JP2024072996A - 電気光学装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】画素電極とトランジスターとの電気的接続の信頼性を向上できる電気光学装置を提供すること。【解決手段】画素電極１０と、画素電極１０に対応して設けられたトランジスター１と、画素電極１０とトランジスター１との間の層に設けられた中継層３０と、画素電極１０と中継層３０との間の層に設けられたレンズ層３４と、画素電極１０とレンズ層３４との間の層に設けられた中継層２０と、レンズ層３４に設けられたコンタクトホール３３内に設けられ、中継層３０と中継層２０とを電気的に接続する接続部材としてのコンタクトプラグ３１と、コンタクトホール３３の側面に沿って設けられたコンタクトプラグ３１の内側に設けられた埋込み部材３２と、を備える。【選択図】図６

Description

本発明は、電気光学装置および電子機器に関する。

素子基板の基板本体上に設けられた画素電極と、画素電極と基板本体との間に設けられたトランジスターと、画素電極とトランジスターとの間に形成されたレンズと、レンズが設けられる層を貫通して設けられ、画素電極に電気的に接続された接続部材と、を備えた電気光学装置が、特許文献１に記載されている。

特開２０２１－１６７８８４号公報

画素電極とトランジスターとの間のレンズが設けられる層の層厚が厚いため、レンズが設けられる層を貫通する接続部材を設けるためには、まず、レンズが設けられる層に高アスペクト比のコンタクトホールを形成し、その後、コンタクトホール内に接続部材を成膜する必要がある。
しかしながら、高アスペクト比のコンタクトホールおよび接続部材は、低アスペクト比のものに比べ、その形成が難しく、出来上がった接続部材に剥離や割れ等の不具合が発生し易い、という課題がある。

本願の一態様に係る電気光学装置は、画素電極と、前記画素電極に対応して設けられたトランジスターと、前記画素電極と前記トランジスターとの間の層に設けられた第１中継層と、前記画素電極と前記第１中継層との間の層に設けられたレンズ層と、前記画素電極と前記レンズ層との間の層に設けられた第２中継層と、前記レンズ層に設けられた第１コンタクトホール内に設けられ、前記第１中継層と前記第２中継層とを電気的に接続する第１接続部材と、前記第１コンタクトホールの側面に沿って設けられた前記第１接続部材の内側に設けられた埋込み部材と、を備える。

本願の一態様に係る電子機器は、上記に記載の電気光学装置を備える。

実施形態１に係る電気光学装置の平面図。 図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う電気光学装置の断面図。 素子基板の電気的な構成を示す等価回路図。 素子基板の表示領域の断面構造を示す説明図。 素子基板の表示領域の一部を示す平面図。 図５のＶＩ－ＶＩ線に沿う断面図。 光学機能層の製造方法を示すフローチャート。 図７のステップＳ９の詳細を示すフローチャート。 製造過程における一態様を示す断面図。 製造過程における一態様を示す断面図。 製造過程における一態様を示す断面図。 製造過程における一態様を示す断面図。 実施形態２に係る電気光学装置の断面図。 実施形態３に係る電子機器の一例を示す模式図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
また、以下では、説明の便宜上、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を適宜用いて説明する。また、Ｘ軸に沿う一方向をＸ１方向と表記し、Ｘ１方向とは反対の方向をＸ２方向と表記する。同様に、Ｙ軸に沿う一方向をＹ１方向と表記し、Ｙ１方向とは反対の方向をＹ２方向と表記する。Ｚ軸に沿う一方向をＺ１方向と表記し、Ｚ１方向とは反対の方向をＺ２方向と表記する。また、以下では、Ｚ１方向またはＺ２方向に見ることを「平面視」とし、Ｚ軸を含む断面に対して垂直方向から見ることを「断面視」とする。

さらに、以下の説明において、例えば基板に対して、「基板上に」との記載は、基板の上に接して配置される場合、基板の上に他の構造物を介して配置される場合、または基板の上に一部が接して配置され、一部が他の構造物を介して配置される場合のいずれかを表すものとする。また、ある構成の上面との記載は、その構成のＺ１方向側の面、例えば「透光層の上面」は透光層のＺ１方向側の面、を示すものとする。

１．実施形態１
本実施形態では、電気光学装置として、画素ごとにスイッチング素子としてＴＦＴ（Thin Film Transistor）を備えたアクティブ駆動型の液晶装置を例に挙げて説明する。この液晶装置は、例えば、後述する電子機器としての投射型表示装置において、光変調装置として用いられる。

１．１．液晶装置の構造の概要
本実施形態に係る電気光学装置としての液晶装置の構造について、図１と図２とを参照して説明する。図１は、実施形態１に係る電気光学装置の平面図を示し、電気光学装置として透過型の液晶装置３００の概略的な平面構成を示す。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う電気光学装置の断面図であり、液晶装置３００の概略的な断面構成を示す。

図１および図２に示すように、液晶装置３００は、透光性を有する素子基板１００と、透光性を有する対向基板２００と、枠状に設けられたシール部材８と、液晶層Ｌｃとを有する。なお、「透光性」とは、可視光に対する透過性を意味し、好ましくは可視光の透過率が５０％以上であることをいう。

液晶装置３００は、画像を表示する表示領域Ａ１と、平面視において表示領域Ａ１の外側に位置する外側領域Ａ２とを有する。表示領域Ａ１には、行列状に配列される複数の画素Ｐが設けられる。なお、図１に示す液晶装置３００の形状は、四角形であるが、例えば円形であってもよい。

図２に示すように、素子基板１００と対向基板２００とは、液晶層Ｌｃを介して配置される。
本実施形態では、液晶層Ｌｃの光入射側に、対向基板２００が配置され、液晶層Ｌｃの光出射側に、素子基板１００が配置される。対向基板２００に入射した入射光ＩＬは、液晶層Ｌｃで変調されて、変調光ＭＬとして素子基板１００から射出される。

