JP3595568B2

JP3595568B2 - Manufacturing method of liquid crystal display device

Info

Publication number: JP3595568B2
Application number: JP4497694A
Authority: JP
Inventors: 浩譲原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-02-17
Filing date: 1994-02-17
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2019-12-02
Also published as: JPH07230084A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般的には、液晶を利用して情報を表示する液晶表示装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液晶表示装置は種々提案されている。その一例として、薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置について、図１に沿って説明する。
【０００３】
図に示す液晶表示装置１は平坦な基板（第１の基板）２を備えており、基板２上には半導体薄膜によって薄膜トランジスタ（以下“ＴＦＴ３”とする）が形成されている。このＴＦＴ３は、ウェル領域３０、ソース領域３１、及びドレイン領域３２によって形成されている。また、このＴＦＴ３の隣には容量５が形成されており、さらにＴＦＴ３の上方、及び容量５の上方には、それぞれゲート電極３ａ及び電極５ａが配置されている。またさらに、これらＴＦＴ３、容量５及び基板２を覆うようにして絶縁膜６が形成されており、絶縁膜６には、コンタクトホール６ａが形成されて金属電極７が配置されている。また、この絶縁膜６は他の絶縁膜９によって被覆されており、この絶縁膜９上には画素電極１０が配置されている。そして、この画素電極１０は、絶縁膜６，９に形成されたコンタクトホール９ａを介してＴＦＴ３等に接続されている。さらに、絶縁膜９及び画素電極１０は保護膜１１によって被覆されており、保護膜１１上には配向膜１２が形成されている。
【０００４】
一方、液晶表示装置１は、上記構成の基板２に対向するように配置された透明基板（第２の基板）１３を備えており、この透明基板１３には、遮光層１５、共通電極１６、及び配向膜１７が順に形成されている。このうちの遮光層１５は、上述したＴＦＴ３及び金属電極７に対向する部分に配置されており、その部分を遮光して画像を表示しない非画像表示領域としている（以下、この遮光領域を“非開口領域Ａ”とし、また遮光層１５によって遮光されず画像を表示する画像表示領域を“開口領域Ｂ”とする）。また、この透明基板１３は、その共通電極１６が画素電極１０に相対するように配置されており、両基板間には液晶１９が封入されている。さらに、第１の基板２の外側、及び透明基板１３の外側には、それぞれ偏向板２０，２１が配置されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の液晶表示装置１では、平坦な第１の基板２上に所定厚さのＴＦＴ３が部分的に形成されるため、絶縁膜６，９等がＴＦＴ３の厚さ分だけ盛り上がってしまい、その結果、ＴＦＴ３の形成されている部分（非開口領域Ａ）とそれ以外の部分（開口領域Ｂ）とで液晶１９の厚さに差が生じていた。
【０００６】
ここで、画素数の比較的少ない液晶表示装置においては、開口領域Ｂを比較的広く取れることから、上述のように非開口領域Ａと開口領域Ｂとで液晶厚に差が生じていたとしても、開口領域Ｂにおける液晶厚はほぼ均一となり、特に実用上の問題は生じない。
【０００７】
しかし、画素数が多くて開口領域Ｂが小さい液晶表示装置においては、非開口領域Ａと開口領域Ｂとにおける液晶厚の差に起因して開口領域Ｂの液晶厚も不均一となってしまい、画質が劣化するという問題があった。また、配向膜１２は開口領域Ｂに相当する部分が凹んでしまうため、その部分のラビングが十分に行われず、ラビング強度が不十分になって液晶１９の配向が乱れてしまうという問題もあった。
【０００８】
かかる問題を解決する方法として種々の方法が提案されているが、それぞれに問題を有している。すなわち、
▲１▼ 特公平４−７３５６８号公報に記載されている方法であって、第１の基板に凹部を形成し、該凹部にＴＦＴを埋め込んで平坦化する方法がある。
【０００９】
しかし、この方法によれば、基板に凹部を形成しなければならないことから、良質の半導体薄膜、例えば、ＳＯＩ（絶縁膜、あるいは、絶縁体上の単結晶半導体薄膜）のような半導体基板を用いることが困難であった。また、凹部の形成が可能な基板を用いるとしても、凹部を形成する分だけ製造工程が増え、また、段差上にＴＦＴを形成することが困難である等の種々の問題があった。
▲２▼ 特公昭５８−４２４４８号公報に記載されている方法であって、基板上にＴＦＴ、容量、及び配線を形成し、さらにポリイミド樹脂や低融点ガラスを塗布することにより平坦化する方法がある。
【００１０】
しかし、この方法では完全な平坦化は困難であり、平坦性を向上させるためにはポリイミド樹脂や低融点ガラスを厚く成膜する必要がある。また、平坦化を行った後、画素電極と配線とを接続するためのコンタクトホールが必要であり、結局、段差が形成されてしまい、液晶の厚みは非開口領域Ａと開口領域Ｂとで差が生じてしまう。
【００１１】
そこで、本発明は、薄膜トランジスタを覆う絶縁膜の表面を平坦に形成することにより、画質の劣化を防止し、かつラビング不良に伴う液晶の配向の乱れを防止する液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述事情に鑑みなされたものであって、薄膜トランジスタが形成された第１の基板と、該第１の基板に所定距離をおいて対向配置される第２の基板と、これら第１及び第２の基板間に挟持される液晶と、を備え、前記薄膜トランジスタの形成されていない部分に画像を表示するための画像表示領域が画成され、前記薄膜トランジスタの形成されている部分に画像を表示しない非画像表示領域が画成され、前記画像表示領域の前記液晶の厚さが前記非画像表示領域の前記液晶の厚さよりも薄い液晶表示装置の製造方法において、
前記第１の基板に、前記薄膜トランジスタを覆うように前記薄膜トランジスタと前記画像表示領域との段差より厚い絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜を覆うようにかつ表面が平坦になるようにレジストを塗布する工程と、
前記レジストと前記絶縁膜のエッチングを行うエッチング工程と、を有し、
前記エッチング工程は、前記絶縁膜のエッチングレートが前記レジストのエッチングレートより高い条件で前記エッチングを行うことにより、前記絶縁膜の前記第２の基板に対向する表面における前記画像表示領域内の部分を前記非画像表示領域内の部分より前記第２の基板側に突出させる（つまり、“前記画像表示領域における前記絶縁膜の前記第２の基板側表面”を“前記非画像表示領域における前記絶縁膜の前記第２の基板側表面”より前記第２の基板側に突出させる）工程であることを特徴とする。
