JP3788707B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明が属する技術分野】
本願発明は液晶表示装置に代表される電気光学装置およびその様な電気光学装置を部品として搭載した電子機器の構成に関する。なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、上記電気光学装置および電子機器は半導体装置である。
【0002】
【従来の技術】
近年、ポリシリコン膜を利用した薄膜トランジスタ(以下、TFTと呼ぶ)で回路構成したアクティブマトリクス型液晶表示装置が注目されている。これはマトリクス状に配置された複数の画素によって液晶にかかる電界をマトリクス状に制御し、高精細な画像表示を実現するものである。
【0003】
この様なアクティブマトリクス型液晶表示装置では、各画素毎に形成された画素電極と液晶を介して対向側に形成された対向電極とで容量(コンデンサ)を形成しているが、これだけでは容量が小さいため、通常はそれとは別に保持容量(Csとも呼ばれる)を形成して補っている。
【0004】
保持容量の構造(Cs構造)は様々であるが、透過型液晶表示装置における開口率を考慮して二層の透明導電膜で絶縁膜を挟み込んだ構造が報告されている(特開平8−43854号公報、特開平8−306926号公報)。
【0005】
上記公報に記載されたCs構造は、保持容量を構成する二組の電極を両方ともITOなどの透明導電膜とすることで、開口率を損ねることなく大きな容量を確保することができるとしている。従来の構造を図2に示す。
【0006】
図2において、201が容量電極であり透明導電膜で形成されている。その上には保持容量の誘電体を兼ねた層間絶縁膜202が形成され、さらに画素電極203が形成される。
【0007】
しかしながら、この様な構造では容量電極の端部(点線で囲まれた領域)204において層間絶縁膜202のカバレッジ不良が問題となりうる。即ち、誘電体としては薄い方が容量を稼げて好ましいのだが、薄いと容量電極201と画素電極203のショートが問題となる。そのため、層間絶縁膜としての機能を果たすにはある程度の膜厚を要求されるといったトレードオフの関係があった。
【0008】
例えば、透明導電膜は金属膜よりも高抵抗となるため容量電極201の膜厚は電位分布を考えても 100〜200 nm程度が必要となる。従って、容量電極201を完全に被覆するには少なくとも 200nm以上の膜厚を有する絶縁膜が必要となる。ところが、容量の大きさは誘電体の膜厚に反比例するため、膜厚を厚くすることは大容量を確保する上で望ましいものではない。
【0009】
以上の様に、二組の透明導電膜を絶縁膜で挟みこむことで開口率を損ねることなく保持容量の形成可能な面積を拡大することは可能となったが、未だに多くの問題点を有しているのが現状であった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明は上記問題点を解決するための技術であり、二組の透明導電膜を用いた保持容量を有する電気光学装置のさらなる改善を課題とする。そして、より高品質な半導体装置を提供することを課題する。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本明細書で開示する発明の構成は、
マトリクス状に配置された複数の画素TFTと該複数の画素TFTの各々に接続された保持容量とを有する半導体装置であって、
第1開口部を有する第1透明導電膜と、
前記第1透明導電膜を覆い、且つ前記第1開口部よりも内側に第2開口部を有する容量用絶縁膜と、
前記第2開口部を覆い、且つ前記画素TFTの上方にパターン形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜及び前記容量用絶縁膜に接して形成された第2透明導電膜と、を有し、 前記保持容量は前記第1透明導電膜、前記容量用絶縁膜及び前記第2透明導電膜を積層した構造からなることを特徴とする。
【0012】
また、他の発明の構成は、
マトリクス状に配置された複数の画素TFTと該複数の画素TFTの各々に接続された保持容量とを有する半導体装置であって、
第1開口部を有する第1透明導電膜と、
前記第1透明導電膜を覆い、且つ前記第1開口部よりも内側に第2開口部を有する容量用絶縁膜と、
前記第2開口部を覆い、且つ前記画素TFTの上方にパターン形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜及び前記容量用絶縁膜に接して形成された第2透明導電膜と、前記第1透明導電膜、前記容量用絶縁膜及び前記第2透明導電膜を積層した構造からなる前記保持容量と、
を有し、
前記第1透明導電膜は前記第2透明導電膜で形成されたパッド電極を介して接地されていることを特徴とする。
【0013】
上記構成において、前記層間絶縁膜は樹脂材料が好ましい。その様な樹脂材料としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、BCB(ベンゾシクロブテン)が挙げられる。さらに遮光性を有する樹脂材料(黒色顔料や金属元素を分散させた樹脂材料)若しくは遮光性を有する樹脂材料と透明樹脂材料との積層構造を層間絶縁膜とすることも好ましい。
【0014】
以上の構成でなる本願発明ついて、以下に詳細に説明する。
【0015】
【発明の実施の形態】
本願発明を利用した液晶表示装置の実施の形態について図1を用いて説明する。図1に示すのは、マトリクス状に配置された複数の画素と各画素の各々に設けられた保持容量を示す断面図である。
【0016】
図1において、101は絶縁表面を有する基板であり、その上には公知の手段により形成された画素TFT102が形成されている。この画素TFT102を覆う様にして平坦化膜(第1層間絶縁膜)103を形成した。平坦化膜103はあらゆる絶縁膜を利用することができるが、高い平坦性を実現するにはポリイミド、アクリル又はBCB(ベンゾシクロブテン)等の樹脂材料を用いることが好ましい。
【0017】
平坦化膜103上にはまず第1透明導電膜104を形成し、ドレイン電極110の上方に開口部(第1開口部)を形成した後、容量用絶縁膜105を形成した。第1透明導電膜104としては酸化スズやITO(酸化インジウムスズ)などを用いれば良い。この第1透明導電膜104は保持容量の下部電極として機能する。