素子基板１００は、基体９０と、層間絶縁層８２を含む複数の層間絶縁層と、複数の画素電極１０と、配向膜１２とを有する。また、図示しないが、画素電極１０と層間絶縁層８２との間には、後述するレンズ層３４が設けられる。

基体９０は、透光性および絶縁性を有する平板である。基体９０は、例えばガラス基板または石英基板である。複数の層間絶縁層の層間には、後述するトランジスター１が配置される。
画素電極１０は、透光性を有する。画素電極１０は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、およびＦＴＯ（Fluorine-doped tin oxide）等の透明導電材料によって、形成される。画素電極１０の厚さ方向は、Ｚ１方向またはＺ２方向と一致する。

配向膜１２は、透光性および絶縁性を有する。配向膜１２は、液晶層Ｌｃの液晶分子を配向させる。配向膜１２の材料としては、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ₂）またはポリイミドが挙げられる。

対向基板２００は、素子基板１００に対向して配置される基板である。対向基板２００は、基体２１０、絶縁層２２０、共通電極２３０、および配向膜２４０を有する。

基体２１０は、透光性および絶縁性を有する平板である。基体２１０は、例えばガラス基板または石英基板である。
絶縁層２２０は、透光性および絶縁性を有する。絶縁層２２０の材料は、例えば酸化シリコン等の無機材料である。

共通電極２３０は、複数の画素電極１０に対向して配置される電極であり、対向電極と言い換えられる。共通電極２３０は、例えばＩＴＯ、ＩＺＯ、およびＦＴＯ等の透明導電材料を含む。共通電極２３０と画素電極１０とは、液晶層Ｌｃに電界を印加する。
配向膜２４０は、透光性および絶縁性を有する。

シール部材８は、素子基板１００と対向基板２００との間に配置される。シール部材８は、例えばエポキシ樹脂等の各種硬化性樹脂を含む接着剤等を用いて形成される。シール部材８は、ガラス等の無機材料で構成されるギャップ材を含んでもよい。

液晶層Ｌｃは、素子基板１００、対向基板２００およびシール部材８によって囲まれる領域内に配置される。液晶層Ｌｃは、画素電極１０と共通電極２３０とによって生じる電界に応じて光学的特性が変化する電気光学層である。液晶層Ｌｃは、正または負の誘電異方性を有する液晶分子を含む。液晶分子の配向は、液晶層Ｌｃに印加される電界に応じて変化する。液晶層Ｌｃは、印加される電界に応じて入射光ＩＬを変調する。

図１に示すように、素子基板１００の外側領域Ａ２に、複数の走査線駆動回路６、データ線駆動回路７、および複数の外部端子９が配置される。複数の外部端子９の一部は、図示しない配線を介して走査線駆動回路６またはデータ線駆動回路７に接続される。また、複数の外部端子９は、外部から共通電位が印加される端子を含む。

１．２．素子基板の電気的な構成
図３は、素子基板の電気的な構成を示す等価回路図である。
図３に示すように、素子基板１００の表示領域Ａ１には、スイッチング素子としての複数のトランジスター１、ｎ本の走査線３、ｍ本のデータ線４、およびｍ本の容量線５が設けられる。ｎおよびｍはそれぞれ２以上の整数である。ｎ本の走査線３とｍ本のデータ線４との各交差に対応してトランジスター１が配置される。

ｎ本の走査線３のそれぞれはＸ１方向に延在し、ｎ本の走査線３はＹ１方向に等間隔で並ぶ。ｎ本の走査線３のそれぞれは、対応するトランジスター１のゲート電極に電気的に接続される。ｎ本の走査線３は、図１に示す走査線駆動回路６に電気的に接続される。
走査線駆動回路６は、１～ｎ本の走査線３に、走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、およびＧｎを、線順次で供給する。

ｍ本のデータ線４のそれぞれはＹ１方向に延在し、ｍ本のデータ線４はＸ１方向に等間隔で並ぶ。ｍ本のデータ線４のそれぞれは、対応する複数のトランジスター１のソース領域に電気的に接続される。ｍ本のデータ線４は、図１に示すデータ線駆動回路７に電気的に接続される。
データ線駆動回路７は、１～ｍ本のデータ線４に、画像信号Ｅ１、Ｅ２、…、およびＥｍを、供給する。

ｎ本の走査線３とｍ本のデータ線４とは、互いに電気的に絶縁されており、平面視において格子状に配置される。隣り合う２つの走査線３と隣り合う２つのデータ線４とで囲まれる領域が画素Ｐに対応する。
画素Ｐ毎に画素電極１０が設けられる。画素電極１０は、トランジスター１のドレイン領域に電気的に接続される。

ｍ本の容量線５のそれぞれはＹ１方向に延在し、ｍ本の容量線５はＸ１方向に等間隔で並ぶ。また、ｍ本の容量線５は、ｍ本のデータ線４およびｎ本の走査線３に対して電気的に絶縁されており、これらに対して間隔をもって配置される。各容量線５には、共通電位またはグランド電位等の固定電位が印加される。

容量素子２の一方の電極は、容量線５に電気的に接続される。容量素子２の他方の電極は、画素電極１０に電気的に接続され、画素電極１０に供給される画像信号Ｅ１等の電位を保持する。

１．３．素子基板の表示領域の断面構造
図４は、素子基板の表示領域の断面構造を示す説明図であり、表示領域Ａ１に設けられた画素Ｐの断面構造を示す。
図４に示すように、表示領域Ａ１において、素子基板１００は、絶縁性または導電性の機能層または機能膜が基体９０上に積層された、断面構造を有する。

基体９０と層間絶縁層８２との間には、遮光層８０が配置される。
遮光層８０は、遮光性を有する導電材料で形成される。
遮光性を有する導電材料としては、例えば、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、およびアルミニウム（ＡＬ）等の金属、金属窒化物ならびに金属シリサイド等の金属材料を用いることができる。以下、同様である。

