JP2012248743A - 半導体装置およびその製造方法、表示装置ならびに電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体装置は、下層側の第1導電体部および上層側の第2導電体部と、第1の導電体部と第2の導電体部との間に設けられた、厚膜状の絶縁体層と、この絶縁体層に対する貫通孔の内面形状に倣うように形成され、第1導電体部と第2導電体部とを電気的に接続するコンタクト部とを備え、貫通孔のテーパ角が鋭角となっている。
【選択図】図9
Description
1.タッチセンサ付き表示装置におけるタッチ検出方式の基本原理
2.実施の形態(コンタクト部のテーパ角が鋭角であるタッチセンサ付き表示装置の例)
3.適用例(表示装置の電子機器への適用例)
4.変形例(表示装置以外の半導体装置への適用例等)
最初に図1〜図3を参照して、以下の実施の形態に係る表示装置(タッチセンサ付きの表示装置)における、タッチ検出方式の基本原理について説明する。このタッチ検出方式は、静電容量型タッチセンサとして具現化されるものであり、例えば図1(A)に示したように、誘電体Diを挟んで互いに対向配置された一対の電極(駆動電極E1および検出電極E2)を用い、容量素子を構成する。この構造は、図1(B)に示した等価回路として表される。駆動電極E1、検出電極E2および誘電体Diによって、容量素子C1が構成される。容量素子C1は、その一端が交流信号源(駆動信号源)Sacに接続され、他端Pは抵抗器Rを介して接地されると共に、電圧検出器(検出回路)DETに接続される。交流信号源Sacから駆動電極E1(容量素子C1の一端)に所定の周波数(例えば数kHz〜十数kHz程度)の交流矩形波Sg(図3(B))を印加すると、検出電極E2(容量素子C1の他端P)に、図3(A)に示したような出力波形(検出信号Vdet)が現れる。なお、この交流矩形波Sgは、後述するコモン駆動信号Vcomに相当するものである。
[表示装置1の構成]
図4は、本開示の一実施の形態に係る半導体装置(半導体回路部)を備えた表示装置(タッチセンサ付きの表示装置1)の要部断面構造を表すものである。この表示装置1は、表示素子として液晶素子を用いると共に、この液晶素子に元々備えられている電極の一部(後述する共通電極43)および表示用駆動信号(後述するコモン駆動信号Vcom)を兼用して静電容量型タッチセンサを構成したものである。すなわち、表示装置1は、表示機能およびタッチセンサ機能を有している。
図5は、共通電極43およびセンサ用検出電極44の一構成例を斜視状態にて表したものである。この例では、共通電極43は、図の左右方向に延在する複数のストライプ状の電極パターン(ここでは、一例としてn個(n:2以上の整数)の共通電極431〜43nからなる)に分割されている。各電極パターンには、共通電極ドライバ43Dによってコモン駆動信号Vcomが順次供給され、後述するように時分割的に線順次走査駆動が行われるようになっている。一方、センサ用検出電極44は、共通電極43の電極パターンの延在方向と直交する方向に延びる複数のストライプ状の電極パターンから構成されている。センサ用検出電極44の各電極パターンからは、それぞれ、検出信号Vdetが出力され、後述する検出回路8に入力されるようになっている。
図6および図7は、表示装置1における画素構造および各種ドライバの構成例を表したものである。表示装置1では、有効表示領域10A内に、TFT素子Trと液晶素子LCとを有する複数の表示画素20(画素)がマトリクス状に配置されている。すなわち、複数の表示画素20を有する表示部が、有効表示領域10Aに配設されている。各表示画素20には、TFT素子Trを含む画素回路が形成されている。また、この有効表示領域10Aの外縁(外周)に位置する額縁領域(非表示領域)10B内には、後述する半導体装置(半導体回路部)を含む周辺回路(表示ドライバおよび検出回路8(DET))が配設されている。なお、図6および図7において、X軸方向が水平ライン方向(H方向,第2の方向)に対応すると共に、Y軸方向が垂直ライン方向(V方向,第1の方向)に対応し、以降の他の図においても同様である。
図8は、図6および図7に示した検出回路8の回路構成例を表したものである。この検出回路8(電圧検出器DET)は、増幅部81、A/D(アナログ/デジタル)変換部83、信号処理部84、座標抽出部85および抵抗器Rを有している。
ここで、図9〜図12を参照して、上述した画素基板2における有効表示領域10Aおよび周辺回路での断面構成例について説明する。図9は、画素基板2における有効表示領域10A、および画素基板2における周辺回路(ここでは一例として、共通電極ドライバ43Dまたはゲート・共通電極ドライバ40D)での断面構成例を表したものである。
(1.基本動作)
この表示装置1では、画素基板2の表示ドライバ(共通電極ドライバ43D等)が、共通電極43の各電極パターン(共通電極431〜43n)に対してコモン駆動信号Vcomを線順次で供給する。この表示ドライバはまた、信号線25を介して画素電極22へ画素信号(画像信号)を供給すると共に、これに同期して、ゲート線26を介して各画素電極のTFT(TFT素子Tr)のスイッチングを線順次で制御する。これにより、液晶層6には、表示画素20ごとに、コモン駆動信号Vcomと各画像信号とにより定まる縦方向(基板に垂直な方向)の電界が印加され、液晶状態の変調が行われる。
次に、前述した画素基板2におけるコンタクト部CTの作用について、比較例と比較しつつ詳細に説明する。