【0018】
また、容量用絶縁膜105としては酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、タンタルオキサイド、アルミニウムオキサイド(アルミナ)などの透明な絶縁膜を用いた。この容量用絶縁膜105は保持容量の誘電体として機能し、画素内の全域に形成することになるので透過率の高い絶縁膜が好ましい。
【0019】
なお、本願発明では保持容量の面積を大きく確保できる上、誘電体の膜厚を薄くすることができる(後述する)ので、さほど比誘電率の高い絶縁膜を必要としない。従って、透過率を高めることを最優先させて最適な絶縁膜を選択することができるので明るい画像表示が可能であった。
【0020】
次に容量用絶縁膜105に開口部(第2開口部)106を形成した。これは後に画素電極とドレイン電極110とを接続させるための接続部(ドレイン接続部と呼ぶ)を確保するための開口部である。この開口部106は第1透明導電膜104に設けられた開口部(第1開口部)よりも内側に形成される。
【0021】
そして、開口部106を覆う様にして比誘電率の低い絶縁膜107を形成して、この絶縁膜107をパターニングした。パターニング工程では保持容量の形成される部分及びドレイン接続部に形成された絶縁膜107のみを選択的に除去し、ドレイン接続部(開口部106)にコンタクトホールを形成すると共に容量用絶縁膜105を露出させた状態とした。即ち、画素TFT102の上方にパターン形成されることになる。
【0022】
この絶縁膜107としては樹脂材料を用いることが好ましい。樹脂材料としてはポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、ベンゾシクロブテン(BCB)などを用いることができる。勿論、樹脂材料以外に珪素を含む絶縁膜(酸化シリコンや窒化シリコン等)を単独で用いることもできるし、珪素を含む絶縁膜と樹脂材料とを積層して用いることもできる。
【0023】
その上に第2透明導電膜を成膜し、その第2透明導電膜をパターニングして画素電極108を形成した。この画素電極108は画素内において容量用絶縁膜105と接触させ、第1透明導電膜/容量用絶縁膜/第2透明導電膜でなる保持容量109を形成した。
【0024】
また、画素電極108はTFT102のドレイン電極110と電気的に接続され、画素電極108に印加される電圧はTFT102で制御される。なお、図1では画素電極108がドレイン電極110と接続された構造を示しているが、画素電極108がTFT102の活性層と直接接続する様な構造でも良い。
【0025】
また、図1に示す構造では液晶表示装置の対向基板側に設けられたブラックマスクでTFT102を完全に遮光する構成としている。これはTFT102の活性層に光が照射されることを防ぐためである。勿論、基板101とTFT102との間に遮光層を形成しておくといった構造も可能である。
【0026】
以上の様な構成でなる本願発明の特徴は、容量用絶縁膜105(保持容量の誘電体)の膜厚を自由に調節することができる点にある。従来例で述べた構造ではカバレッジの問題から 200nm以上の膜厚を必要としたが、本願発明の構造では絶縁膜107によって第1透明導電膜104と画素電極108とが完全に絶縁分離されるので、10〜200nm(好ましくは50〜100nm)程度の厚さで形成することが可能であった。即ち、容量用絶縁膜105の膜厚を第1透明導電膜104の膜厚よりも薄くすることも可能となった。
【0027】
膜厚の下限を10nmとしたのは、これ以下では耐圧が弱く絶縁破壊を起こしやすくなるからである。また、これ以下では均一な膜厚を確保することが困難であることも理由に挙げられる。そういった理由を鑑みると、50〜100nm程度の膜厚が好ましいと言える。
【0028】
また、基本的に容量用絶縁膜105の膜厚に上限はないが、膜厚が厚すぎると大容量の確保が難しくなる上、スループットが低下するため、ある程度の膜厚に抑える必要がある。そういった意味で、本出願人は 200nm(好ましくは 100nm)を上限と考えている。
【0029】
この様に、保持容量の誘電体の膜厚を自由に設定できるという点は非常に大きな利点である。一般的に知られる様に屈折率の異なる薄膜を積層形成する際に透過率が高くなる条件(反射防止条件)が存在する。この関係は屈折率をn、膜厚をd、透過光波長をλとすると、nd=λ/4で与えられる。
【0030】
本願発明では保持容量を形成する誘電体の材料および膜厚の選択幅が広いため、前述の式においてndの項の調節が容易である。従って、反射防止条件と一致する様に各積層膜の膜厚を制御することで高い透過率を実現し、保持容量として機能しながらも明るい画像表示の可能な画素領域を形成できる。
【0031】
以上の様な構成でなる本願発明について、以下に示す実施例でもってさらに詳細な説明を行うこととする。
【0032】
【実施例】
〔実施例1〕
本実施例ではアクティブマトリクス型液晶表示装置を作製する工程例について図3を用いて説明する。なお、本実施例では画素マトリクス回路の一画素に注目して説明するが、同一基板上にドライバー回路や信号処理回路をも一体形成できることは言うまでもない。
【0033】
まず、絶縁表面を有する基板301として表面に酸化シリコンでなる下地膜を設けたガラス基板を準備した。勿論、ガラス基板以外に石英基板(下地はなくても良い)やセラミックスガラス基板を用いても良いし、熱酸化膜を形成したシリコンウェハであっても良い。また、耐熱性とプロセス温度との兼ね合いになるが、基板としてプラスチック基板を用いることも可能である。
【0034】
さらに、基板と下地膜との間に金属膜や窒化アルミニウム膜等の放熱層を設ける構成とすることも有効である。
【0035】
次に、基板301上にTFTを形成した。なお、本願発明はTFT構造によらないため、公知のあらゆる手段を用いてTFTを作製することができる。従って、本実施例では概略のみを説明することとする。
【0036】
まず、基板301上に半導体薄膜でなる活性層302を形成した。半導体薄膜としては非晶質シリコン薄膜、多結晶(又は微結晶)シリコン薄膜、単結晶シリコン薄膜、シリコンゲルマニウム薄膜などあらゆる材料を用いることができる。また、非晶質シリコン薄膜を多結晶シリコン薄膜に変化させるための結晶化技術は公知のあらゆる手段を用いて良い。