【００１３】
この場合、前記画像表示領域の前記液晶の厚さと前記非画像表示領域の前記液晶の厚さとの差を、前記非画像表示領域における前記液晶の厚さの１０分の１以下にすると良い。
【００１５】
【作用】
以上構成に基づき、前記絶縁膜の前記第２の基板に対向する表面における前記画像表示領域内の部分が前記非画像表示領域内の部分より前記第２の基板側に突出されているため、該絶縁膜表面に配向膜を形成した場合には、該配向膜も前記絶縁膜と同様に、前記画像表示領域内の部分が前記非画像表示領域内の部分より前記第２の基板側に突出されることとなる。
【００１６】
また、液晶の厚さの差が、前記非画像表示領域における前記液晶の厚さの１０分の１以下と小さいため、前記画像表示領域における液晶の厚さはほぼ均一となる。
【００１７】
【実施例】
以下、図面に沿って、本発明の実施例について説明する。なお、図１に示すものと同一部分は同一符号を付して説明を省略する。
【００１８】
まず、本発明の第１実施例について、図２及び図３に沿って説明する。
【００１９】
本実施例においては、図２に示すように、従来例の保護膜１１の替わりに、絶縁膜としてのＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ−Ｇｌａｓｓ）膜２６を形成している。そして、このＰＳＧ膜２６の表面（透明基板１３に対向する側の面）をエッチバック法によって腐食し、開口領域（画像表示領域）Ｂに相当する部分が凸状になるようにしている。
【００２０】
次に、本実施例に係る液晶表示装置Ｐ１の製造方法、特にＰＳＧ膜２６のエッチバックについて、図３に沿って説明する。
【００２１】
まず、基板１上には、図３（ａ）に示すように、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）３及び容量５を形成する。なお、図に示す符号３３は、ＴＦＴのゲート絶縁膜及び容量の誘電体膜としての機能を果たす薄膜である。
【００２２】
次に、絶縁膜６を成膜し、コンタクトホール６ａを穿設して金属電極７を配設する。その後、他の絶縁膜９を成膜し、これらの絶縁膜６，９にコンタクトホール９ａを穿設し、画素電極１０を形成する（図３（ｂ）参照）。なお、画素電極１０には、透明導電膜としてのＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｘｉｄｅ）を用いた。また、このように画素電極１０を形成した状態では、非開口領域（非画像表示領域）Ａの部分はＴＦＴ３の厚さ分だけ盛り上がっており、非開口領域Ａと開口領域Ｂとの間で１．０μｍ程度の段差が生じている。
【００２３】
さらに、画素電極１０及び絶縁膜９の表面にＰＳＧ膜２６を１．４μｍの厚さに成膜する。このように、ＰＳＧ膜２６を段差（１．０μｍ程度）よりも厚く成膜するため、開口領域ＢにおけるＰＳＧ膜２６の表面は、非開口領域Ａにおける絶縁膜９の表面よりも突出した状態にある。そして、このＰＳＧ膜２６の表面にレジスト２７を塗布するが、このレジスト２７の表面は平坦になるようにする（図３（ｃ）参照）。したがって、レジスト２７の膜厚は均一ではなく、非開口領域Ａの部分は薄く、また開口領域Ｂの部分は厚く形成されることとなる。なお、レジスト２７には粘度が５０ｃｐのものを用い、また膜厚はだいたい２．０μｍ前後とした。次に、ドライエッチングによりエッチバックを行う。なお、このときのエッチング条件は、レジストとＰＳＧのエッチングレートの比が０．８である。この条件は、例えば、ＣＨＦ３、ＣＦ４、Ｏ２、Ａｒを用いたエッチングにおいて、その流量はＣＨＦ３が１０ｓｃｃｍ、ＣＨＦ４が７０ｓｃｃｍ、Ｏ２が２０ｓｃｃｍ、Ａｒが５００ｓｃｃｍである。圧力は１．８Ｔｏｒｒ、ＲＦパワーは３５０Ｗである。
【００２４】
上述したエッチング条件によりエッチバックを行うと、レジスト２７はほぼ均一にエッチングされるが、非開口領域Ａにおいては、レジスト２７の膜厚の薄いことからＰＳＧ膜２６が早く露出し、該露出した部分のＰＳＧ膜２６がエッチングされることとなる。そして、ＰＳＧ膜２６の表面（透明基板１３に対向する側の面）は、非開口領域Ａに相当する部分が開口領域Ｂに相当する部分よりも多少凹む状態までエッチングされ、その状態でエッチングを停止する。すなわち、ＰＳＧ膜２６の表面は、開口領域Ｂに相当する部分が非開口領域Ａに相当する部分よりも対向基板１３側に突出して形成されることとなる。したがって、液晶１９は、開口領域Ｂに相当する部分が非開口領域Ａに相当する部分よりも薄く形成されることとなる（その液晶厚の差は、非開口領域Ａに相当する部分の液晶厚の１０分の１以下とする）。なお、上述のようにエッチングを停止する時点でも、開口領域Ｂのレジスト２７は多少残存している。
【００２５】
次に、開口領域Ｂのレジスト２７を剥離し、さらにワイヤボンディング用のパッドを開口し、続いて、ダイシング、配向膜１２の印刷、ラビング、シール材の印刷、透明基板（第２の基板）１３との貼り合わせ、液晶１９の注入等の工程を経て、液晶表示装置Ｐ１を製造する。
【００２６】
なお、本実施例によれば、開口領域Ｂの部分のＰＳＧ膜２６の表面は凸状に形成され、非開口領域Ａの部分よりも５００Å程度突出した状態となる（図３（ｄ）参照）。したがって、このＰＳＧ膜２６上に形成される配向膜１２も、開口領域Ｂの部分が同程度突出した状態となる。そして、配向膜１２の段差は従来のものよりも小さくなる。
【００２７】
ついで、本実施例の効果について説明する。
【００２８】
本実施例によれば、配向膜１２の段差が小さくなるため、開口領域Ｂにおける液晶厚は該段差の影響をほとんど受けずにほぼ均一となり、従来例にて説明したような画質の低下を防止することができる。また、開口領域Ｂに相当する部分の配向膜１２が突出した状態となることから、ラビングも十分に行うことができ、液晶の配向も乱れることはない。
【００２９】
さらに、本実施例によれば、従来例のように、基板にＴＦＴを配置するための凹部を形成する必要がなく、したがってＳＯＩのような良質の半導体基板を用いることができる。その結果、該基板の特徴である高精細、高画質の液晶表示装置を得ることができる。
【００３０】
なお、上述実施例においてはエッチバック法を使用したが、もちろんこれに限る必要はなく、ＰＳＧ膜２６を厚く成膜した後、パターニングにより非開口領域Ｂ以外の部分を除去するようにしてもよい。但し、このような方法を用いる場合には、上述した方法に比べてマスク枚数が増えてしまい、その分製造コストが高くなる。
【００３１】
ついで、図４及び図５に沿って、本発明の第２実施例について説明する。なお、図１及び図２に示すものと同一部分は同一符号を付して説明を省略する。
【００３２】
本実施例においては、図４に示すように、第１実施例と同様にＰＳＧ膜２６を用いる他、第１実施例の絶縁膜９をＰＳＧ膜（絶縁膜）５１としている。そして、各ＰＳＧ膜２６，５１についてエッチバックを行っている。
【００３３】
以下、本実施例に係る液晶表示装置Ｐ２の製造方法について説明する。
【００３４】