ここで、図14(A),(B)に示した比較例のように、貫通孔Hにおけるテーパ角θが90°よりも大きく(θ>90°)となり、逆テーパ形状(オーバーハング形状)となっている場合には、コンタクト部CTにおいて以下の問題が生じてしまう。具体的には、例えば図14(A)中の符号P101で示したように、貫通孔Hの壁面等において電極層307(画素電極等)の断線が生じ、その結果、貫通孔H内にコンタクト部CTが形成されなくなってしまうことから、接続不良(コンタクト不良)が発生する。あるいは、例えば図14(B)中の符号P102に示したように、かろうじてコンタクト部CTが形成され、ドレイン電極305Dと画素電極22または共通電極43との間の電気的接続は確保されたとしても、電極層307の厚み等が不十分であることなどから、コンタクト抵抗が増大してしまう。
これに対して本実施の形態では、図9(A),(B)および図10に示したように、ドレイン電極305と画素電極22または共通電極43とを電気的に接続するコンタクト部CTが、テーパ角θが鋭角(0°<θ<90°)である平坦化膜306に対する貫通孔Hの内面形状に倣うように形成されている。ここで、厚膜状の平坦化膜306の膜厚(貫通孔Hの深さb)が、例えば前述したように3.0μm以上である場合には、例えば図15(A)に示したように、貫通孔Hのテーパ角θを鋭角に設定するには、隣接するコンタクトCT間の距離を5μm程度以上に設定すればよい。
次に、図18〜図22を参照して、上記実施の形態の表示装置1(タッチセンサ付きの表示装置)の適用例について説明する。この表示装置1は、テレビジョン装置,デジタルカメラ,ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなどのあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。言い換えると、表示装置1は、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
図18は、表示装置1が適用されるテレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル511およびフィルターガラス512を含む映像表示画面部510を有しており、この映像表示画面部510が表示装置1により構成されている。
図19は、表示装置1が適用されるデジタルカメラの外観を表したものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部521、表示部522、メニュースイッチ523およびシャッターボタン524を有しており、その表示部522が表示装置1により構成されている。
図20は、表示装置1が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体531,文字等の入力操作のためのキーボード532および画像を表示する表示部533を有しており、その表示部533が表示装置1により構成されている。
図21は、表示装置1が適用されるビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部541,この本体部541の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ542,撮影時のスタート/ストップスイッチ543および表示部544を有している。そして、その表示部544が表示装置1により構成されている。
図22は、表示装置1が適用される携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体710と下側筐体720とを連結部(ヒンジ部)730で連結したものであり、ディスプレイ740,サブディスプレイ750,ピクチャーライト760およびカメラ770を有している。そのディスプレイ740またはサブディスプレイ750が、表示装置1により構成されている。
以上、実施の形態および適用例を挙げて本技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
(1)
下層側の第1導電体部および上層側の第2導電体部と、
前記第1の導電体部と前記第2の導電体部との間に設けられた、厚膜状の絶縁体層と、
前記絶縁体層に対する貫通孔の内面形状に倣うように形成され、前記第1導電体部と前記第2導電体部とを電気的に接続するコンタクト部と
を備え、
前記貫通孔のテーパ角が鋭角である
半導体装置。
(2)
前記テーパ角が、0°よりも大きく、かつ75°以下である
上記(1)に記載の半導体装置。
(3)
前記貫通孔のアスペクト比が、0.42以上である
上記(1)または(2)に記載の半導体装置。
(4)
前記絶縁体層の膜厚が、少なくとも前記コンタクト部の形成領域付近において、3μm以上である
上記(3)に記載の半導体装置。
(5)
前記第1導電体膜が、半導体素子の電極である
上記(1)ないし(4)のいずれか1項に記載の半導体装置。
(6)
前記半導体素子が薄膜トランジスタである
上記(5)に記載の半導体装置。
(7)
前記テーパ角は、前記第1導電体部の表面と前記貫通孔の壁面とがなす角度である
上記(1)ないし(6)のいずれか1項に記載の半導体装置。
(8)
表示部と、半導体回路部とを備え、
前記半導体回路部は、
互いに異なる層に形成された、下層側の第1導電体部および上層側の第2導電体部と、
前記第1の導電体部と前記第2の導電体部との間に設けられた、厚膜状の絶縁体層と、