遮光層８０は、走査線３の一部を構成する。なお、「遮光性」とは、可視光に対する遮光性を意味し、好ましくは、可視光の透過率が５０％未満であることをいい、より好ましくは、１０％以下であることをいう。

層間絶縁層８２は、透光性および絶縁性を有する。層間絶縁層８２は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）等の無機材料によって、形成される。
層間絶縁層８２上には、トランジスター１が配置される。

トランジスター１は、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有する半導体層７０と、ゲート電極７４と、ゲート絶縁層７２とを有する。
半導体層７０は、ドレイン領域７０ｄ、ＬＤＤ領域７０ａ、チャネル領域７０ｃ、ＬＤＤ領域７０ｂおよびソース領域７０ｓを有する。

チャネル領域７０ｃは、ソース領域７０ｓとドレイン領域７０ｄとの間に位置する。ＬＤＤ領域７０ｂは、チャネル領域７０ｃとソース領域７０ｓとの間に位置する。ＬＤＤ領域７０ａは、チャネル領域７０ｃとドレイン領域７０ｄとの間に位置する。
半導体層７０は、例えば、ポリシリコンであり、チャネル領域７０ｃを除く領域には、導電性を高める不純物がドープされる。ＬＤＤ領域７０ｂおよびＬＤＤ領域７０ａ中の不純物濃度は、ソース領域７０ｓおよびドレイン領域７０ｄ中の不純物濃度よりも低い。

半導体層７０上には、ゲート絶縁層７２を介して、ゲート電極７４が設けられる。ゲート電極７４は、半導体層７０のチャネル領域７０ｃに重なる。
ゲート電極７４は、例えば、ポリシリコンに導電性を高める不純物がドープされることにより形成される。なお、ゲート電極７４は、金属、金属シリサイド、および金属化合物の導電性を有する材料を用いて形成されてもよい。

ゲート絶縁層７２は、例えば、熱酸化またはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等で成膜される酸化シリコンで構成される。
ゲート電極７４と遮光層８０との間は、ゲート絶縁層７２と層間絶縁層８２と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る。

トランジスター１上には、層間絶縁層７６を介して、導電層６０と中継層６２とが設けられる。
導電層６０と中継層６２とは、同層に設けられ、遮光性の導電材料で形成される。層間絶縁層７６は、層間絶縁層８２と同様の材料によって、形成される。

導電層６０は、データ線４の一部を構成する。導電層６０は、層間絶縁層７６を貫通するコンタクトホール７３を介して、半導体層７０のソース領域７０ｓに電気的に接続される。
中継層６２は、層間絶縁層７６を貫通するコンタクトホール７１を介して、半導体層７０のドレイン領域７０ｄに電気的に接続される。

導電層６０および中継層６２上には、層間絶縁層６４が設けられ、層間絶縁層６４上には、中継層５２が設けられる。中継層５２は、遮光性の導電材料で形成される。層間絶縁層６４は、層間絶縁層８２と同様の材料によって、形成される。
中継層５２は、層間絶縁層６４を貫通するコンタクトホール６１を介して、中継層６２に電気的に接続される。

中継層５２上には、層間絶縁層５４を介して、容量素子２が設けられる。
容量素子２は、基体９０側に設けられた容量電極５０、画素電極１０側に設けられた容量電極４０、および容量電極５０と容量電極４０との間に設けられた誘電体層５６を有する。容量電極４０と容量電極５０とは、いずれも遮光性の導電材料で形成される。容量電極４０および容量電極５０は、平面視で、トランジスター１を覆う位置に設けられ、トランジスター１の遮光層として機能する。
層間絶縁層５４は、層間絶縁層８２と同様の材料によって、形成される。

容量電極５０は、容量線５の一部を構成する。
容量電極４０は、層間絶縁層５４を貫通するコンタクトホール５１を介して、中継層５２に電気的に接続される。これによって、容量電極４０は、トランジスター１のドレイン領域７０ｄに電気的に接続される。

容量電極４０と画素電極１０との間には、レンズ層３４を含む光学機能層ＬＳが設けられる。
光学機能層ＬＳは、光量ロスを抑制するために設けられる。具体的には、画素電極１０を通過した通過光が、データ線４や容量線５等の遮光性の材料層に当たってロスとならないように、通過光の光路を調整する。光学機能層ＬＳは、透光層４２、レンズ層３４、透光層３６、透光層２２、および保護層２４を含む。

透光層４２は、光路長を調整するためのパス層と称せられる光路長調整層である。透光層４２は、酸化シリコン等の無機材料によって形成される。また、透光層４２の上面は、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）等によって平坦化されている。

レンズ層３４は、透光層４２上に設けられる。
レンズ層３４は、中央が画素電極１０側に膨らんだレンズ面３４ｓ、換言すると、画素電極１０側に突出するレンズ面３４ｓを有する凸レンズである。レンズ層３４は、後述する透光層３６と屈折率の異なる無機材料、例えば酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）によって形成される。

透光層３６は、レンズ層３４のレンズ面３４ｓ上に設けられる。レンズ面３４ｓ上に形成された透光層３６は、光路長調整層であり、透光層４２と同様に酸化シリコン等の無機材料を成膜した後、ＣＭＰ等によって平坦化されている。

透光層２２は、透光層３６上に設けられる。透光層２２は、光路長調整層であり、透光層４２と同様に酸化シリコン等の無機材料によって形成される。

保護層２４は、透光層２２上に設けられる。保護層２４は、例えば、ＢＳＧ（Borosilicate Glass）等の透光性および吸湿性を有する無機材料で構成される。
保護層２４上に、画素電極１０が設けられる。画素電極１０上には、配向膜１２が設けられる。

