

また、本形態の液晶装置１００では、第１基板１０の基板本体１２の第１面１２ｘには、第３保持容量電極１２ａが形成されており、かかる第３保持容量電極１２ａは、基板本体１２の第１面１２ｘにＮ型不純物が導入された領域（不純物導入領域）からなる。

かかる第３保持容量電極１２ａの上層には、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜からなる第２誘電体層１５が形成されている。第３保持容量電極１２ａは、第２誘電体層１５を介して第１保持容量電極１ｆの下面に対向し、第２保持容量６２を構成している。このため、第３保持容量電極１２ａは、第２保持容量電極３ｂと略重なるように形成されている。

ここで、第２誘電体層１５は、第１基板１０の基板本体１２の第１面１２ｘ全体に形成されている。第３保持容量電極１２ａは、第１保持容量電極１ｆと重なるように形成され、半導体膜１ａにおいて画素トランジスター３０を構成する部分（低濃度ソース領域１ｂ、高濃度ソース領域１ｄ、低濃度ドレイン領域１ｃ、および高濃度ドレイン領域１ｅ）とは一切重なっていない。

このように構成した液晶装置１００において、第２保持容量電極３ｂおよび第３保持容量電極１２ａのいずれにも、図１に示す容量線５を介して共通電位ＣＯＭが印加される。このため、第１保持容量６１と第２保持容量６２とは、並列に電気的接続された状態にあり、保持容量６０を構成している。かかる容量線５は、例えば、第２保持容量電極３ｂを走査線３ａと並列して延在させることにより形成できる。また、容量線５は、第３保持容量電極１２ａを走査線３ａと並列して延在させることによっても形成することができる。なお、第３保持容量電極１２ａを延在させて容量線５として利用する場合、容量線５と走査線３ａが交差しても短絡するおそれがないので、容量線５をデータ線６ａと並列して延在させることもできる。さらに、第２保持容量電極３ｂおよび第３保持容量電極１２ａの双方を走査線３ａと並列して延在させることによって容量線５を形成することもできる。さらにまた、第２保持容量電極３ｂおよび第３保持容量電極１２ａのうちの一方の容量電極のみを容量線５として延在させる一方、他方の容量電極については画素毎に形成した場合、画素内で一方の容量電極と他方の容量電極とをコンタクトホールを介して電気的に接続した構造を採用してもよい。

（液晶装置１００の第１基板１０の製造方法）
以下、図７および図８を参照して、本発明の実施の形態１に係る液晶装置１００の製造方法を説明しながら、液晶装置１００の構成を詳述する。図７および図８は、本発明を適用した液晶装置１００の製造方法において、第１基板１０を製造する方法を示す工程断面図である。

本形態の液晶装置１００の第１基板１０を製造するには、まず、図７（ａ）に示すように、単結晶シリコン基板からなる基板本体１２を準備した後、基板本体１２の第１面１２ｘに、熱酸化法やＣＶＤ法等により、シリコン酸化膜１６を形成する。

次に、ＣＶＤ法等により、シリコン酸化膜１６の上層にシリコン窒化膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて、シリコン窒化膜をパターニングし、図６（ｂ）に示す局所酸化膜１３を形成すべき領域に開口部１７ａを備えたシリコン窒化膜１７を形成する。

次に、図７（ｂ）に示すように、水蒸気等を含む雰囲気中で基板本体１２を加熱し、シリコン窒化膜１７の開口部１７ａと重なる領域の基板本体１２を酸化させて局所酸化膜１３を形成する。

次に、図７（ｃ）に示すように、シリコン酸化膜１６およびシリコン窒化膜１７をエッチングにより除去する。

次に、図７（ｄ）に示すように、ＣＶＤ法等により、基板本体１２第１面１２ｘの全面にシリコン酸化膜あるいはシリコン窒化膜からなる第２誘電体層１５を形成する。ここで、第２誘電体層１５としてシリコン酸化膜を形成した場合、第２誘電体層１５において局所酸化膜１３と重なる部分は、局所酸化膜１３と一体のシリコン酸化膜となる。また、第２誘電体層１５を形成するにあたっては、熱酸化法を採用してもよく、この場合、局所酸化膜１３が形成されていない領域に熱酸化膜からなる第２誘電体層１５が形成され、局所酸化膜１３が形成されている領域では、熱酸化膜が形成されないか、わかずかに生成されるだけである。また、図７（ａ）、（ｂ）に示すシリコン酸化膜１６を第２誘電体層１５として利用してもよく、この場合、図７（ｃ）に示すエッチング工程では、シリコン窒化膜のみを除去し、シリコン酸化膜１６を残せばよい。さらに、図７（ａ）、（ｂ）に示すシリコン酸化膜１６およびシリコン窒化膜１７を第２誘電体層１５として利用してもよく、この場合、図７（ｃ）に示すエッチング工程を行わない。