ＴＦＴ３、容量５、絶縁膜６、及び金属電極７は、上述第１実施例と同様に形成する（図５（ａ）参照）。そして、この絶縁膜６上にはＰＳＧ膜５１を厚く塗布し（図５（ｂ）参照）、さらにレジストを塗布した後、上述実施例と同様にエッチバックを行う。なお、このときのエッチング条件は、レジストとＰＳＧとのエッチングレートの比が０．９である。この条件は、例えば、ＣＨＦ３、ＣＦ４、Ｏ２、Ａｒを用いたエッチングにおいて、その流量はＣＨＦ３が１０ｓｃｃｍ、ＣＨＦ４が７０ｓｃｃｍ、Ｏ２が２５ｓｃｃｍ、Ａｒが５００ｓｃｃｍである。圧力は１．８Ｔｏｒｒ、ＲＦパワーは３５０Ｗである。
【００３５】
そして、レジストを剥離した後、上述実施例と同様に、コンタクトホール５１ａを穿設し、画素電極１０を形成する（図５（ｃ）参照）。なお、このように画素電極１０を形成した状態では、非開口領域Ａと開口領域Ｂとの間では０．４μｍ程度の段差が生じている（但し、第１実施例よりも小さい）。
【００３６】
次に、上述実施例と同様にＰＳＧ膜２６を塗布してエッチバックを行うが、ＰＳＧ膜２６の膜厚、及びエッチング条件は上記段差（０．４μｍ程度）を考慮したものとする。すなわち、ＰＳＧ膜２６の膜厚は０．８μｍとし、エッチング条件は、レジストとＰＳＧとのエッチングレートの比を０．９とする（詳細条件は既述）。以下、上述第１実施例と同様の方法で液晶表示装置Ｐ２を製造する。
【００３７】
なお、本実施例によれば、開口領域Ｂの部分のＰＳＧ膜２６の表面は凸状に形成され、非開口領域Ａの部分よりも５００Å程度突出した状態となる（図５（ｄ）参照）。したがって、このＰＳＧ膜２６上に形成される配向膜１２も、開口領域Ｂの部分が同程度突出した状態となる。そして、配向膜１２の段差は従来のものよりも小さくなる。
【００３８】
ついで、本実施例の効果について説明する。
【００３９】
本実施例によれば、配向膜１２の段差が小さくなるため、開口領域Ｂにおける液晶厚は該段差の影響をほとんど受けずにほぼ均一となり、従来例にて説明したような画質の低下を防止することができる。また、開口領域Ｂに相当する部分の配向膜１２が突出した状態となることから、ラビングも十分に行うことができ、液晶の配向も乱れることはない。
【００４０】
また、本実施例によれば開口領域Ｂにおける絶縁膜（ＰＳＧ膜）の厚さは０．３μｍ程度で、上述した第１実施例よりも薄く形成されるため、共通電極１６に印加する電圧を低くでき、液晶表示装置Ｐ２の消費電力を節約できる。
【００４１】
さらに、本実施例によれば、従来例のように、基板にＴＦＴを配置するための凹部を形成する必要がなく、したがってＳＯＩのような良質の半導体基板を用いることができる。その結果、該基板の特徴である高精細、高画質の液晶表示装置を得ることができる。
【００４２】
ついで、図６及び図７に沿って、本発明の第３実施例について説明する。なお、図１、図２及び図４に示すものと同一部分は同一符号を付して説明を省略する。
【００４３】
上述各実施例においては、遮光層を透明基板上にのみ設けていたが、本実施例においては、透明基板上だけでなく、第１の基板上にも配置している。すなわち、遮光層６１は、開口領域Ａに相当する部分であって、ＰＳＧ膜５１の表面に形成されており、この遮光層６１によって非開口領域Ｂを決定している。
【００４４】
次に、本実施例に係る液晶表示装置Ｐ３の製造方法について、図７に沿って説明する。
【００４５】
液晶表示装置Ｐ３を製造するに際しては、上述第２実施例と同様に、ＴＦＴ３、容量５、絶縁膜６、及び金属電極７を形成し、さらに、ＰＳＧ膜５１を塗布した後（図７（ａ）参照）、該ＰＳＧ膜５１の表面がほぼ平坦になるようにエッチバックを行う。
【００４６】
次に、ＰＳＧ膜５１の表面に金属膜を成膜し、パターニングを行って所定形状の遮光層６１を形成する。そして、絶縁膜６２を成膜すると共に、その絶縁膜６２にコンタクトホール６２ａを穿設して画素電極１０を配線する（図７（ｂ）参照）。
【００４７】
さらに、この画素電極１０の表面には、第２実施例と同様にＰＳＧ膜２６を形成し、そのエッチバックを行う。
【００４８】
なお、本実施例によれば、開口領域Ｂの部分のＰＳＧ膜２６の表面は凸状に形成され、非開口領域Ａの部分よりも５００Å程度突出した状態となる（図７（ｃ）参照）。したがって、このＰＳＧ膜２６上に形成される配向膜１２も、開口領域Ｂの部分が同程度突出した状態となる。そして、配向膜１２の段差は従来のものよりも小さくなる。
【００４９】
ついで、本実施例の効果について説明する。
【００５０】
本実施例によれば、配向膜１２の段差が小さくなるため、開口領域Ｂにおける液晶厚は該段差の影響をほとんど受けずにほぼ均一となり、従来例にて説明したような画質の低下を防止することができる。また、開口領域Ｂに相当する部分の配向膜１２が突出した状態となることから、ラビングも十分に行うことができ、液晶の配向も乱れることはない。
【００５１】
また、ＴＦＴ３は、近接して配置される遮光層６１によって覆われるため、ＴＦＴ３が認識されて外観が劣化するおそれもない。さらに、第１の基板２に対する位置合せ余裕を小さくできることにより余分な遮光層を必要としないから、開口率を大きくできる。
【００５２】
さらに、本実施例によれば、従来例のように、基板にＴＦＴを配置するための凹部を形成する必要がなく、したがってＳＯＩのような良質の半導体基板を用いることができる。その結果、該基板の特徴である高精細、高画質の液晶表示装置を得ることができる。
【００５３】
なお、上述各実施例は、単結晶Ｓｉ層を有する半導体基板を用いた液晶表示装置について適用可能であり、その他、ガラス、あるいは石英のような透明な基板を用いた液晶表示装置についても適用可能である。
【００５４】
ここで、単結晶Ｓｉ層を有する半導体基板の製造方法について説明する。なお、この製造方法については、特開平５−２７３５９１号公報に開示されている。
【００５５】
半導体基板の単結晶Ｓｉ層は、単結晶Ｓｉ基体を多孔質化した多孔質Ｓｉ基体を用いて形成したものである。
【００５６】
この多孔質Ｓｉ基体には、透過型電子顕微鏡による観察によれば、平均約６００Å程度の径の孔が形成されており、その密度は単結晶Ｓｉに比べると、半分以下になるにもかかわらず、その単結晶性は維持されており、多孔質層の上部へ単結晶Ｓｉ層をエピタキシャル成長させることも可能である。ただし、１０００℃以上では、内部の孔の再配列が起こり増速エッチングの特性が損なわれる。このため、Ｓｉ層のエピタキシャル成長には、分子線エピタキシャル成長法、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、バイアス・スパッタ法、液晶成長法等の低温成長が好適とされる。
【００５７】
ここで、Ｐ型Ｓｉを多孔質化した後に単結晶層をエピタキシャル成長させる方法について説明する。
【００５８】
まず、Ｓｉ単結晶基体を用意し、それをＨＦ溶液を用いた陽極化成法によって、多孔質化する。単結晶Ｓｉの密度は２．３３ｇ／ｃｍ^３であるが、多孔質Ｓｉ基体の密度はＨＦ溶液濃度を２０〜５０重量％に変化させることで、０．６〜１．１ｇ／ｃｍ^３に変化させることができる。この多孔質層は下記の理由により、Ｐ型Ｓｉ基体に形成され易い。
【００５９】
多孔質Ｓｉは半導体の電解研磨の研究過程において発見されたものであり、陽極化成におけるＳｉの溶解反応において、ＨＦ溶液中のＳｉの陽極反応には正孔が必要であり、その反応は、次のように示される。
【００６０】
【式１】