画素電極１０と容量電極４０とは、画素コンタクトプラグ２１、中継層２０、コンタクトプラグ３１、中継層３０、およびコンタクトプラグ４１を介して、電気的に接続される。これによって、画素電極１０は、トランジスター１のドレイン領域７０ｄに電気的に接続される。

画素電極１０と中継層２０との間には、透光層２２および保護層２４を貫通するコンタクトホール２３が設けられる。
コンタクトホール２３は、画素電極１０と中継層２０とを電気的に接続するために設けられる。コンタクトホール２３内には、接続部材としての画素コンタクトプラグ２１が設けられる。
画素コンタクトプラグ２１は、タングステン等の遮光性の導電材料によって形成される。
中継層２０は、画素コンタクトプラグ２１の材料としてタングステンを用いる場合、タングステンと良好な導通が取れる材料、例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）等によって形成する。

中継層２０と中継層３０との間には、透光層３６およびレンズ層３４を貫通するコンタクトホール３３が設けられる。
コンタクトホール３３は、中継層２０と中継層３０とを電気的に接続するために設けられ、コンタクトホール３３内には、接続部材としてのコンタクトプラグ３１が設けられる。コンタクトプラグ３１は、タングステン等の遮光性の導電材料によって形成される。本実施形態において、コンタクトプラグ３１には、タングステンが用いられる。
中継層３０は、コンタクトプラグ３１の材料としてタングステンを用いる場合、タングステンと良好な導通が取れる材料、例えば、窒化チタン等によって形成する。

中継層３０と容量電極４０との間には、透光層４２を貫通するコンタクトホール４３が設けられる。
コンタクトホール４３は、中継層３０と容量電極４０とを電気的に接続するために設けられ、コンタクトホール４３内には、接続部材としてのコンタクトプラグ４１が設けられる。コンタクトプラグ４１は、コンタクトプラグ３１と同様に、タングステンによって形成される。
容量電極４０は、コンタクトプラグ４１の材料としてタングステンを用いる場合、タングステンと良好な導通が取れる材料、例えば、窒化チタン等によって形成する。

１．４．素子基板の表示領域の平面構造
図５は、素子基板の表示領域の一部を示す平面図であり、素子基板１００の表示領域Ａ１を、液晶層Ｌｃ側からＺ２方向に見た図である。なお、図５では、画素電極１０を実線で描画し、画素電極１０よりも基体９０側に設けられた光学機能層ＬＳに含まれる構成を破線で描画した。
また、以下に示す平面図では、レンズ面３４ｓの曲面形状を二点鎖線の２重円で示し、隣り合う２つのレンズ面３４ｓ同士が接する境界を境界線３４ｂで示した。

画素電極１０は、Ｘ軸およびＹ軸に沿ってマトリクス状に配置される。
画素コンタクトプラグ２１は、画素電極１０と重なる位置、本実施形態では画素電極１０の四隅のうちの図面左下の角と重なる位置に設けられる。

中継層２０の形状は、矩形である。中継層２０の四隅のそれぞれは、画素電極１０のＸ２方向、Ｙ２方向、および対角方向に隣り合う４つの画素電極１０のそれぞれの角と、重なるように設けられる。
コンタクトホール２３および画素コンタクトプラグ２１は、平面視において中継層２０の四隅のうちの一つの角に設けられる。

コンタクトホール３３およびコンタクトプラグ３１は、平面視において中継層２０と重なる位置に設けられ、隣り合う４つの画素電極１０の間の隙間と重なるように設けられる。
コンタクトホール３３およびコンタクトプラグ３１は、本実施形態において、コンタクトホール２３および画素コンタクトプラグ２１と、平面視において重ならない位置に設けられる。コンタクトプラグ３１と画素コンタクトプラグ２１とが重ならないにようにするため、コンタクトホール３３およびコンタクトプラグ３１は、中継層２０においてコンタクトホール２３および画素コンタクトプラグ２１が設けられた角の対角の角に寄せて設けられる。

このようにコンタクトホール２３および画素コンタクトプラグ２１を、コンタクトホール３３およびコンタクトプラグ３１と重ならない位置に設けた場合、コンタクトホール２３および画素コンタクトプラグ２１を、コンタクトホール３３およびコンタクトプラグ３１と重なる位置に設けた場合よりも、コンタクトホール２３および画素コンタクトプラグ２１と重なる画素電極１０の成膜性を向上させることができる。

コンタクトプラグ３１の内側には、埋込み部材３２が設けられる。詳しくは、後述するが、コンタクトプラグ３１は、画素電極１０側に開口した凹部または孔を有し、埋込み部材３２は、その凹部または孔に充填されている。本実施形態において、埋込み部材３２は、酸化シリコンで形成されている。

中継層３０は、中継層２０より面積が小さい矩形である。
コンタクトプラグ４１は、コンタクトプラグ３１と重なる位置に設けられる。より具体的には、コンタクトプラグ４１とコンタクトプラグ３１とは、平面視において略完全に重なる。

容量電極４０は、幅広部４０ｗと、幅広部４０ｗから走査線３と重なるようにＸ１方向に沿って延在する延在部と、幅広部４０ｗからデータ線４と重なるようにＹ１方向に沿って延在する延在部と、を有する。
幅広部４０ｗは、平面視において、中継層２０および中継層３０の全部と重なる大きさおよび形状を有する。図４に示したように、容量電極４０は、トランジスター１と重なる。また、図示しないが、幅広部４０ｗは、平面視で、図示しないチャネル領域７０ｃと重なる。

図５に示すように、本実施形態において、境界線３４ｂが交差する箇所とコンタクトプラグ３１とが重なっている。これは、コンタクトプラグ３１が、レンズ層３４を貫通して設けられていることを示す。

本実施形態において、画素コンタクトプラグ２１、コンタクトプラグ３１、およびコンタクトプラグ４１の形状を、平面視において円形としたが、これに限定されず矩形または多角形であってもよい。