【0037】
次に、ゲート絶縁膜303として100nm厚の酸化シリコン膜を形成し、その上にゲート配線304を形成した。本実施例ではゲート配線304としてタンタルの上にチタンを積層した構造を採用した。勿論、他の材料を用いることも可能である。
【0038】
本明細書において、ゲート配線において、活性層と重なる部分を特にゲート電極と呼ぶ。また、ソース配線において、活性層と接する部分を特にソース電極と呼ぶことにする。
【0039】
こうして図3(A)の状態を得た。次に、ゲート配線304をマスクにしてゲート絶縁膜303をエッチングし、新たな形状のゲート絶縁膜305を形成した。そして、ゲート配線304及びゲート絶縁膜305をマスクとして自己整合的に一導電性を付与する不純物イオンを活性層302に添加した。(図3(B))
【0040】
図3(B)に示す工程は、本出願人による特開平7−135318号公報に記載された技術を用いた。即ち、不純物イオンの添加工程を低加速電圧と高加速電圧の2回に分けて行い、ソース領域306,ドレイン領域307、LDD領域308を形成した。不純物イオンを添加した後は、レーザーアニール、ファーネスアニール等によって活性化を行った。
【0041】
次に、層間絶縁膜309を約1μmの厚さに形成した。本実施例ではまず25nm厚の窒化シリコン膜を形成し、その上に900nm厚のアクリル樹脂膜を形成した積層構造とした。
【0042】
次に、層間絶縁膜309に対してコンタクトホールを形成し、チタン/アルミニウム/チタンの三層構造でなる金属層を形成し、パターニングしてソース配線310及びドレイン電極311を形成した。こうして図3(C)に示す様な画素TFTが完成した。
【0043】
次に、画素TFTを覆う様にして平坦化膜312を形成した。本実施例では平坦化膜312としてアクリルを用いたが、他の樹脂材料を用いても良い。そして、平坦化膜312の上には第1透明導電膜313を形成し、パターニングを行ってドレイン電極311の上方に第1開口部314を設けた。さらに、その上に容量用絶縁膜315を形成した。(図3(D))
【0044】
第1透明導電膜313としてはスパッタ法によって形成した100nm厚のITO(酸化インジウムスズ)膜を用いた。本実施例ではターゲットとしてITOを用い、スパッタガスとしてアルゴンと酸素との混合ガスを用いて成膜圧力を3×10-3torrに設定した。また、成膜は1.5 AのDC電流制御で行い、基板温度は室温とした。
【0045】
本実施例の様に下地(平坦化膜)として樹脂材料を用いた場合、基板を加熱する必要のあるプロセスは樹脂材料からの脱ガスが問題となるので不適当である。その点、スパッタ法は室温成膜が可能であるため好適な手段であった。
【0046】
また、容量用絶縁膜315としてはスパッタ法によって形成した50nm厚の酸化シリコン膜を用いた。この時、第1透明導電膜313の膜厚よりも容量用絶縁膜315の膜厚を薄くできるのが本願発明の利点である。
【0047】
本実施例ではターゲットとしてSiO2 を用い、スパッタガスとしてアルゴン(30sccm)と酸素(10sccm)との混合ガスを用いて成膜圧力を3×10-3torrに設定した。また、成膜は2000WのRF電源制御で行い、基板温度は室温とした。
【0048】
この場合、基板温度が高いとITOでなる第1透明導電膜313の膜質が結晶状態となり、エッチングされにくくなるという問題が生じる。
【0049】
本出願人の知見では、容量用絶縁膜315の成膜温度が 180℃以上になるとITO膜のエッチングが困難になるという結果が得られている。一方で、基板温度を下げすぎると酸化シリコンでなる容量用絶縁膜315の膜質が悪化する。即ち、耐圧が低くなるといった弊害を生じる。
【0050】
実験の結果では、好ましくは180 ℃以下(好ましくは 100〜150 ℃)の温度範囲で成膜することが必要であることが判明しており、そのためにはスパッタ法が最も好ましい成膜方法であると言える。
【0051】
なお、本実施例では容量用絶縁膜315として酸化シリコン膜を利用したが、それ以外の透明絶縁膜を用いても良い。比誘電率が高ければ高いほど膜厚を厚くしても十分な容量を確保することができるため、短絡による不良の発生率をさらに低めることができた。勿論、前述の様に膜厚が厚すぎてもスループットが低下するため、200nmを上限とした方が良い。
【0052】
こうして図3(D)の状態が得られたら、後にドレイン電極311と画素電極(図示せず)とを電気的に接続するコンタクトホールを形成する位置に第2開口部316を形成した。この第2開口部316の口径は第1開口部314よりも小さくし、第1開口部314の内側に形成する。また、後に形成するコンタクトホールの口径よりも十分に大きくしておくことが好ましい。こうすることで第1透明導電膜313と画素電極(図示せず)との短絡を防止することができる。(図4(A))
【0053】
本実施例では後に形成されるコンタクトホールの口径に3μmのマージンをみて第2開口部316を形成しておいた。コンタクトホールの半径がrμmであれば、第2開口部の半径は(r+3)μmとしておけば十分と言える。勿論、コンタクトホールと第2開口部316とは同心円状に形成する。
【0054】
次に、容量用絶縁膜315および第2開口部316を覆って層間絶縁膜(第2層間絶縁膜)317を形成した。層間絶縁膜317としては比誘電率が 3.2のアクリルを用いたが、比誘電率が 4.0以下(好ましくは 3.5以下)の材料(代表的にはポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、ベンゾシクロブテン等の樹脂材料)が好ましい。また、さらに平坦性を考慮するとベンゾシクロブテンを用いることが望ましい。(図4(B))
【0055】
層間絶縁膜317を形成したら、パターニングを行って後に保持容量が形成される部分に形成された層間絶縁膜317を除去した。保持容量が形成される部分は、ほぼ画像表示領域(画素)と一致する。その結果、画素TFTの上方に層間絶縁膜318がパターン形成された。
【0056】
この状態では、前述の第2開口部316がパターン形成された層間絶縁膜318で覆われているため、画素電極(図示せず)と第1透明導電膜313の端面との間で短絡が発生するのを防止することができた。
【0057】