前記絶縁体層に対する貫通孔の内面形状に倣うように形成され、前記第1導電体部と前記第2導電体部とを電気的に接続するコンタクト部と
を有し、
前記貫通孔のテーパ角が鋭角である
表示装置。
(9)
前記表示部は、有効表示領域に配設され、
前記半導体回路部は、前記有効表示領域と、この有効表示領域の外縁に位置する額縁領域と、のうちの少なくとも一方の領域内に配設されている
上記(8)に記載の表示装置。
(10)
前記表示部は、各々が画素回路を含む複数の画素を有し、
前記額縁領域に周辺回路が形成され、
前記半導体回路部は、前記画素回路内および前記周辺回路内に配設されている
上記(9)に記載の表示装置。
(11)
タッチセンサ機能を有する
上記(8)ないし(10)のいずれか1項に記載の表示装置。
(12)
前記表示部が、液晶素子または有機EL素子を用いて構成されている
上記(8)ないし(11)のいずれか1項に記載の表示装置。
(13)
表示部と半導体回路部とを有する表示装置を備え、
前記半導体回路部は、
下層側の第1導電体部および上層側の第2導電体部と、
前記第1の導電体部と前記第2の導電体部との間に設けられた、厚膜状の絶縁体層と、
前記絶縁体層に対する貫通孔の内面形状に倣うように形成され、前記第1導電体部と前記第2導電体部とを電気的に接続するコンタクト部と
を有し、
前記貫通孔のテーパ角が鋭角である
電子機器。
(14)
基板上に第1導電体部を形成する工程と、
前記第1導電体部上に、厚膜状の絶縁体層を形成する工程と、
前記絶縁体層に、テーパ角が鋭角である貫通孔を形成する工程と、
前記第1導電体部と電気的に接続されたコンタクト部を、前記貫通孔の内面形状に倣うようにして形成する工程と、
前記絶縁体層上に、前記コンタクト部を介して前記第1導電体部と電気的に接続された第2導電体部を形成する工程と
を含む半導体装置の製造方法。
(15)
ハーフトーン露光を用いたフォトリソグラフィ技術によって、前記貫通孔を形成する
上記(14)に記載の半導体装置の製造方法。
Claims (15)
- 下層側の第1導電体部および上層側の第2導電体部と、
前記第1の導電体部と前記第2の導電体部との間に設けられた、厚膜状の絶縁体層と、
前記絶縁体層に対する貫通孔の内面形状に倣うように形成され、前記第1導電体部と前記第2導電体部とを電気的に接続するコンタクト部と
を備え、
前記貫通孔のテーパ角が鋭角である
半導体装置。 - 前記テーパ角が、0°よりも大きく、かつ75°以下である
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記貫通孔のアスペクト比が、0.42以上である
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記絶縁体層の膜厚が、少なくとも前記コンタクト部の形成領域付近において、3μm以上である
請求項3に記載の半導体装置。 - 前記第1導電体膜が、半導体素子の電極である
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記半導体素子が薄膜トランジスタである
請求項5に記載の半導体装置。 - 前記テーパ角は、前記第1導電体部の表面と前記貫通孔の壁面とがなす角度である
請求項1に記載の半導体装置。 - 表示部と、半導体回路部とを備え、
前記半導体回路部は、
下層側の第1導電体部および上層側の第2導電体部と、
前記第1の導電体部と前記第2の導電体部との間に設けられた、厚膜状の絶縁体層と、
前記絶縁体層に対する貫通孔の内面形状に倣うように形成され、前記第1導電体部と前記第2導電体部とを電気的に接続するコンタクト部と
を有し、
前記貫通孔のテーパ角が鋭角である
表示装置。 - 前記表示部は、有効表示領域に配設され、
前記半導体回路部は、前記有効表示領域と、この有効表示領域の外縁に位置する額縁領域と、のうちの少なくとも一方の領域内に配設されている
請求項8に記載の表示装置。 - 前記表示部は、各々が画素回路を含む複数の画素を有し、
前記額縁領域に周辺回路が形成され、
前記半導体回路部は、前記画素回路内および前記周辺回路内に配設されている
請求項9に記載の表示装置。 - タッチセンサ機能を有する
請求項8に記載の表示装置。 - 前記表示部が、液晶素子または有機EL素子を用いて構成されている
請求項8に記載の表示装置。 - 表示部と半導体回路部とを有する表示装置を備え、
前記半導体回路部は、
下層側の第1導電体部および上層側の第2導電体部と、
前記第1の導電体部と前記第2の導電体部との間に設けられた、厚膜状の絶縁体層と、
前記絶縁体層に対する貫通孔の内面形状に倣うように形成され、前記第1導電体部と前記第2導電体部とを電気的に接続するコンタクト部と
を有し、
前記貫通孔のテーパ角が鋭角である
電子機器。 - 基板上に第1導電体部を形成する工程と、
前記第1導電体部上に、厚膜状の絶縁体層を形成する工程と、
前記絶縁体層に、テーパ角が鋭角である貫通孔を形成する工程と、
前記第1導電体部と電気的に接続されたコンタクト部を、前記貫通孔の内面形状に倣うようにして形成する工程と、
前記絶縁体層上に、前記コンタクト部を介して前記第1導電体部と電気的に接続された第2導電体部を形成する工程と
を含む半導体装置の製造方法。 - ハーフトーン露光を用いたフォトリソグラフィ技術によって、前記貫通孔を形成する
請求項14に記載の半導体装置の製造方法。
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