１．５．素子基板の表示領域の光学機能層の構造
図６は、図５のＶＩ－ＶＩ線に沿う断面図であり、特に、光学機能層ＬＳの断面構造を示す。

コンタクトホール３３は、高アスペクト比のコンタクトホールである。コンタクトホール３３のアスペクト比Ｌ１／Ｄ１は、低アスペクト比のコンタクトホール、例えば、コンタクトホール４３のアスペクト比Ｌ２／Ｄ４に比べて約２倍程度大きい。

本実施形態において、コンタクトホール３３の深さＬ１は、約７～１０μｍであり、コンタクトホール３３の内径Ｄ１は、約１μｍである。したがって、コンタクトホール３３のアスペクト比Ｌ１／Ｄ１は、約７～１０である。また、コンタクトホール４３の深さＬ２は、約４μｍであり、コンタクトホール４３の内径Ｄ４は、１μｍ弱である。したがって、コンタクトホール４３のアスペクト比Ｌ２／Ｄ４は、約４である。

コンタクトホール３３は、図６に示すように、孔の深さ方向の中間辺りが膨らんだ形状を有する。
コンタクトホール３３において、画素電極１０側の開口を第１開口とし、中継層３０側の開口を第２開口とすると、コンタクトホール３３は、第１開口と、第１開口と第２開口との中間位置と、の間に、中間位置の内径よりも小さい内径の部分を有する。ここで、第１開口は、コンタクトホール３３の入口辺りに対応し、その位置の内径は、Ｄ１である。第２開口は、コンタクトホール３３の底付近に対応する。第１開口と第２開口との中間位置の内径は、Ｄ３である。また、第１開口と、第１開口と第２開口との中間位置と、の間の位置の内径は、Ｄ２である。

内径Ｄ３は、内径Ｄ１と同程度である。また、内径Ｄ２は、内径Ｄ３よりも小さい。なお、内径Ｄ３は、コンタクトホール３３の深さ方向のちょうど中間位置の内径である必要はない。内径Ｄ３は、コンタクトホール３３の中間辺りで最も太くなった部分の内径を用いればよい。

コンタクトホール３３は、円柱ないし逆円錐台もしくは角柱ないし逆角錐台の形状に形成されることが好ましい。しかし、実際には、コンタクトホール３３は、中間辺りが膨らんだ形状、換言すると、中間辺りが歪んだ形状になってしまう。
このように、コンタクトホール３３の形状に歪みが生じるのは、コンタクトホール３３を形成するために要するエッチング時間が、低アスペクト比のコンタクトホールよりも、長いことが原因と考えられる。

他方、低アスペクト比のコンタクトホールは、歪みの少ない逆円錐台または逆角錐台に形成される。例えば、コンタクトホール４３の中間辺りの内径Ｄ５は、入口辺りの内径Ｄ４よりも小さく、入口から底にかけて、少しずつ細くなる形状に形成される。

コンタクトプラグ３１は、コンタクトホール３３内の側面に沿って設けられる。本実施形態において、コンタクトプラグ３１は、タングステンで形成される。
タングステンは、他の導電材料に比べて、高アスペクト比で微細な構造のコンタクトプラグを形成するのに適している。
しかし、タングステンは、膜厚が厚くなると、割れや剥がれが生じやすくなるため、本実施形態では、コンマ数μｍ程度の膜厚に形成している。
したがって、本実施形態において、コンタクトプラグ３１は、コンタクトホール３３内の側面に沿って成膜されたタングステン膜ないしタングステン層によって形成され、コンタクトプラグ３１の内側には、凹部ないし孔が形成される。

埋込み部材３２は、コンタクトプラグ３１の内側の凹部ないし孔に充填される。埋込み部材３２の材料は、例えば、酸化シリコンを用いることができる。なお、埋込み部材３２の材料は、酸化シリコンに限定されない。その他の無機材料、または、導電材料であってもよい。また、ＡＬＤ法（Atomic Layer Deposition)を用いることで、コンタクトプラグ３１の内側の凹部ないし孔を隙間なく充填することができる。
埋込み部材３２は、コンタクトプラグ３１の内側に充填されて、コンタクトプラグ３１の側面に接触することで、タングステン膜ないしタングステン層に、剥がれや割れ等が生じることを抑制する。

コンタクトホール３３は、透光層３６およびレンズ層３４を貫通し、コンタクトホール３３の底に中継層３０を露出する。
コンタクトホール３３は、コンタクトプラグ４１と重なる位置に設けられる。これによって、エッチングの制御が容易となる。なぜならば、エッチングが、オーバーエッチングとなって、コンタクトホール３３が中継層３０を貫通しても、コンタクトホール３３の底は、コンタクトプラグ４１内に形成される。したがって、コンタクトホール３３内に充填されるコンタクトプラグ３１は、コンタクトプラグ４１と直接接触して、コンタクトプラグ４１に電気的に接続されるからである。

１．６．光学機能層の製造方法
次に、液晶装置３００において、素子基板１００の光学機能層ＬＳの製造方法について、図７から図１２を参照して説明する。
図７は、光学機能層ＬＳの製造方法を示すフローチャートである。図８は、図７のフローチャートのステップＳ９の詳細フローチャートである。図９から図１２は、各製造過程における一態様を示す断面図であり、各図における断面位置は、図６と同様である。

ステップＳ１では、中継層としての容量電極４０を形成する。容量電極４０は、窒化チタンを含む導電材料を誘電体層５６上に成膜した後、パターニングして形成する。
ステップＳ２では、容量電極４０上に、酸化シリコンからなる透光層４２を形成する。
ステップＳ３では、透光層４２にコンタクトホール４３を形成する。
ステップＳ４では、コンタクトホール４３内にタングステンを成膜して、コンタクトプラグ４１を形成する。