また、層間絶縁膜のパターン形成と同時に第2開口部316が形成された領域には、画素電極(図示せず)とドレイン電極311とを接続するためのコンタクトホール319を形成した。(図4(C))
【0058】
この工程では、まず層間絶縁膜317の所定の位置にレジストマスク(図示せず)を形成してエッチングを行い、パターン形成された層間絶縁膜318を形成した。そして、そのレジストマスクをそのまま利用して平坦化膜312をエッチングすることにより形成した。この時、コンタクトホールの側壁にテーパーが形成される様な条件とすると、画素電極の段切れを防ぐことができる。
【0059】
そして、第2透明導電膜として 120nm厚のITO膜を形成し、パターニングして画素電極320を形成した。この画素電極320が容量用絶縁膜315と接する部分では、二層の透明導電膜(第1透明導電膜と第2透明導電膜)に挟まれた容量用絶縁膜315によって保持容量321を形成することができた。(図4(D))
【0060】
以上の様な構成でなる本実施例の画素構造では、保持容量となる領域が画素内のほぼ全域を占め、実質的に画像表示領域と同一の面積を確保することができるという利点を有する。
【0061】
また、本実施例の構造で特徴的な点を具体的に図15(A)〜(C)に示した。図15(A)は、コンタクトホール周辺部のTEM観察写真である。また、図15(B)は、図15(A)中の第1透明導電膜の端部を拡大したTEM観察写真であり、図15(C)は、図15(A)の模式図である。なお、図15(A)〜(C)において、層間絶縁膜309に陥没した箇所が見られるが、これは試料採取の際に生じたものであるため、本発明の構造には関係しない。
【0062】
図15(A)〜(C)に示した図からも明らかな様に、特に本実施例の構造で特徴的な点は、第1透明導電膜313の端部とコンタクトホール内の画素電極320とを層間絶縁膜318で完全に絶縁分離できるため、容量用絶縁膜315の膜厚を10〜200 nm(好ましくは50〜100 nm)と薄くできる点にある。
【0063】
従って、容量形成面積の占める割合が大きく、誘電体膜厚の薄い保持容量を形成できるため、比誘電率がさほど高くなくても十分な容量を確保することができる。この事は選択可能な材料の自由度が大きく広がることを意味している。
【0064】
その結果、高透過率特性を優先させて材料を選択することもできるし、透明導電膜や容量用絶縁膜の膜厚を適切に組み合わせることで反射防止効果を出して高い透過率を実現することも可能である。その点、従来の構造では誘電体の材料や膜厚がある程度制限されるので、その様な自由度は小さい。
【0065】
なお、図4(D)に示した状態は液晶表示装置のTFT形成側基板(アクティブマトリクス基板)がほぼ完成した状態である。この状態における実際のアクティブマトリクス基板(画素部分)を上面から観察したSEM写真を図16に示す。図16において、くぼんで見える領域(図16中でAで示した)が保持容量となる。実際には画素電極を覆う様にして配向膜を形成する工程がある。
【0066】
また、対向電極と配向膜とを備えた対向基板を用意し、アクティブマトリクス基板と対向基板との間に液晶材料を封入すれば図6に示す様な構造のアクティブマトリクス型液晶表示装置が完成する。液晶材料を封入する工程は、公知のセル組工程を用いれば良いので詳細な説明は省略する。
【0067】
なお、図6において601は絶縁表面を有する基板、602は画素マトリクス回路、603はソースドライバー回路、604はゲイトドライバー回路、605は対向基板、606はFPC(フレキシブルプリントサーキット)、607及び608は外付けされたICチップである。
【0068】
ICチップ607、608は必要に応じて取り付ければ良く、場合によってはICチップの代わりに同等の機能を有する回路をソースドライバー回路やゲイトドライバー回路などと一体形成してしまっても構わない。即ち、D/Aコンバータやγ補正回路などの信号処理回路をTFTでもって構成しても良い。
【0069】
さらに、本実施例では液晶表示装置を例に挙げて説明しているが、アクティブマトリクス型の表示装置であればEL(エレクトロルミネッセンス)表示装置やEC(エレクトロクロミックス)表示装置に本願発明を適用することも可能であることは言うまでもない。
【0070】
〔実施例2〕
本実施例では図1に示した構造において、絶縁膜107として遮光性を有する樹脂材料(代表的には黒色樹脂材料)を用い、その部分をブラックマスクとして活用した。なお、本実施例の構成は、図1に示される絶縁膜107の材料を変えただけであり、本実施例に示す構造は実施例1に示した作製工程に従えば容易に実現することができる。
【0071】
本実施例において、黒色樹脂材料としては、黒色顔料、金属(チタン、クロムなど)材料またはカーボン系材料(グラファイトなど)を分散させた樹脂材料を用いることができるが、ブラックマスクとして活用するには、OD値が3以上であることが望ましい。本実施例ではグラファイトを分散させた樹脂材料(OD値が3)を利用した。
【0072】
なお、OD値とは薄膜の遮光性を表す指針であり、OD=-Log10T(Tは透過率で透過率 0.1%の場合はT=0.001 を代入する)で表される。即ち、OD値の絶対値が高いほど透過率が高いことを意味する。
【0073】
この様に、黒色樹脂材料を利用することで、TFTを黒色の層間絶縁膜で覆うことが可能となり、そのままブラックマスクとして活用できた。即ち、本実施例の技術を利用すれば工程を簡略化できる。
【0074】
〔実施例3〕
本実施例では図1の層間絶縁膜107の代わりにアクリル、ポリイミド等の透明樹脂材料と黒色樹脂材料との積層構造を採用した。なお、本実施例の構成も実施例2と同様に、実施例1の作製工程に従えば容易に実現できる。
【0075】
〔実施例4〕
本実施例では本願発明を用いて作製されたアクティブマトリクス型液晶表示装置の画素構造について説明する。本実施例の画素構造の上面図を図5に示す。
【0076】
図5(A)において、501は活性層、502はゲート配線(活性層501と重なる部分を特にゲート電極と呼ぶ)、503はソース配線(活性層501と接する部分を特にソース電極と呼ぶ)、504はドレイン電極である。図5(A)は、実施例1において図3(C)の状態にある時の上面図に相当する。
【0077】