又は、
【００６１】
【式２】

ここで、ｅ^＋及びｅ⁻ は、それぞれ正孔と電子を表している。また、ｎ及びλはそれぞれＳｉ１原子が溶解するために必要な正孔の数であり、ｎ＞２又はλ＞４なる条件が満たされた場合に多孔質Ｓｉが形成されるとしている。
【００６２】
以上のことから、正孔の存在するＰ型Ｓｉは、多孔質化され易いと言える。
【００６３】
一方、高濃度Ｎ型Ｓｉも多孔質化されうることが報告されており、したがって、Ｐ型、Ｎ型の別にこだわらずに多孔質化を行うことができる。
【００６４】
また、多孔質層はその内部に大量の空隙が形成されているために、密度が半分以下に減少する。その結果、体積に比べて表面積が飛躍的に増大するため、その化学エッチング速度は、通常の単結晶層のエッチング速度に比べて著しく増速される。
【００６５】
単結晶Ｓｉを陽極化成によって多孔質化する条件を以下に示す。なお、陽極化成によって形成する多孔質Ｓｉの出発材料は、単結晶Ｓｉに限定されるものではなく、他の結晶構造のＳｉでも可能である。
【００６６】
印加電圧；２．６Ｖ
電流密度；３０ｍＡ・ｃｍ^−２
陽極化成溶液；ＨＦ：Ｈ_２Ｏ：Ｃ_２Ｈ_５ＯＨ＝１：１：１
時間；２．４時間
多孔質Ｓｉの厚み；３００μｍ
Ｐｏｒｏｓｉｔｙ；５６％
このようにして形成した多孔質化Ｓｉ基体の上にＳｉをエピタキシャル成長させて単結晶Ｓｉ薄膜を形成する。単結晶Ｓｉ薄膜の厚さは好ましくは５０μｍ以下、さらに好ましくは２０μｍ以下である。
【００６７】
次に上記単結晶Ｓｉ薄膜表面を酸化した後、最終的に基板を構成することになる基体を用意し、単結晶Ｓｉ表面の酸化膜と上記基体を貼り合わせる。あるいは、新たに用意した単結晶Ｓｉ基体の表面を酸化した後、上記多孔質Ｓｉ基体上の単結晶Ｓｉ層と貼り合わせる。この酸化膜を基体と単結晶Ｓｉ層の間に設ける理由は、例えば基体としてガラスを用いた場合、Ｓｉ活性層の下地界面により発生する界面準位は上記ガラス界面に比べて、酸化膜界面の方が準位を低くできるため、電子デバイスの特性を、著しく向上させることができるためである。さらに、後述する選択エッチングにより多孔質Ｓｉ基体をエッチング除去した単結晶Ｓｉ薄膜のみを新しい基体に貼り合わせても良い。貼り合わせはそれぞれの表面を洗浄後に室温で接触させるだけでファン・デル・ワールス力で簡単に剥すことができない程十分に密着しているが、これをさらに２００〜９００℃、好ましくは６００〜９００℃の温度で窒素雰囲気下熱処理し完全に貼り合わせる。
【００６８】
さらに、上記の貼り合わせた２枚の基体全体にＳｉ_３Ｎ_４層をエッチング防止膜として堆積し、多孔質Ｓｉ基体の表面上のＳｉ_３Ｎ_４層のみを除去する。このＳｉ_３Ｎ_４層の代わりにアピエゾンワックスを用いてもよい。この後、多孔質Ｓｉ基体を全部エッチング等の手段で除去することにより薄膜単結晶Ｓｉ層を有する半導体基板が得られる。
【００６９】
この多孔質Ｓｉ基体のみを無電解湿式エッチングする選択エッチング法について説明する。
【００７０】
結晶Ｓｉに対してはエッチング作用を持たず、多孔質Ｓｉのみを選択エッチング可能なエッチング液としては、弗酸、フッ化アンモニウム（ＮＨ_４Ｆ）やフッ化水素（ＨＦ）等バッファード弗酸、過酸化水素水を加えた弗酸又はバッファード弗酸の混合液、アルコールを加えた弗酸又はバッファード弗酸の混合液、過酸化水素水とアルコールとを加えた弗酸又はバッファード弗酸の混合液が好適に用いられる。これらの溶液に貼り合わせた基板を湿潤させてエッチングを行う。エッチング速度は弗酸、バッファード弗酸、過酸化水素水の溶液濃度及び温度に依存する。過酸化水素水を添加することによって、Ｓｉの酸化を増速し、反応速度を無添加に比べて増速することが可能となり、さらに過酸化水素水の比率を変えることにより、その反応速度を制御することができる。またアルコールを添加することにより、エッチングによる反応生成気体の気泡を、瞬時にエッチング表面から攪拌することなく除去でき、均一に且つ効率良く多孔質Ｓｉをエッチングすることができる。
【００７１】
バッファード弗酸中のＨＦ濃度は、エッチング液に対して、好ましくは１〜９５重量％、より好ましくは１〜８５重量％、さらに好ましくは１〜７０重量％の範囲で設定され、バッファード弗酸中のＮＨ_４Ｆ濃度は、エッチング液に対して、好ましくは１〜９５重量％、より好ましくは５〜９０重量％、さらに好ましくは５〜８０重量％の範囲で設定される。
【００７２】
ＨＦ濃度は、エッチング液に対して、好ましくは１〜９５重量％、より好ましくは５〜９０重量％、さらに好ましくは５〜８０重量％の範囲で設定される。
【００７３】
Ｈ_２Ｏ_２濃度は、エッチング液に対して、好ましくは１〜９５重量％、より好ましくは５〜９０重量％、さらに好ましくは１０〜８０重量％で、かつ上記過酸化水素水の効果を奏する範囲で設定される。
【００７４】
アルコール濃度は、エッチング液に対して、好ましくは８０重量％以下、より好ましくは６０重量％以下、さらに好ましくは４０重量％以下で、かつ上記アルコールの効果を奏する範囲で設定される。
【００７５】
温度は、好ましくは０〜１００℃、より好ましくは５〜８０℃、さらに好ましくは５〜６０℃の範囲で設定される。
【００７６】
本工程に用いられるアルコールはエチルアルコールの他、イソプロピルアルコールなど製造工程等に実用上差し支えなく、さらに上記アルコール添加効果を望むことのできるアルコールを用いることができる。
【００７７】
このようにして得られた半導体基板は、通常のＳｉウェハーと同等な単結晶Ｓｉ層が平坦にしかも均一に薄層化されて基板全域に大面積に形成されている。
【００７８】
この半導体基板の単結晶Ｓｉ層を部分酸化法或は島状にエッチングすることにより分離し、不純物をドープしてｐ或はｎチャネルトランジスタを形成する。
次に、上記液晶表示装置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の周辺機器について、図８に沿って簡単に説明する。
【００７９】
本実施例に係る液晶表示装置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３には走査信号印加回路４０２及び情報信号印加回路４０３が接続されており、これらの回路４０２，４０３には、走査信号制御回路４０４及び情報信号制御回路４０６、駆動制御回路４０５、及びグラフィックコントローラ４０７が順に接続されている。そして、駆動制御回路４０５を介してグラフィックコントローラ４０７から走査信号制御回路４０４及び情報信号制御回路４０６へは、データと走査方式信号とが送信されるようになっている。このうちのデータは、これらの回路４０４，４０６によってアドレスデータと表示データとに変換され、また、他方の走査方式信号は、そのまま走査信号印加回路４０２及び情報信号印加回路４０３に送られるようになっている。さらに、走査信号印加回路４０２は、アドレスデータによって決まる走査電極に走査方式信号によって決まる波形の走査信号を印加し、また情報信号印加回路４０３は、表示データによって送られる白又は黒の表示内容と走査方式信号の２つによって決まる波形の情報信号を印加するように構成されている。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、前記絶縁膜表面に配向膜を形成した場合には、該配向膜も前記絶縁膜と同様に、前記画像表示領域内の部分が前記非画像表示領域内の部分より前記第２の基板側に突出されることとなる。したがって、ラビング処理を行うに際してもラビングが良好に行われて、ラビング不良に伴う液晶の配向の乱れを防止することができる。
【００８１】
また、本発明によれば、絶縁膜における、画像表示領域に相当する部分と非画像表示領域に相当する部分との段差を小さくできるため、画像表示領域に相当する部分の液晶は、該段差の影響を受けることなくほぼ均一に形成され、その結果画像品質は良好となる。
【００８２】
さらに、本発明によれば、従来例のように第１の基板に凹部を形成する必要がなく、したがって、ＳＯＩのような良質の半導体基板を用いることができる。その結果、該基板の特徴である高精細、高画質の液晶表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の液晶表示装置の構造を示す縦断面図。
【図２】第１実施例の液晶表示装置の構造を示す縦断面図。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は第１実施例の液晶表示装置の製造方法を示す縦断面図。
【図４】第２実施例の液晶表示装置の構造を示す縦断面図。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は第２実施例の液晶表示装置の製造方法を示す縦断面図。
【図６】第３実施例の液晶表示装置の構造を示す縦断面図。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は第３実施例の液晶表示装置の製造方法を示す縦断面図。
【図８】液晶表示装置の周辺機器を説明するためのブロック図。
【符号の説明】
２第１の基板（基板）
３薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
１３第２の基板（透明基板）
１９液晶
２６絶縁膜（ＰＳＧ膜）
２７レジスト
５１絶縁膜（ＰＳＧ膜）
４０４走査信号制御回路
４０６情報信号制御回路
４０７グラフィックコントローラ
Ａ画像を表示しない非画像表示領域（非開口領域）
Ｂ画像を表示する画像表示領域（開口領域）
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３液晶表示装置[0001]
[Industrial applications]
The present invention generally displays information using a liquid crystal.Manufacturing method of liquid crystal display deviceAbout.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various liquid crystal display devices have been proposed. As an example, an active matrix drive type liquid crystal display device using thin film transistors will be described with reference to FIG.
[0003]
The liquid crystal display device 1 shown in FIG. 1 includes a flat substrate (first substrate) 2, and a thin film transistor (hereinafter, “TFT 3”) is formed on the substrate 2 by a semiconductor thin film. The TFT 3 is formed by a well region 30, a source region 31, and a drain region 32. A capacitor 5 is formed next to the TFT 3, and a gate electrode 3 a and an electrode 5 a are arranged above the TFT 3 and above the capacitor 5, respectively. Further, an insulating film 6 is formed so as to cover the TFT 3, the capacitor 5, and the substrate 2, and a contact hole 6a is formed in the insulating film 6, and a metal electrode 7 is arranged. The insulating film 6 is covered with another insulating film 9, and a pixel electrode 10 is disposed on the insulating film 9. The pixel electrode 10 is connected to the TFT 3 and the like via a contact hole 9a formed in the