ステップＳ５では、中継層３０を形成する。中継層３０は、コンタクトプラグ４１と、平面視において重なる位置に、形成する。
ステップＳ６では、レンズ層３４を形成する。
レンズ層３４は、酸窒化ケイ素によって形成する。成膜した酸窒化ケイ素をエッチングして、レンズ面３４ｓを形成する。

ステップＳ７では、透光層３６を形成する。レンズ層３４のレンズ面３４ｓ上に、酸化シリコンを成膜した後、上面をＣＭＰ等によって平坦化する。

ステップＳ８では、コンタクトホール３３を形成する。コンタクトホール３３は、ハードマスクを用いてエッチングする。ハードマスクは、レジストマスクよりも長時間のエッチングに耐えるため、高アスペクト比のコンタクトホール３３の形成に適している。
図９に示すように、コンタクトホール３３は、深さ方向の中間辺りが膨らんだ形状になる。コンタクトホール３３の内径Ｄ１、内径Ｄ２、および内径Ｄ３の関係は、内径Ｄ１≒内径Ｄ３＞内径Ｄ２である。

ステップＳ９では、コンタクトプラグ３１を形成する。ステップＳ９の詳細は、図８のフローチャートを参照して説明する。
ステップＳ９１では、Ｗ－ＣＶＤを行う。ＣＶＤ法を用いて、コンタクトホール３３内にタングステンを成膜する。

図１０に示すように、タングステンは、透光層３６上とコンタクトホール３３の内側とに成膜される。コンタクトホール３３内の側面において、タングステン層３１ｆの層厚は、コンマ数μｍ程度であるため、タングステン層３１ｆの内側には、凹部ないし孔が形成される。タングステン層３１ｆの内側の凹部ないし孔は、コンタクトホール３３の形状と相似する。

ステップＳ９２では、Ｏｘｉｄｅ－ＡＬＤを行う。ＡＬＤ法を用いて、タングステン層３１ｆの内側の凹部ないし孔に、酸化シリコンからなる埋込み部材３２を充填する。
図１１に示すように、ＡＬＤ法を用いることで、タングステン層３１ｆの内側の凹部ないし孔に、隙間なく埋込み部材３２を充填することができる。

ステップＳ９３では、ＣＭＰを行う。透光層３６上のタングステンをＣＭＰによって取り除く。タングステンＣＭＰによって、タングステン層３１ｆ上の酸化シリコンも一緒に取り除かれる。
図１２に示すように、コンタクトホール３３内を除き、透光層３６上のタングステン層３１ｆおよび酸化シリコンが取り除かれる。

図７に戻る。
ステップＳ１０では、中継層２０を形成する。図６に示すように、コンタクトプラグ３１上に、窒化チタンおよびアルミニウムを含む導電材料またはタングステンを含む導電材料からなる中継層２０を形成する。
ステップＳ１１では、中継層２０上に、酸化シリコンからなる透光層２２を形成する。
ステップＳ１２では、保護層２４を形成する。保護層２４は、ＢＳＧで形成される。

ステップＳ１３では、保護層２４および透光層２２を貫通して、中継層２０を露出する画素コンタクトホールとしてのコンタクトホール２３を形成する。
ステップＳ１４では、画素コンタクトプラグ２１を形成する。コンタクトホール２３内にタングステンを成膜して、画素コンタクトプラグ２１を形成する。
ステップＳ１５では、画素電極１０を形成する。保護層２４上において、画素コンタクトプラグ２１の上面に接するように、画素電極１０を形成する。

以上、述べたとおり、本実施形態の電気光学装置としての液晶装置３００は、画素電極１０と、画素電極１０に対応して設けられたトランジスター１と、画素電極１０とトランジスター１との間の層に設けられた中継層３０と、画素電極１０と中継層３０との間の層に設けられたレンズ層３４と、画素電極１０とレンズ層３４との間の層に設けられた中継層２０と、レンズ層３４に設けられたコンタクトホール３３内に設けられ、中継層３０と中継層２０とを電気的に接続する接続部材としてのコンタクトプラグ３１と、コンタクトホール３３の側面に沿って設けられたコンタクトプラグ３１の内側に設けられた埋込み部材３２と、を備える。

このように、コンタクトプラグ３１は、コンタクトホール３３の側面に沿って設けられるとともに、コンタクトプラグ３１の内側に設けられた埋込み部材３２を有する。そして、埋込み部材３２は、コンタクトプラグ３１の剥離や割れ等の不具合の発生を抑制する。
したがって、コンタクトプラグ３１の不具合を原因とした表示不良の発生を抑制することができる。すなわち、画素電極１０とトランジスター１との電気的接続の信頼性を向上させることができる。
さらには、液晶装置３００の歩留まりを向上させることができる。また、経年劣化や使用中の衝撃等によって、コンタクトプラグ３１に不具合が発生することを抑止して、製品寿命を向上させることができる。

本実施形態の液晶装置３００は、さらに、トランジスター１を覆う遮光層としての容量電極４０と、をさらに備え、中継層３０及び中継層２０は、平面視において、容量電極４０と重なる領域に設けられている。
よって、トランジスター１の遮光を強化することができる。また、中継層３０、中継層２０、および容量電極４０によって遮光される領域を小さくすることができ、光が透過する開口領域を広く確保することができる。

本実施形態の液晶装置３００は、さらに、画素電極１０と中継層２０との間の層に設けられた絶縁層としての透光層２２と、をさらに備え、透光層２２は、画素電極１０と中継層２０とを電気的に接続するためのコンタクトホール２３を有し、コンタクトホール３３は、平面視において、コンタクトホール２３と重ならない領域に設けられている。

このように、コンタクトホール３３は、平面視において、コンタクトホール２３と重ならないため、コンタクトホール３３を、隣り合う画素Ｐの隙間に配置することができ、光が透過する開口領域を広く確保することができる。さらには、画素電極１０の成膜性を向上させることができる。