次に、実施例1において図4(A)の状態にある時の上面図に相当するものを図5(B)に示す。図5(B)において、505は第1透明導電膜、506は開口部である。第1透明導電膜505に設けられた開口部からは下方にはドレイン電極504が存在する。
【0078】
次に、実施例1において図4(D)の状態にある時の上面図に相当するものを図5(C)に示す。図5(C)において、507は層間絶縁膜であり、図4(C)の層間絶縁膜318に相当する。また、508は画素電極であり、509はコンタクトホール(図4(C)のコンタクトホール319に相当する)である。画素電極508は縁がゲート配線502とソース配線503にかかる様に形成し、縁部分で生じる電界の乱れの影響が目立たない様にしている。
【0079】
本実施例に示した画素構造は本願発明を実施した時の一実施形態であり、本願発明はこの構造に限定されるものではない。しかしながら、本実施例の構造を採用すると、ほぼ画素領域全体が保持容量として機能するので、高精細な画素構造を有する液晶表示装置においても保持容量を十分に確保することができる。
【0080】
〔実施例5〕
本実施例では、図1に示した構造において保持容量109の下部電極として機能する第1透明導電膜104を、コモン電位(接地電位)に固定するための構造について図7を用いて説明する。
【0081】
図7に示す構造は液晶表示装置の画像表示領域(パネル部分)の外側に設けられた接地用パッド電極を拡大した図である。第1透明導電膜701の上には容量用絶縁膜702が開口部703を有して形成されている。この開口部703は、実施例1に示した図4(A)の工程と同時に形成した。
【0082】
そして、704は樹脂材料からなる層間絶縁膜であり、その上にコモンコンタクト用のパッドとして用いられるパッド電極705を第2透明導電膜(画素電極と同一材料)でもって形成した。このパッド電極705は実施例1に示した図4(D)の工程と同時に形成した。
【0083】
本実施例の構造では、第1透明導電膜701とパッド電極705とが接触面706で接することによって同電位となる。そして、パッド電極705が接地されることで第1透明導電膜701が接地電位に固定される。
【0084】
また、このコモンコンタクト用パッドは、対向電極を接地電位に固定するためのパッドとして機能させることもできる。パッド電極705上に導電性粒子を混ぜたペースト材料を形成し、その状態でアクティブマトリクス基板と対向基板とを張り合わせることで対向基板に設けられた対向電極とパッド電極との導通をとり、両電極を接地電位に固定することができる。
【0085】
この様に、パッド電極705として画素電極と同一層に形成された透明導電膜を利用すると、大幅に工程を簡略化できるので有効である。
【0086】
なお、本実施例の構造は実施例1〜実施例4の全ての実施例との組み合わせが可能である。
【0087】
〔実施例6〕
本実施例では、画素TFTのドレイン電極上において平坦化膜を除去する工程を加えた場合の例について図8を用いて説明する。
【0088】
まず、実施例1の工程で従って図4(A)の状態を得た。そして、この図4(A)の状態で酸素プラズマによるドライエッチングを行った。この時、パターン形成された容量用絶縁膜315をマスクとして、樹脂材料でなる平坦化膜312の一部が除去される。
【0089】
図8(A)はドライエッチング法によって落とし込み部11を形成した後に、樹脂材料(本実施例ではポリイミド)でなる層間絶縁膜12を形成した状態である。なお、落とし込み部11の開口幅は、図4(A)に示した第2開口部316の開口幅とほぼ同一である。
【0090】
そして、層間絶縁膜12をパターニングしてパターン形成された層間絶縁膜13を形成すると同時に画素電極とTFTとを接続するためのコンタクトホール14を形成した。(図8(B))
【0091】
こうしてコンタクトホール14を形成したら、第2透明導電膜を形成してパターニングを行い、TFTに接続する画素電極15を形成した。また、この時、保持容量16も同時に形成された。さらに、同時に実施例5に示した接地用パッド構造を形成しても良い。
【0092】
本実施例の構造とした場合、コンタクトホール14が同一材料でなる層間絶縁膜のエッチングのみで形成できる点に利点がある。
【0093】
〔実施例7〕
本実施例は、実施例1と同様にアクティブマトリクス型液晶表示装置を作製工程を示す。本実施例は、実施例2、3の変形例である。実施例2、3では平坦化膜に黒色樹脂を用いて画素TFTを遮光していたが、本実施例では、画素TFTの遮光するために、アクティブマトリクス基板側にブラックマスクを形成した例である。
【0094】
図9、図10を用いて、本実施例説明する。なお、本実施例でも画素マトリクス回路の一画素に注目して説明するが、同一基板上にドライバー回路や信号処理回路をも一体形成できることは言うまでもない。
【0095】
絶縁表面を有する基板800として表面に酸化シリコンでなる下地膜を設けたガラス基板を準備し、実施例1の工程に従って、図3(C)の構成を得る。それを図9(A)に示す。
【0096】
図9(A)に示すように、基板800表面には、半導体薄膜でなる活性層、酸化シリコン膜でなるゲート絶縁膜802、タンタル/チタンの2層膜でなるゲート配線803の順で積層されている。活性層には、ソース領域804、ドレイン領域805、LDD領域806が形成されている。ゲート配線803を覆って、基板全面に層間絶縁膜807が形成されている。層間絶縁膜807として、25nm厚の窒化シリコン膜と900nm厚のアクリル樹脂膜でなる積層膜を形成する。
【0097】
層間絶縁膜807に対してコンタクトホールを形成し、チタン/アルミニウム/チタンの三層構造でなるソース配線808及びドレイン電極809を形成した。こうして図9(A)に示す画素TFTが完成した。
【0098】
次に、画素TFTを覆う様にして平坦化膜810を形成した。本実施例では平坦化膜810として、アクリルを塗布法で成膜する。アクリルの厚さは最も厚くなる部分で0.7μmとした。
【0099】
次に、スパッタ法で厚さ200nmのチタン膜を成膜し、塩素系のガスでドライエッチング法によりパターニングして、チタンでなるブラックマスク811を形成する。基板全面に、塗布法により平坦化膜812としてアクリルを形成した。このアクリルの厚さは最も厚くなる部分で0.5μmとした。ブラックマスク811は画素マトリクス回路で一体的に形成され、コモン電位に接続されている。(図9(B))
【0100】