insulating films

6, 9. Further, the insulating film 9 and the pixel electrode 10 are covered with a protective film 11, and an alignment film 12 is formed on the protective film 11.
[0004]
On the other hand, the liquid crystal display device 1 includes a transparent substrate (second substrate) 13 disposed so as to face the substrate 2 having the above configuration. The transparent substrate 13 includes a light shielding layer 15, a common electrode 16, And an alignment film 17 are formed in this order. The light-shielding layer 15 is disposed in a portion facing the TFT 3 and the metal electrode 7 described above, and does not display an image by shielding the portion.Non-image display area(Hereinafter, this light-shielding region is referred to as “non-opening region A”, and an image is displayed without being shielded by the light-shielding layer 15.)Image display areaIs referred to as “opening area B”). The transparent substrate 13 is disposed so that the common electrode 16 faces the pixel electrode 10, and a liquid crystal 19 is sealed between the two substrates. Further,

deflection plates

20 and 21 are arranged outside the first substrate 2 and outside the transparent substrate 13, respectively.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-described conventional liquid crystal display device 1, since the TFT 3 having a predetermined thickness is partially formed on the flat first substrate 2, the

insulating films

6, 9 and the like are raised by the thickness of the TFT 3. As a result, the thickness of the liquid crystal 19 is different between the portion where the TFT 3 is formed (non-opening region A) and the other portion (opening region B).
[0006]
Here, in the liquid crystal display device having a relatively small number of pixels, since the opening region B can be made relatively wide, even if the liquid crystal thickness is different between the non-opening region A and the opening region B as described above. In addition, the liquid crystal thickness in the opening region B is substantially uniform, and no practical problem occurs.
[0007]
However, in a liquid crystal display device having a large number of pixels and a small opening region B, the liquid crystal thickness of the opening region B becomes non-uniform due to the difference in liquid crystal thickness between the non-opening region A and the opening region B, There is a problem that image quality is deteriorated. In addition, since a portion corresponding to the opening region B of the alignment film 12 is dented, rubbing of the portion is not sufficiently performed, and the rubbing strength is insufficient, so that the alignment of the liquid crystal 19 is disturbed. .
[0008]
Various methods have been proposed to solve such problems, but each has its own problems. That is,
{Circle around (1)} A method described in Japanese Patent Publication No. 4-73568, in which a concave portion is formed in a first substrate and a TFT is buried in the concave portion to planarize the concave portion.
[0009]
However, according to this method, since a concave portion must be formed in the substrate, a high-quality semiconductor thin film, for example, a semiconductor substrate such as an SOI (insulating film or a single crystal semiconductor thin film on an insulator) is used. It was difficult. Further, even if a substrate on which a concave portion can be formed is used, there are various problems such as an increase in the number of manufacturing steps corresponding to the formation of the concave portion, and difficulty in forming a TFT on a step.
{Circle around (2)} A method described in Japanese Patent Publication No. 58-44448, in which a TFT, a capacitor, and a wiring are formed on a substrate, and a method of flattening by applying a polyimide resin or a low-melting glass is further included. is there.
[0010]
However, complete flattening is difficult with this method, and in order to improve flatness, it is necessary to form a thick film of polyimide resin or low melting point glass. Further, after the planarization, a contact hole for connecting the pixel electrode to the wiring is required, and eventually a step is formed, and the thickness of the liquid crystal is different between the non-opening region A and the opening region B. Will occur.
[0011]
In view of the above, the present invention prevents deterioration of image quality and prevents disorder of liquid crystal alignment due to rubbing defects by forming a flat surface of an insulating film covering a thin film transistor.Manufacturing method of liquid crystal display deviceThe purpose is to provide.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a first substrate on which a thin film transistor is formed, a second substrate opposed to the first substrate at a predetermined distance, and a first substrate. And a liquid crystal interposed between the second substrates, wherein an image display area for displaying an image is defined in a portion where the thin film transistor is not formed, and an image is formed in a portion where the thin film transistor is formed. A method for manufacturing a liquid crystal display device in which a non-image display region not to be displayed is defined, and the thickness of the liquid crystal in the image display region is smaller than the thickness of the liquid crystal in the non-image display region.
On the first substrate, so as to cover the thin film transistor.Thicker than the step between the thin film transistor and the image display areaForming an insulating film;
So as to cover the insulating filmAnd make the surface flatApplying a resist;
An etching step of etching the resist and the insulating film,
In the etching step, by performing the etching under the condition that the etching rate of the insulating film is higher than the etching rate of the resist, a portion in the image display region on a surface of the insulating film facing the second substrate is etched. The portion of the non-image display area protrudes toward the second substrate (that is, “the surface of the insulating film in the image display area on the second substrate side” is referred to as “the insulating film in the non-image display area”). (Protruding from the second substrate side surface to the second substrate side).
[0013]
In this case, it is preferable that a difference between the thickness of the liquid crystal in the image display area and the thickness of the liquid crystal in the non-image display area is one tenth or less of the thickness of the liquid crystal in the non-image display area.
[0015]
[Action]
Based on the above configuration,Since a portion in the image display area on a surface of the insulating film facing the second substrate is protruded toward the second substrate from a portion in the non-image display area,When an alignment film is formed on the surface of the insulating film, the alignment film is also similar to the insulating film,The portion in the image display area protrudes toward the second substrate from the portion in the non-image display area.
[0016]
The difference in the thickness of the liquid crystal isNon-image display areaIs less than 1/10 of the thickness of the liquid crystal atImage display area, The thickness of the liquid crystal becomes almost uniform.
[0017]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The same parts as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0018]
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0019]
In this embodiment, as shown in FIG. 2, a PSG (Phospho-Silicate-Glass) film 26 as an insulating film is formed instead of the protective film 11 of the conventional example. Then, the surface of the PSG film 26 (the surface facing the transparent substrate 13) is corroded by an etch-back method, and the opening region (Image display areaThe portion corresponding to B) is made convex.
[0020]
Next, a method of manufacturing the liquid crystal display device P1 according to the present embodiment, in particular, an etch back of the PSG film 26 will be described with reference to FIG.
[0021]
First, a TFT (thin film transistor) 3 and a capacitor 5 are formed on a substrate 1 as shown in FIG. Reference numeral 33 shown in the figure is a thin film that functions as a gate insulating film of a TFT and a dielectric film of a capacitor.
[0022]
Next, an insulating film 6 is formed, a contact hole 6a is formed, and a metal electrode 7 is provided. Thereafter, another insulating film 9 is formed, a contact hole 9a is formed in these insulating