次に、図７（ｅ）に示すように、基板本体１２の第１面１２ｘの表面にマスク（図示せず）を形成した状態で、基板本体１２の第１面１２ｘの表面に対してＮ型不純物を導入して第３保持容量電極１２ａを形成する。

次に、図８（ａ）に示すように、局所酸化膜１３の上層側に島状のポリシリコン膜からなる半導体膜１ａおよび第１保持容量電極１ｆを同時形成する。その結果、第１保持容量電極１ｆ、第２誘電体層１５、および第３保持容量電極１２ａによって第２保持容量６２が形成される。かかる工程では、実施の形態１と同様、基板本体１２の第１面１２ｘの全面にアモルファスのシリコン膜を形成した後、温度が６００℃を超える窒素雰囲気でのアニールや、レーザアニールによって、アモルファスシリコンを加熱し、ポリシリコン膜とした後、フォトリソグラフィ技術を用いてポリシリコン膜をパターニングする。

次に、図８（ｂ）に示すように、基板本体１２の第１面１２ｘの全面において、半導体膜１ａおよび第１保持容量電極１ｆの上層側に、ＣＶＤ法によってシリコン酸化膜あるいはシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層２を形成する。その結果、第１保持容量電極１ｆの表面側には第１誘電体層２ａが同時形成される。なお、半導体膜１ａおよび第１保持容量電極１ｆに対する熱酸化によって、シリコン酸化膜からなるゲート絶縁層２および第１誘電体層２ａを形成してもよい。また、半導体膜１ａおよび第１保持容量電極１ｆに対する熱酸化によってシリコン酸化膜を形成した後、ＣＶＤ法によってシリコン酸化膜あるいはシリコン窒化膜を形成して、ゲート絶縁層２および第１誘電体層２ａを形成してもよい。

次に、半導体膜１ａおよび第１保持容量電極１ｆのうち、第１保持容量電極１ｆにＮ型の不純物を導入して第１保持容量電極１ｆを導電化した後、図８（ｃ）に示すように、ゲート絶縁層２および第１誘電体層２ａの上層側に走査線３ａおよび第２保持容量電極３ｂを同時形成する。その結果、第１保持容量電極１ｆ、第１誘電体層２ａおよび第２保持容量電極３ｂによって第１保持容量６１が形成され、かかる第１保持容量６１および第２保持容量６２によって保持容量６０が形成される。

次に、図８（ｄ）に示すように、半導体膜１ａに高濃度Ｎ型の不純物および低濃度Ｎ型の不純物を順次導入して、高濃度ソース領域１ｄ、低濃度ソース領域１ｂ、チャネル領域１ｇ、低濃度ドレイン領域１ｃ、および高濃度ドレイン領域１ｅを形成する。それ以降の工程は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の液晶装置１００では、画素トランジスター３０を構成する半導体膜１ａと同層の第１保持容量電極１ｆ、ゲート絶縁層２と同層の第１誘電体層２ａ、および画素トランジスター３０のゲート電極（走査線３ａ）と同層の第２保持容量電極３ｂとによって第１保持容量６１を形成する。また、第１保持容量電極１ｆの下面に第２誘電体層１５を介して対向する第３保持容量電極１２ａを設けて、第２保持容量６２を形成する。このため、画素トランジスター３０のゲート耐電圧等の制約からゲート絶縁層２および第１誘電体層２ａの膜厚を厚くしたために第１保持容量電極１ｆと第２保持容量電極３ｂとの間の容量値だけでは、保持容量６０の容量値が不足する場合でも、かかる不足を第１保持容量電極１ｆと第３保持容量電極１２ａとの間の第２保持容量６２で補うことができる。ここで、第３保持容量電極１２ａは、画素トランジスター３０のチャネル領域１ｇと平面的に重ならない領域に形成されているため、第２誘電体層１５の膜厚を薄くして、第１保持容量電極１ｆと第３保持容量電極１２ａとの間の容量値を大きくした場合でも、第３保持容量電極１２ａの電位がチャネル領域に影響を及ぼさない。それ故、画素トランジスター３０の動作特性を低下させることなく、十分な容量値をもった保持容量６０を形成することができる。

また、本形態では、基板本体１２として単結晶シリコン基板を用い、かかる単結晶シリコン基板に不純物を導入して第３保持容量電極１２ａを形成する。基板に広い面積をもった薄膜を形成すると、膜の応力によって基板に反りが発生するという問題があるが、本形態によれば、成膜工程およびパターニング工程によって第３保持容量電極１２ａとしての薄膜を形成する必要がないので、かかる反りの発生を防止することができる。