次に、第1透明導電膜813としてスパッタ法により、115nm厚のITO(酸化インジウムスズ)膜を成膜した。第1透明導電膜813は保持容量の電極を構成する。ITO膜の成膜条件は、ターゲットとにITOを用い、スパッタガスにアルゴンと酸素との混合ガスを用い、成膜圧力を3×10-3torr、1.5AのDC電流制御を行い、基板温度は室温とした。
【0101】
ITO専用エッチャントを用いたウエットエッチングにより、第1透明導電膜813に、第1開口部814をドレイン電極809の上方に形成した。(図9(C))
【0102】
第1透明導電膜813上に、容量用絶縁膜815として、スパッタ法で厚さ150nmの酸化シリコン膜を成膜した。酸化シリコンの成膜条件は、ターゲットにSiO2 を用い、スパッタガスとしてアルゴン(30sccm)と酸素(10sccm)との混合ガスを用い、成膜圧力を3×10-3torrとした。また、成膜は2000WのRF電源制御で行い、基板温度は室温とした。
【0103】
酸化シリコンでなる容量用絶縁膜815をバッファードフッ酸でエッチングして、第2開口部816を形成した。第2開口部816の口径は第1開口部814よりも小さくし、第1開口部814の内側に形成した。ここでは、コンタクトホールの口径よりも3μmのマージンを第2開口部816にとった。(図9(D))
【0104】
次に、容量用絶縁膜815および第2開口部816を覆って、層間絶縁膜819を形成した。層間絶縁膜819として、塗布法によりアクリルを形成した。アクリルの厚さは最も厚い部分が0.5μmとなるようにした。(図10(A))
【0105】
次に、アクリルでなる層間絶縁膜819、平坦化膜810、812にコンタクトホール822を形成すると同時に、保持容量を形成する部分の層間絶縁膜819を除去する。
【0106】
この工程では、フォトレジスマスクを用いて、O2 /CF4 ガスを用いて、アクリルでなる層間絶縁膜819をエッチングし、パターン形成された層間絶縁膜821を形成し、同じフォトレジストマスクをそのまま利用して、引き続きO2 /CF4 ガスで平坦化膜812、810をドライエッチングして、コンタクトホール822を形成した。この時、コンタクトホール822の側壁にテーパーが形成される様な条件とすると、画素電極の段切れを防ぐことができる。
【0107】
そして、第2透明導電膜として120nm厚のITO膜をスパッタ法で成膜した。第2透明導電膜は画素電極を構成すると共に、保持容量の電極を構成する。ITO膜を専用エッチャントでエッチングして、画素電極823を形成した。この画素電極823が容量用絶縁膜815と接する部分では、二つの透明導電膜(第1透明導電膜と第2透明導電膜)に挟まれた容量用絶縁膜815によって保持容量824が形成される。
【0108】
本実施例でもパターン形成された層間絶縁膜821で第2開口部816が覆われているため、画素電極823が第1透明導電膜813の端面と短絡するのを防止することができる。
【0109】
例えば、実施例1の構造で平坦化膜312としてアクリルを用い、層間絶縁膜317としてポリイミドを用いる組み合わせを採用した場合を想定する。この場合、アクリルの方が若干エッチングレートが速いので、第1透明導電膜313の下にえぐれを生じる可能性があり、画素電極のカバレッジ不良、即ち断線不良を招く危険性があった。
【0110】
その点、本実施例の構造ならばコンタクトホールが完全に同一材料内で形成されるので、エッチングレートの差によるコンタクトホールの形状異常はなく、えぐれなどによる画素電極の断線不良を防止することが可能であった。
【0111】
なお、本実施例の構成は実施例1〜5に示したどの実施例との組み合わせも可能である。どの構成と組み合わせてもコンタクトホールの形状による画素電極の断線不良を防止するという効果は同様である。
【0112】
〔実施例8〕
本実施例も実施例7と同様に、画素TFTの遮光するために、アクティブマトリクス基板側にブラックマスクを形成した例である。
【0113】
絶縁表面を有する基板900として表面に酸化シリコンでなる下地膜を設けたガラス基板を準備し、実施例1の工程に従って、図3(C)の構成を得る。それを図11(A)に示す。
【0114】
図11(A)に示すように、基板900表面には、半導体薄膜でなる活性層、酸化シリコン膜でなるゲート絶縁膜902、タンタル/チタンの2層膜でなるゲート配線903の順で積層されている。活性層には、ソース領域904、ドレイン領域905、LDD領域906が形成されている。ゲート配線903を覆って、基板全面に層間絶縁膜907が形成されている。層間絶縁膜907として、25nm厚の窒化シリコン膜と900nm厚のアクリル樹脂膜でなる積層膜を形成する。
【0115】
層間絶縁膜907に対してコンタクトホールを形成し、チタン/アルミニウム/チタンの三層構造でなるソース配線908及びドレイン電極909を形成した。こうして図11(A)に示す画素TFTが完成した。
【0116】
次に、アクリルでなる平坦化膜910で画素TFTを覆った。アクリルは塗布法で形成し、最も厚くなる部分が1.2μmとなるようにした。次に、スパッタ法により、115nm厚のITOでなる第1透明導電膜911、厚さ150nmの酸化シリコンでなる容量用絶縁膜912、厚さ200nmのチタン膜でなるブラックマスク用金属膜913を積層して、平坦化膜910表面に成膜した。(図11(B))
【0117】
次に、図示しないフォトレジストマスクを形成し、チタンでなるブラックマスク用金属膜913、酸化シリコンでなる容量用絶縁膜912をドライエッチングして、ドレイン電極909上方に第1開口部915を形成する。チタン膜のエッチングガスには塩素系のガスを用い、酸化シリコン膜のエッチガスにはCHF3 等のフッ素系ガスを用いる。この第1開口部の形成工程は、ウエットエッチングよりも、異方性のあるドライエッチングで行うのが好ましい。(図11(C))
【0118】
第1開口部用のフォトレジストマスクを剥離した後、再びフォトレジストマスク916を形成する。保持容量部のブラックマスク用金属膜913をドライエッチングで除去して、チタンでなるブラックマスク917を形成する。金属膜913のエッチングには塩素系のガスを用いることにより、酸化シリコンでなる容量用絶縁膜912をエッチングストッパとして機能させることができる。ブラックマスク917は画素マトリクス回路で一体的に形成され、コモン電位に接続されている。(図11(D))