films

6, 9, and a pixel electrode 10 is formed (see FIG. 3B). Note that ITO (Indium-Tin-Oxide) was used as the transparent conductive film for the pixel electrode 10. In the state where the pixel electrode 10 is formed in this manner, the non-opening region (Non-image display areaThe portion A rises by the thickness of the TFT 3, and a step of about 1.0 μm occurs between the non-opening region A and the opening region B.
[0023]
Further, a PSG film 26 having a thickness of 1.4 μm is formed on the surfaces of the pixel electrode 10 and the insulating film 9. As described above, since the PSG film 26 is formed to be thicker than the step (about 1.0 μm), the surface of the PSG film 26 in the opening region B is projected from the surface of the insulating film 9 in the non-opening region A. is there. Then, a resist 27 is applied to the surface of the PSG film 26, and the surface of the resist 27 is made flat (see FIG. 3C). Therefore, the film thickness of the resist 27 is not uniform, and the non-opening region A is formed thin and the opening region B is formed thick. The resist 27 used had a viscosity of 50 cp, and had a thickness of about 2.0 μm. Next, etch back is performed by dry etching. The etching condition at this time is that the ratio of the etching rate between the resist and the PSG is 0.8. The conditions are, for example, in etching using CHF3, CF4, O2, and Ar, the flow rates are 10 sccm for CHF3, 70 sccm for CHF4, 20 sccm for O2, and 500 sccm for Ar. The pressure is 1.8 Torr and the RF power is 350 W.
[0024]
When the etch-back is performed under the above-described etching conditions, the resist 27 is etched substantially uniformly. However, in the non-opening region A, the PSG film 26 is exposed earlier because the thickness of the resist 27 is small. Of the PSG film 26 will be etched. Then, the surface of the PSG film 26 (the surface on the side facing the transparent substrate 13) is etched until a portion corresponding to the non-opening region A is slightly recessed from a portion corresponding to the opening region B, and etching is performed in this state. Stop. That is, the surface of the PSG film 26 is formed such that the portion corresponding to the opening region B projects toward the counter substrate 13 side from the portion corresponding to the non-opening region A. Therefore, the liquid crystal 19 is formed such that the portion corresponding to the opening region B is thinner than the portion corresponding to the non-opening region A (the difference in the liquid crystal thickness is the liquid crystal thickness of the portion corresponding to the non-opening region A). Less than 1/10). Note that, even when the etching is stopped as described above, a small amount of the resist 27 in the opening region B remains.
[0025]
Next, the resist 27 in the opening area B is peeled off, and a pad for wire bonding is further opened. Subsequently, dicing, printing of an alignment film 12, rubbing, printing of a sealing material, and a transparent substrate (second substrate) 13 are performed. And a process of injecting the liquid crystal 19, etc., to manufacture the liquid crystal display device P1.
[0026]
According to the present embodiment, the surface of the PSG film 26 at the portion of the opening region B is formed in a convex shape, and is projected by about 500 ° from the portion of the non-opening region A (see FIG. 3D). . Therefore, the alignment film 12 formed on the PSG film 26 also has a state in which the opening region B is protruded to the same extent. Then, the step of the alignment film 12 becomes smaller than that of the conventional one.
[0027]
Next, effects of the present embodiment will be described.
[0028]
According to this embodiment, since the step of the alignment film 12 is small, the liquid crystal thickness in the opening region B is almost uniform without being affected by the step, and the image quality is prevented from being deteriorated as described in the conventional example. can do. Further, since the portion of the alignment film 12 corresponding to the opening region B is projected, rubbing can be sufficiently performed, and the alignment of the liquid crystal is not disturbed.
[0029]
Further, according to the present embodiment, unlike the conventional example, it is not necessary to form a concave portion for arranging the TFT on the substrate, and therefore, a high-quality semiconductor substrate such as SOI can be used. As a result, a high-definition and high-quality liquid crystal display device which is a feature of the substrate can be obtained.
[0030]
Although the etch-back method is used in the above-described embodiment, the present invention is not limited to this. Of course, after the PSG film 26 is formed thick, a portion other than the non-opening region B may be removed by patterning. . However, when such a method is used, the number of masks increases as compared with the above-described method, and the manufacturing cost increases accordingly.
[0031]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The same parts as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0032]
In this embodiment, as shown in FIG. 4, in addition to using the PSG film 26 as in the first embodiment, the insulating film 9 of the first embodiment is a PSG film (insulating film) 51. Then, the