本実施形態の液晶装置３００は、さらに、コンタクトホール２３内に設けられた接続部材としての画素コンタクトプラグ２１と、をさらに備え、コンタクトプラグ３１は、平面視において、画素コンタクトプラグ２１と重ならない領域に設けられている。

このように、コンタクトプラグ３１は、平面視において、画素コンタクトプラグ２１と重ならない領域に設けられているため、コンタクトプラグ３１を、隣り合う画素Ｐの隙間に配置することができ、光が透過する開口領域を広く確保することができる。さらには、画素電極１０の成膜性を向上させることができる。

本実施形態の液晶装置３００は、さらに、中継層３０とトランジスター１とを電気的に接続する中継層としての容量電極４０と、中継層３０と容量電極４０との間の層に設けられた絶縁層としての透光層４２と、をさらに備え、透光層４２は、中継層３０と容量電極４０とを電気的に接続するためのコンタクトホール４３を有し、コンタクトホール３３は、平面視において、コンタクトホール４３と重なる領域に設けられている。

このように、コンタクトホール３３は、平面視において、コンタクトホール４３と重なる領域に設けられているため、コンタクトホール３３を形成する際に、コンタクトホール３３が、中継層３０を貫通しても、コンタクトホール３３を介した電気的な導通を取ることができる。
よって、コンタクトホール３３を容易に形成することができる。
さらには、コンタクトホール３３およびコンタクトホール４３によって、遮光される領域を小さくすることができ、光が透過する開口領域を広く確保することができる。

本実施形態の液晶装置３００は、さらに、コンタクトホール４３内に設けられた接続部材としてのコンタクトプラグ４１、をさらに備え、コンタクトプラグ３１は、平面視において、コンタクトプラグ４１と重なる領域に設けられている。

このように、コンタクトプラグ３１は、平面視において、コンタクトプラグ４１と重なる領域に設けられているため、コンタクトホール３３が、中継層３０を貫通していても、コンタクトプラグ３１とコンタクトプラグ４１との電気的な導通を容易に取ることができる。
さらには、コンタクトプラグ３１およびコンタクトプラグ４１によって、遮光される領域を小さくすることができ、光が透過する開口領域を広く確保することができる。

本実施形態の液晶装置３００は、さらに、コンタクトホール３３のアスペクト比は、コンタクトホール４３のアスペクト比よりも大きく、コンタクトホール３３は、画素電極１０側の第１開口と、中継層３０側の第２開口とを有し、第１開口と、第１開口と第２開口との中間位置と、の間に、中間位置の内径よりも小さい内径の部分を有する。

このようにコンタクトホール３３は、中間の部分に膨らんだ形状を有するが、コンタクトプラグ３１の内側に埋込み部材３２を有するため、コンタクトプラグ３１の不具合の発生を抑制することができる。

２．実施形態２
実施形態２に係る電気光学装置としての液晶装置３００の構造について、図１３を参照して説明する。
図１３は、実施形態２に係る電気光学装置の断面図であり、素子基板１００の表示領域Ａ１の光学機能層ＬＳの断面構造を示す。図１３の断面位置は、図６と同じである。
実施形態２では、埋込み部材３２の形状が、実施形態１と異なる。なお、実施形態１と同じ構成には、同じ符号を付して、説明を省略する。

図１３に示すように、実施形態２では、埋込み部材３２は、コンタクトプラグ３１の内側の一部に充填される。埋込み部材３２は、コンタクトプラグ３１の内側の画素電極１０側に充填され、コンタクトプラグ３１の内側の中継層３０側には、空隙３５が設けられる。

実施形態２では、埋込み部材３２の形成を、ＣＶＤ法によって行う。実施形態１では、埋込み部材３２の形成を、ＡＬＤ法によって行った。
ＣＶＤ法では、コンタクトプラグ３１の内側の凹部ないし孔の底に、埋込み部材３２を充填することができない。換言すると、ＣＶＤ法では、埋込み部材３２は、コンタクトプラグ３１の内側の凹部ないし孔の中間辺りまでにしか充填されない。したがって、コンタクトプラグ３１の内側の凹部ないし孔の底側に、空隙３５が残る。空隙３５は、コンタクトプラグ３１と埋込み部材３２とで囲まれた空間である。

以上、述べたとおり、本実施形態の電気光学装置としての液晶装置３００によれば、上記実施形態の効果に加え、以下の効果を得ることができる。
本実施形態の液晶装置３００は、さらに、接続部材としてのコンタクトプラグ３１は、コンタクトプラグ３１の内側に、コンタクトプラグ３１と埋込み部材３２とで囲まれた空隙３５を有する。
このように、コンタクトプラグ３１の内側に、埋込み部材３２が設けられるとともに、空隙３５は、コンタクトプラグ３１と埋込み部材３２とで囲まれているため、コンタクトプラグ３１に不具合が生じることを抑制できる。

３．実施形態３
図１４は、電子機器の一例である投射型表示装置としてのプロジェクターを示す模式図である。
プロジェクター１０００は、例えば、上述した液晶装置３００を３枚備えた３板式のプロジェクターである。液晶装置３００Ｒは赤色の表示色に対応し、液晶装置３００Ｇは緑色の表示色に対応し、液晶装置３００Ｂは青色の表示色に対応する。制御部１００５は、例えばプロセッサーおよびメモリーを含み、液晶装置３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂの動作を制御する。

照明光学系１００１は、光源である照明装置１００２からの出射光のうち赤色成分ＲＬを液晶装置３００Ｒに供給し、緑色成分ＧＬを液晶装置３００Ｇに供給し、青色成分ＢＬを液晶装置３００Ｂに供給する。各液晶装置３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂは、照明光学系１００１から供給される各色光ＲＬ，ＧＬ，ＢＬを表示画像に応じて変調する光変調装置として機能する。
投射光学系１００３は、各液晶装置３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂからの出射光を合成してプロジェクタースクリーン１００４に投射する。