【0119】
さらに、同じフォトレジストマスク916を用いて、ITO専用エッチャントで第1透明導電膜911をエッチングして、第2開口部918を形成する。第2開口部918の口径は第1開口部915よりも小さくし、第1開口部915の内側に形成する。3μmのマージンをみて第2開口部918を形成する。(図11(E))
【0120】
フォトレジストマスク916を剥離した後、ブラックマスク917、容量用絶縁膜912および第2開口部918を覆って、基板全面に層間絶縁膜919を形成した。層間絶縁膜919として、塗布法によりアクリルを形成した。アクリルの厚さは最も厚い部分が0.5μmとなるようにした。(図12(A))
【0121】
次に、図示しないフォトレジストマスクを形成し、O2 /CF4 ガスでアクリルでなる層間絶縁膜919をドライエッチングし、パターン形成された層間絶縁膜920を形成する。引き続きO2 /CF4 ガスによるドライエッチングを行い、アクリルでなる平坦化膜910をエッチングして、コンタクトホール921を形成した。この時、コンタクトホール921の側壁にテーパーが形成される様な条件とすると、画素電極の段切れを防ぐことができる。(図12(B))
【0122】
そして、第2透明導電膜として120nm厚のITO膜をスパッタ法で成膜しパターニングして、画素電極923を形成した。この画素電極923が容量用絶縁膜912と接する部分では、一対の透明導電膜(第1透明導電膜911と画素電極923)に挟まれた容量用絶縁膜912によって保持容量924が形成される。(図12(C))
【0123】
本実施例でもパターン形成された層間絶縁膜920で第2開口部918が覆われているため、画素電極923が第1透明導電膜911の端面と短絡するのを防止することができる。
【0124】
ここでは、図12(B)に示す工程において、パターン形成された層間絶縁膜920をブラックマスク(ブラックマトリクスともいう)917全てを被覆していないようにパターン形成したので、画素電極923がブラックマスク917と接続されるため、画素TFTがオフ状態ではその電位がコモン電位に接続されている。
【0125】
あるいは、図12(B)に示す工程において、層間絶縁膜919を図12(D)に示すようにパターニングして、パターン形成された層間絶縁膜930を形成することもできる。即ち、パターン形成された層間絶縁膜930でブラックマスク(ブラックマトリクスともいう)917全てを被覆するようにして、画素電極931とブラックマスク917が接続していない構造もとることもできる。
【0126】
〔実施例9〕
本願発明を実施して形成されたCMOS回路や画素マトリクス回路は様々な電気光学装置(アクティブマトリクス型液晶ディスプレイ、アクティブマトリクス型ELディスプレイ、アクティブマトリクス型ECディスプレイ)に用いることができる。即ち、それら電気光学装置を表示媒体として組み込んだ電子機器全てに本願発明を実施できる。
【0127】
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、プロジェクター(リア型またはフロント型)、ヘッドマウントディスプレイ(ゴーグル型ディスプレイ)、カーナビゲーション、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等)などが挙げられる。それらの一例を図13及び図14に示す。
【0128】
図13(A)はパーソナルコンピュータであり、本体2001、画像入力部2002、表示装置2003、キーボード2004で構成される。本願発明を画像入力部2002、表示装置2003やその他の信号制御回路に適用することができる。
【0129】
図13(B)はビデオカメラであり、本体2101、表示装置2102、音声入力部2103、操作スイッチ2104、バッテリー2105、受像部2106で構成される。本願発明を表示装置2102、音声入力部2103やその他の信号制御回路に適用することができる。
【0130】
図13(C)はモバイルコンピュータ(モービルコンピュータ)であり、本体2201、カメラ部2202、受像部2203、操作スイッチ2204、表示装置2205で構成される。本願発明は表示装置2205やその他の信号制御回路に適用できる。
【0131】
図13(D)はゴーグル型ディスプレイであり、本体2301、表示装置2302、アーム部2303で構成される。本発明は表示装置2302やその他の信号制御回路に適用することができる。
【0132】
図13(E)はプログラムを記録した記録媒体(以下、記録媒体と呼ぶ)を用いるプレーヤーであり、本体2401、表示装置2402、スピーカ部2403、記録媒体2404、操作スイッチ2405で構成される。なお、この装置は記録媒体としてDVD(Digital Versatile Disc)、CD等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。本発明は表示装置2402やその他の信号制御回路に適用することができる。
【0133】
図13(F)はデジタルカメラであり、本体2501、表示装置2502、接眼部2503、操作スイッチ2504、受像部(図示しない)で構成される。本願発明を表示装置2502やその他の信号制御回路に適用することができる。
【0134】
図14(A)はフロント型プロジェクターであり、表示装置2601、スクリーン2602で構成される。本発明は表示装置やその他の信号制御回路に適用することができる。
【0135】
図14(B)はリア型プロジェクターであり、本体2701、表示装置2702、ミラー2703、スクリーン2704で構成される。本発明は表示装置やその他の信号制御回路に適用することができる。
【0136】
なお、図14(C)は、図14(A)及び図14(B)中における表示装置2601、2702の構造の一例を示した図である。表示装置2601、2702は、光源光学系2801、ミラー2802、2805〜2807、ダイクロイックミラー2803、2804、光学レンズ2808、2809、プリズム2811、液晶表示装置2810、投射光学系2812で構成される。投射光学系2812は、投射レンズを備えた光学系で構成される。本実施例は液晶表示装置2810を三つ使用する三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単板式であってもよい。また、図14(C)中において矢印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィルム、IRフィルム等の光学系を設けてもよい。