PSG films

26 and 51 are etched back.
[0033]
Hereinafter, a method for manufacturing the liquid crystal display device P2 according to the present embodiment will be described.
[0034]
The TFT 3, the capacitor 5, the insulating film 6, and the metal electrode 7 are formed in the same manner as in the first embodiment (see FIG. 5A). Then, a thick PSG film 51 is applied on the insulating film 6 (see FIG. 5B), and after a resist is applied, etch back is performed in the same manner as in the above embodiment. The etching condition at this time is such that the ratio of the etching rate between the resist and the PSG is 0.9. The conditions are, for example, in etching using CHF3, CF4, O2, and Ar, the flow rates are 10 sccm for CHF3, 70 sccm for CHF4, 25 sccm for O2, and 500 sccm for Ar. The pressure is 1.8 Torr and the RF power is 350 W.
[0035]
Then, after removing the resist, a contact hole 51a is formed in the same manner as in the above-described embodiment to form the pixel electrode 10 (see FIG. 5C). In the state where the pixel electrode 10 is formed as described above, a step of about 0.4 μm occurs between the non-opening area A and the opening area B (however, smaller than in the first embodiment).
[0036]
Next, the PSG film 26 is applied and etched back in the same manner as in the above-described embodiment, but the thickness of the PSG film 26 and the etching conditions are based on the above-mentioned steps (about 0.4 μm). That is, the thickness of the PSG film 26 is set to 0.8 μm, and the etching conditions are set such that the ratio of the etching rate between the resist and the PSG is 0.9 (detailed conditions are described above). Hereinafter, the liquid crystal display device P2 is manufactured in the same manner as in the first embodiment.
[0037]
According to the present embodiment, the surface of the PSG film 26 in the portion of the opening region B is formed in a convex shape, and projects about 500 ° from the portion of the non-opening region A (see FIG. 5D). . Therefore, the alignment film 12 formed on the PSG film 26 also has a state in which the opening region B is protruded to the same extent. Then, the step of the alignment film 12 becomes smaller than that of the conventional one.
[0038]
Next, effects of the present embodiment will be described.
[0039]
According to this embodiment, since the step of the alignment film 12 is small, the liquid crystal thickness in the opening region B is almost uniform without being affected by the step, and the image quality is prevented from being deteriorated as described in the conventional example. can do. Further, since the portion of the alignment film 12 corresponding to the opening region B is projected, rubbing can be sufficiently performed, and the alignment of the liquid crystal is not disturbed.
[0040]
Further, according to the present embodiment, the thickness of the insulating film (PSG film) in the opening region B is about 0.3 μm, which is formed thinner than that of the above-described first embodiment. The power consumption of the liquid crystal display device P2 can be reduced.
[0041]
Further, according to the present embodiment, unlike the conventional example, it is not necessary to form a concave portion for arranging the TFT on the substrate, and therefore, a high-quality semiconductor substrate such as SOI can be used. As a result, a high-definition and high-quality liquid crystal display device which is a feature of the substrate can be obtained.
[0042]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The same parts as those shown in FIGS. 1, 2 and 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0043]
In each of the embodiments described above, the light-shielding layer is provided only on the transparent substrate. In this embodiment, the light-shielding layer is provided not only on the transparent substrate but also on the first substrate. That is, the light shielding layer 61 is a portion corresponding to the opening region A and is formed on the surface of the PSG film 51, and the non-opening region B is determined by the light shielding layer 61.
[0044]
Next, a method for manufacturing the liquid crystal display device P3 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0045]
When manufacturing the liquid crystal display device P3, as in the second embodiment, the TFT 3, the capacitor 5, the insulating film 6, and the metal electrode 7 are formed, and after the PSG film 51 is applied (see FIG. ), The etch back is performed so that the surface of the PSG film 51 becomes substantially flat.
[0046]
Next, a metal film is formed on the surface of the PSG film 51 and is patterned to form a light shielding layer 61 having a predetermined shape. Then, an insulating film 62 is formed, and a contact hole 62a is formed in the insulating film 62 to wire the pixel electrode 10 (see FIG. 7B).
[0047]
Further, a PSG film 26 is formed on the surface of the pixel electrode 10 as in the second embodiment, and the PSG film 26 is etched back.
[0048]
According to the present embodiment, the surface of the PSG film 26 in the portion of the opening region B is formed in a convex shape, and protrudes by about 500 ° from the portion of the non-opening region A (see FIG. 7C). . Therefore, the alignment film 12 formed on the PSG film 26 also has a state in which the opening region B is protruded to the same extent. Then, the step of the alignment film 12 becomes smaller than that of the conventional one.
[0049]
Next, effects of the present embodiment will be described.
[0050]
According to this embodiment, since the step of the alignment film 12 is small, the liquid crystal thickness in the opening region B is almost uniform without being affected by the step, and the image quality is prevented from being deteriorated as described in the conventional example. can do. Further, since the portion of the alignment film 12 corresponding to the opening region B is projected, rubbing can be sufficiently performed, and the alignment of the liquid crystal is not disturbed.
[0051]
In addition, since the TFT 3 is covered with the light-shielding layer 61 disposed close to the TFT 3, there is no fear that the TFT 3 is recognized and the appearance is deteriorated. Further, since the margin for alignment with respect to the first substrate 2 can be reduced, no extra light-shielding layer is required, and the aperture ratio can be increased.
[0052]
Further, according to the present embodiment, unlike the conventional example, it is not necessary to form a concave portion for arranging the TFT on the substrate, and therefore, a high-quality semiconductor substrate such as SOI can be used. As a result, a high-definition and high-quality liquid crystal display device which is a feature of the substrate can be obtained.
[0053]
The above embodiments can be applied to a liquid crystal display device using a semiconductor substrate having a single crystal Si layer, and can also be applied to a liquid crystal display device using a transparent substrate such as glass or quartz. It is.
[0054]
Here, a method for manufacturing a semiconductor substrate having a single crystal Si layer will be described. This manufacturing method is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-273593.
[0055]
The single crystal Si layer of the semiconductor substrate is formed using a porous Si substrate obtained by making a single crystal Si substrate porous.
[0056]
According to observation with a transmission electron microscope, pores having an average diameter of about 600 ° are formed in this porous Si substrate, and although the density is less than half that of single-crystal Si, The single crystallinity is maintained, and a single crystal Si layer can be epitaxially grown on the porous layer. However, if the temperature is higher than 1000 ° C., rearrangement of the internal holes occurs, and the characteristics of the accelerated etching are impaired. For this reason, low temperature growth such as molecular beam epitaxial growth, plasma CVD, thermal CVD, photo CVD, bias sputtering, and liquid crystal growth is suitable for epitaxial growth of the Si layer.
[0057]
Here, a method for epitaxially growing a single crystal layer after making P-type Si porous will be described.
[0058]
First, a Si single crystal substrate is prepared, and is made porous by an anodizing method using an HF solution. The density of single crystal Si is 2.33 g / cm³ However, the density of the porous Si substrate is changed from 0.6 to 1.1 g / cm by changing the HF solution concentration to 20 to 50% by weight.³ Can be changed to This porous layer is easily formed on a P-type Si substrate for the following reasons.
[0059]
Porous Si was discovered in the course of research on the electropolishing of semiconductors. In the dissolution reaction of Si in anodization, holes are required for the anodic reaction of Si in the HF solution. Is shown as
[0060]
(Equation 1)

Or
[0061]
[Equation 2]