以上、述べたとおり、本実施形態の電子機器としてのプロジェクター１０００は、上述した液晶装置３００を備える。
よって、電気的な信頼性の高い液晶装置３００を採用することで、プロジェクター１０００の性能を向上させることができる。

なお、電子機器は、例示した３板式のプロジェクター１０００に限定されない。例えば、単板式、２板式、または、４枚以上の液晶装置３００を備えたプロジェクターであってもよい。また、電子機器は、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、デジタルスチルカメラ、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、車載用の表示器、電子手帳、電子ペーパー、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、およびＰＯＳ（Point of sale）、プリンター、スキャナー、複写機、ビデオプレーヤー、またはタッチパネルを備えた機器等であってもよい。

以上、好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されない。また、本発明の各部の構成は、上述の実施形態の同様の機能を発揮する任意の構成に置換でき、また、任意の構成を付加できる。

１…トランジスター、２…容量素子、３…走査線、４…データ線、５…容量線、６…走査線駆動回路、７…データ線駆動回路、８…シール部材、９…外部端子、１０…画素電極、１２…配向膜、２０…中継層、２１…画素コンタクトプラグ、２２…透光層、２３…コンタクトホール、２４…保護層、３０…中継層、３１…コンタクトプラグ、３１ｆ…タングステン層、３２…埋込み部材、３３…コンタクトホール、３４…レンズ層、３４ｂ…境界線、３４ｓ…レンズ面、３５…空隙、３６…透光層、４０…容量電極、４０ｗ…幅広部、４１…コンタクトプラグ、４２…透光層、４３…コンタクトホール、５０…容量電極、５１…コンタクトホール、５２…中継層、５４…層間絶縁層、５６…誘電体層、６０…導電層、６１…コンタクトホール、６２…中継層、６４…層間絶縁層、７０…半導体層、７０ａ…ＬＤＤ領域、７０ｂ…ＬＤＤ領域、７０ｃ…チャネル領域、７０ｄ…ドレイン領域、７０ｓ…ソース領域、７１…コンタクトホール、７２…ゲート絶縁層、７３…コンタクトホール、７４…ゲート電極、７６…層間絶縁層、８０…遮光層、８１…コンタクトホール、８２…層間絶縁層、９０…基体、１００…素子基板、２００…対向基板、２１０…基体、２２０…絶縁層、２３０…共通電極、２４０…配向膜、３００，３００Ｂ，３００Ｇ，３００Ｒ…液晶装置、１０００…プロジェクター、１００１…照明光学系、１００２…照明装置、１００３…投射光学系、１００４…プロジェクタースクリーン、１００５…制御部、Ａ１…表示領域、Ａ２…外側領域、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５…内径、Ｅ１…画像信号、Ｇ１…走査信号、Ｌ１，Ｌ２…深さ、ＬＳ…光学機能層

Claims (9)

1. 画素電極と、
   前記画素電極に対応して設けられたトランジスターと、
   前記画素電極と前記トランジスターとの間の層に設けられた第１中継層と、
   前記画素電極と前記第１中継層との間の層に設けられたレンズ層と、
   前記画素電極と前記レンズ層との間の層に設けられた第２中継層と、
   前記レンズ層に設けられた第１コンタクトホール内に設けられ、前記第１中継層と前記第２中継層とを電気的に接続する第１接続部材と、
   前記第１コンタクトホールの側面に沿って設けられた前記第１接続部材の内側に設けられた埋込み部材と、を備える、
   電気光学装置。
2. 前記第１接続部材は、前記第１接続部材の内側に、前記第１接続部材と前記埋込み部材とで囲まれた空隙を有する、
   請求項１に記載の電気光学装置。
3. 前記トランジスターを覆う遮光層と、をさらに備え、
   前記第１中継層及び前記第２中継層は、平面視において、前記遮光層と重なる領域に設けられている、
   請求項１に記載の電気光学装置。
4. 前記画素電極と前記第２中継層との間の層に設けられた第１絶縁層と、をさらに備え、
   前記第１絶縁層は、前記画素電極と前記第２中継層とを電気的に接続するための第２コンタクトホールを有し、
   前記第１コンタクトホールは、平面視において、前記第２コンタクトホールと重ならない領域に設けられている、
   請求項１に記載の電気光学装置。
5. 前記第２コンタクトホール内に設けられた第２接続部材と、をさらに備え、
   前記第１接続部材は、平面視において、前記第２接続部材と重ならない領域に設けられている、
   請求項４に記載の電気光学装置。
6. 前記第１中継層と前記トランジスターとを電気的に接続する第３中継層と、
   前記第１中継層と前記第３中継層との間の層に設けられた第２絶縁層と、をさらに備え、
   前記第２絶縁層は、前記第１中継層と前記第３中継層とを電気的に接続するための第３コンタクトホールを有し、
   前記第１コンタクトホールは、平面視において、前記第３コンタクトホールと重なる領域に設けられている、
   請求項５に記載の電気光学装置。
7. 前記第３コンタクトホール内に設けられた第３接続部材と、をさらに備え、
   前記第１接続部材は、平面視において、前記第３接続部材と重なる領域に設けられている、
   請求項６に記載の電気光学装置。
8. 前記第１コンタクトホールのアスペクト比は、前記第３コンタクトホールのアスペクト比よりも大きく、
   前記第１コンタクトホールは、前記画素電極側の第１開口と、前記第１中継層側の第２開口とを有し、前記第１開口と、前記第１開口と前記第２開口との中間位置と、の間に、前記中間位置の内径よりも小さい内径の部分を有する
   請求項６に記載の電気光学装置。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の電気光学装置を備えた電子機器。

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