［他の実施の形態］
上記実施の形態１、２のいずれにおいても、画素電極９ａが反射性電極であり、共通電極２１が透光性電極である構成であったが、実施の形態１に係る液晶装置１００において、基板本体１１として透光性基板を用いた場合には、画素電極９ａを透光性電極とし、共通電極２１を反射性電極としてもよい。また、上記実施の形態１、２のいずれにおいても、液晶装置１００が反射型液晶装置であったが、実施の形態１に係る構成は、透過型液晶装置に適用してもよい。

［電子機器への搭載例］
本発明に係る反射型の液晶装置１００は、図９（ａ）に示す投射型表示装置（液晶プロジェクター／電子機器）や、図９（ｂ）、（ｃ）に示す携帯用電子機器に用いることができる。

図９（ａ）に示す投射型表示装置１０００は、システム光軸Ｌに沿って光源部８１０、インテグレーターレンズ８２０および偏光変換素子８３０が配置された偏光照明装置８００を有している。また、投射型表示装置１０００は、システム光軸Ｌに沿って、偏光照明装置８００から出射されたＳ偏光光束をＳ偏光光束反射面８４１により反射させる偏光ビームスプリッター８４０と、偏光ビームスプリッター８４０のＳ偏光光束反射面８４１から反射された光のうち、青色光（Ｂ）の成分を分離するダイクロイックミラー８４２と、青色光が分離された後の光束のうち、赤色光（Ｒ）の成分を反射させて分離するダイクロイックミラー８４３とを有している。また、投射型表示装置１０００は、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）および青色光（Ｂ）が各々、入射する３枚の液晶装置１００（液晶装置１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ）を備えている。かかる投射型表示装置１０００は、３つの液晶装置１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂにて変調された光をダイクロイックミラー８４２、８４３、および偏光ビームスプリッター８４０にて合成した後、この合成光を投射光学系８５０によってスクリーン８６０に投射する。

次に、図９（ｂ）に示す携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１、スクロールボタン３００２、並びに表示ユニットとしての液晶装置１００を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、液晶装置１００に表示される画面がスクロールされる。図９（ｃ）に示す情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）は、複数の操作ボタン４００１、電源スイッチ４００２、並びに表示ユニットとしての液晶装置１００を備えており、電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が液晶装置１００に表示される。

さらに、第２基板２０等にカラーフィルターを形成すれば、カラー表示可能な液晶装置１００を形成することができる。また、カラーフィルターを形成した液晶装置１００を用いれば、単板式の投射型表示装置を構成することもできる。

また、本発明を適用した液晶装置１００が搭載される電子機器としては、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すものの他、パーソナルコンピューター、ヘッドマウンティトディスプレイ、デジタルスチールカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型、モニター直視型のビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、銀行端末等の電子機器等が挙げられる。

１ａ・・半導体膜、１ｆ・・第１保持容量電極、２・・ゲート絶縁層、２ａ・・第１誘電体層、３ａ・・走査線、３ｂ・・第２保持容量電極、４ａ、１２ａ・・第３保持容量電極、５・・容量線、６ａ・・データ線、９ａ・・画素電極、１０・・第１基板、１１、１２・・第１基板の基板本体、１５・・第２誘電体層、２０・・第２基板、２１・・共通電極、３０・・画素トランジスター、５０・・液晶層、６０・・保持容量、６１・・第１保持容量、６２・・第２保持容量、１００・・液晶装置、１００ａ・・画素

Claims (5)

1. 第１基板と、
   該第１基板に対向する第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、
   前記第１基板の前記第２基板と対向する面に設けられた画素トランジスターと、
   前記画素トランジスターに電気的に接続する画素電極と、
   前記画素トランジスターを構成する半導体膜と同層の第１保持容量電極と、
   前記画素トランジスターのゲート電極と同層の導電膜からなるとともに、前記画素トランジスターのゲート絶縁層と同層の第１誘電体層を介して、前記第１保持容量電極の前記第２基板側の面に対向する第２保持容量電極と、
   前記画素トランジスターのチャネル領域と平面的に重ならない領域において、第２誘電体層を介して、前記第１保持容量電極の前記第２基板側とは反対側の面に対向する第３保持容量電極と、
   を有することを特徴とする液晶装置。
2. 前記第３保持容量電極は、前記第１基板上に形成された導電膜からなることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. 前記第１基板は、シリコン基板であることを特徴とする請求項２に記載の液晶装置。
4. 前記第１基板は、シリコン基板であり、
   前記第３保持容量電極は、前記シリコン基板表面に対する不純物導入領域からなることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の液晶装置を備えていることを特徴とする電子機器。

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