Where e⁺  And e⁻  Represents a hole and an electron, respectively. Further, n and λ are the number of holes required for dissolving the Si1 atom, and it is assumed that porous Si is formed when the condition of n> 2 or λ> 4 is satisfied.
[0062]
From the above, it can be said that P-type Si having holes is easily made porous.
[0063]
On the other hand, it has been reported that high-concentration N-type Si can also be made porous, so that it is possible to make the porous body regardless of whether it is P-type or N-type.
[0064]
Further, since the porous layer has a large amount of voids formed therein, the density is reduced to less than half. As a result, the surface area is dramatically increased as compared with the volume, so that the chemical etching rate is significantly increased as compared with the ordinary etching rate of the single crystal layer.
[0065]
The conditions for making single-crystal Si porous by anodizing are shown below. The starting material of porous Si formed by anodization is not limited to single-crystal Si, but may be Si having another crystal structure.
[0066]
2.6V applied voltage
Current density: 30 mA · cm^-2
Anodizing solution; HF: H₂  O: C₂  H₅  OH = 1: 1: 1
Time; 2.4 hours
Thickness of porous Si; 300 μm
Porosity; 56%
On the porous Si substrate thus formed, Si is epitaxially grown to form a single-crystal Si thin film. The thickness of the single crystal Si thin film is preferably 50 μm or less, more preferably 20 μm or less.
[0067]
Next, after the surface of the single-crystal Si thin film is oxidized, a base that will eventually constitute the substrate is prepared, and the oxide film on the single-crystal Si surface is bonded to the base. Alternatively, the surface of a newly prepared single crystal Si substrate is oxidized and then bonded to the single crystal Si layer on the porous Si substrate. The reason why this oxide film is provided between the substrate and the single-crystal Si layer is that, for example, when glass is used as the substrate, the interface state generated by the underlayer interface of the Si active layer is higher at the oxide film interface than at the glass interface. This is because the lower the level, the more significantly the characteristics of the electronic device can be improved. Further, only a single crystal Si thin film obtained by etching and removing a porous Si substrate by selective etching described later may be bonded to a new substrate. The lamination is carried out so that each surface is brought into contact with each other only at room temperature after washing and cannot be easily peeled off by van der Waals force. Heat-treat at a temperature of ° C under a nitrogen atmosphere and completely bond.
[0068]
Further, the whole of the two bonded substrates is made of Si.₃  N₄  The layer is deposited as an etch stop and the Si on the surface of the porous Si substrate is₃  N₄  Remove only the layer. This Si₃  N₄  Apiezon wax may be used instead of the layer. Thereafter, the entirety of the porous Si substrate is removed by means such as etching to obtain a semiconductor substrate having a thin-film single-crystal Si layer.
[0069]
A selective etching method in which only the porous Si substrate is subjected to electroless wet etching will be described.
[0070]
An etching solution having no etching effect on crystalline Si and capable of selectively etching only porous Si includes hydrofluoric acid, ammonium fluoride (NH₄  F) a mixed solution of buffered hydrofluoric acid such as hydrogen fluoride (HF) or buffered hydrofluoric acid to which hydrogen peroxide solution is added, a mixed solution of hydrofluoric acid or buffered hydrofluoric acid to which alcohol is added, and peroxidation A mixed solution of hydrofluoric acid or buffered hydrofluoric acid to which hydrogen water and alcohol are added is preferably used. The substrate attached to these solutions is wetted and etched. The etching rate depends on the solution concentration and temperature of hydrofluoric acid, buffered hydrofluoric acid and aqueous hydrogen peroxide. By adding the hydrogen peroxide solution, the oxidation of Si can be accelerated, and the reaction rate can be increased as compared with the case where no addition is made. By further changing the ratio of the hydrogen peroxide solution, the reaction rate can be increased. Can be controlled. In addition, by adding alcohol, bubbles of the reaction gas generated by the etching can be instantaneously removed from the etched surface without stirring, and the porous Si can be uniformly and efficiently etched.
[0071]
The HF concentration in the buffered hydrofluoric acid is set in the range of preferably 1 to 95% by weight, more preferably 1 to 85% by weight, and still more preferably 1 to 70% by weight with respect to the etching solution. NH in acids₄  The F concentration is set in the range of preferably 1 to 95% by weight, more preferably 5 to 90% by weight, and still more preferably 5 to 80% by weight based on the etching solution.
[0072]
The HF concentration is set in the range of preferably 1 to 95% by weight, more preferably 5 to 90% by weight, and still more preferably 5 to 80% by weight based on the etching solution.
[0073]
H₂  O₂  The concentration is preferably from 1 to 95% by weight, more preferably from 5 to 90% by weight, still more preferably from 10 to 80% by weight, based on the etching solution, and set within a range in which the effect of the above-mentioned hydrogen peroxide solution is exerted. You.
[0074]
The alcohol concentration is preferably not more than 80% by weight, more preferably not more than 60% by weight, still more preferably not more than 40% by weight with respect to the etching solution, and is set within a range in which the effect of the above alcohol is exerted.
[0075]
The temperature is set in the range of preferably 0 to 100 ° C, more preferably 5 to 80 ° C, and still more preferably 5 to 60 ° C.
[0076]
As the alcohol used in this step, besides ethyl alcohol, isopropyl alcohol and other alcohols which can be used for the production step and the like, and which can exhibit the above-mentioned alcohol addition effect can be used.
[0077]
In the semiconductor substrate obtained in this manner, a single-crystal Si layer equivalent to that of a normal Si wafer is formed into a large area over the entire substrate by flattening and uniformly thinning the layer.
[0078]
The single crystal Si layer of the semiconductor substrate is separated by a partial oxidation method or by etching in an island shape, and is doped with an impurity to form a p or n channel transistor.
Next, peripheral devices of the liquid crystal display devices P1, P2, and P3 will be briefly described with reference to FIG.
[0079]
A scanning signal application circuit 402 and an information signal application circuit 403 are connected to the liquid crystal display devices P1, P2, and P3 according to this embodiment, and the scanning signal control circuit 404 and the information signal control are connected to these circuits 402 and 403. The circuit 406, the drive control circuit 405, and the graphic controller 407 are sequentially connected. Then, data and a scanning method signal are transmitted from the graphic controller 407 to the scanning signal control circuit 404 and the information signal control circuit 406 via the drive control circuit 405. The data is converted into address data and display data by these

circuits

404 and 406, and the other scanning method signal is sent to the scanning signal applying circuit 402 and the information signal applying circuit 403 as they are. ing. Further, the scanning signal applying circuit 402 applies a scanning signal having a waveform determined by the scanning method signal to the scanning electrode determined by the address data, and the information signal applying circuit 403 scans the white or black display content sent by the display data with the scanning content. It is configured to apply an information signal having a waveform determined by two system signals.
[0080]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when an alignment film is formed on the surface of the insulating film, the alignment film is also similar to the insulating film,The portion in the image display area protrudes toward the second substrate from the portion in the non-image display area.Therefore, the rubbing is performed well even when the rubbing treatment is performed, and the disorder of the alignment of the liquid crystal due to the rubbing defect can be prevented.
[0081]
In addition, the present inventionToAccording to the insulating film,Image display areaAnd the equivalent ofNon-image display areaBecause the step with the portion corresponding to can be reduced,Image display areaAre formed almost uniformly without being affected by the step, and as a result, the image quality is improved.
[0082]
Further, according to the present invention, it is not necessary to form a recess in the first substrate as in the conventional example, and therefore, a high-quality semiconductor substrate such as SOI can be used. As a result, a high-definition and high-quality liquid crystal display device which is a feature of the substrate can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the structure of a conventional liquid crystal display device.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the structure of the liquid crystal display device of the first embodiment.
FIGS. 3A to 3D are longitudinal sectional views illustrating a method for manufacturing the liquid crystal display device of the first embodiment.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing the structure of a liquid crystal display device according to a second embodiment.
FIGS. 5A to 5D are longitudinal sectional views illustrating a method for manufacturing a liquid crystal display device according to a second embodiment.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing the structure of a liquid crystal display device according to a third embodiment.
FIGS. 7A to 7C are longitudinal sectional views illustrating a method for manufacturing a liquid crystal display device according to a third embodiment.
FIG. 8 is a block diagram illustrating peripheral devices of a liquid crystal display device.
[Explanation of symbols]
2 First substrate (substrate)
3 Thin film transistor (TFT)
13 Second substrate (transparent substrate)
19 LCD
26 Insulating film (PSG film)
27 Resist
51 Insulating film (PSG film)
404 Scanning signal control circuit
406 Information signal control circuit
407 graphic controller
A Do not display imagesNon-image display area(Non-opening area)
B Display the imageImage display area(Opening area)
P1, P2, P3 Liquid crystal display device

Claims

A first substrate on which a thin film transistor is formed; a second substrate opposed to the first substrate at a predetermined distance; and a liquid crystal sandwiched between the first and second substrates. An image display area for displaying an image in a portion where the thin film transistor is not formed, a non-image display region in which no image is displayed in a portion where the thin film transistor is formed, and the image display region. The method of manufacturing a liquid crystal display device, wherein the thickness of the liquid crystal is smaller than the thickness of the liquid crystal in the non-image display area.
Forming, on the first substrate, an insulating film thicker than a step between the thin film transistor and the image display region so as to cover the thin film transistor;
Applying a resist so as to cover the insulating film and to make the surface flat ,
An etching step of etching the resist and the insulating film,
In the etching step, by performing the etching under the condition that the etching rate of the insulating film is higher than the etching rate of the resist, a portion in the image display region on a surface of the insulating film facing the second substrate is etched. A step of projecting from the portion in the non-image display area toward the second substrate.

The liquid crystal according to claim 1, wherein a difference between a thickness of the liquid crystal in the image display area and a thickness of the liquid crystal in the non-image display area is one tenth or less of a thickness of the liquid crystal in the non-image display area. A method for manufacturing a display device.