【0137】
また、図14(D)は、図14(C)中における光源光学系2801の構造の一例を示した図である。本実施例では、光源光学系2801は、光源2813、2814、合成プリズム2815、コリメータレンズ2816、2820、レンズアレイ2817、2818、偏光変換素子2819で構成される。なお、図14(D)に示した光源光学系は光源を2つ用いたが、光源を3〜4つ、あるいはそれ以上用いてもよく、勿論、光源を1つ用いてもよい。また、光源光学系に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するフィルム、IRフィルム等を設けてもよい。また、単板式にも使用できる。
【0138】
以上の様に、本願発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例1〜8のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。
【0139】
〔実施例10〕
上記実施例によって作製された液晶表示装置には、TN液晶以外にも様々な液晶を用いることが可能である。例えば、1998, SID, “Characteristics and Driving Scheme of Polymer-Stabilized Monostable FLCD Exhibiting Fast Response Time and High Contrast Ratio with Gray-Scale Capability” by H. Furue et al.や、1997, SID DIGEST, 841, “A Full-Color Thresholdless Antiferroelectric LCD Exhibiting Wide Viewing Angle with Fast Response Time” by T. Yoshida et al.や、1996, J. Mater. Chem. 6(4), 671-673, "Thresholdless antiferroelectricity in liquid crystals and its application to displays" by S. Inui et al.や、米国特許第5594569 号に開示された液晶を用いることが可能である。
【0140】
ある温度域において反強誘電相を示す液晶を反強誘電性液晶という。反強誘電性液晶を有する混合液晶には、電場に対して透過率が連続的に変化する電気光学応答特性を示す、無しきい値反強誘電性混合液晶と呼ばれるものがある。この無しきい値反強誘電性混合液晶は、V字型の電気光学応答特性を示すものがあり、その駆動電圧が約±2.5V程度(セル厚約1μm〜2μm)のものも見出されている。
【0141】
ここで、V字型の電気光学応答を示す無しきい値反強誘電性混合液晶の印加電圧に対する光透過率の特性を示す例を図17に示す。図17に示すグラフの縦軸は透過率(任意単位)、横軸は印加電圧である。なお、液晶表示装置の入射側の偏光板の透過軸は、液晶表示装置のラビング方向にほぼ一致する無しきい値反強誘電性混合液晶のスメクチック層の法線方向とほぼ平行に設定されている。また、出射側の偏光板の透過軸は、入射側の偏光板の透過軸に対してほぼ直角(クロスニコル)に設定されている。
【0142】
図17に示されるように、このような無しきい値反強誘電性混合液晶を用いると、低電圧駆動かつ階調表示が可能となることがわかる。
【0143】
このような低電圧駆動の無しきい値反強誘電性混合液晶をアナログドライバを有する液晶表示装置に用いた場合には、画像信号のサンプリング回路の電源電圧を、例えば、5V〜8V程度に抑えることが可能となる。よって、ドライバの動作電源電圧を下げることができ、液晶表示装置の低消費電力化および高信頼性が実現できる。
【0144】
また、このような低電圧駆動の無しきい値反強誘電性混合液晶をデジタルドライバを有する液晶表示装置に用いた場合にも、D/A変換回路の出力電圧を下げることができるので、D/A変換回路の動作電源電圧を下げることができ、ドライバの動作電源電圧を低くすることができる。よって、液晶表示装置の低消費電力化および高信頼性が実現できる。
【0145】
よって、このような低電圧駆動の無しきい値反強誘電性混合液晶を用いることは、比較的LDD領域(低濃度不純物領域)の幅が小さなTFT(例えば、0nm〜500nmまたは0nm〜200nm)を用いる場合においても有効である。
【0146】
また、一般に、無しきい値反強誘電性混合液晶は自発分極が大きく、液晶自体の誘電率が高い。このため、無しきい値反強誘電性混合液晶を液晶表示装置に用いる場合には、画素に比較的大きな保持容量が必要となってくる。よって、自発分極が小さな無しきい値反強誘電性混合液晶を用いるのが好ましい。また、液晶表示装置の駆動方法を線順次駆動とすることにより、画素への階調電圧の書き込み期間(ピクセルフィードピリオド)を長くし、保持容量が小さくてもそれを補うようにしてもよい。
【0147】
なお、このような無しきい値反強誘電性混合液晶を用いることによって低電圧駆動が実現されるので、液晶表示装置の低消費電力が実現される。
【0148】
なお、図17に示すような電気光学特性を有する液晶であれば、いかなるものも本発明の液晶表示装置の表示媒体として用いることができる。
【0149】
【発明の効果】
本願発明を実施することで、透明導電膜で挟持された容量用絶縁膜の膜厚を自由に設定できる様になったため、画素内の光透過率を損ねることなく、画素全域を保持容量として利用することが可能となった。
【0150】
そのため、画素面積の小さい高精細なアクティブマトリクス型表示装置を形成する場合に、十分な保持容量を確保することが可能となった。また、画素内全域を保持容量としても光透過率が十分に高いので、明るい画像表示が可能であった。即ち、高精細で高品質の電気光学装置及びその様な電気光学装置を搭載した電子機器を実現することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】 画素及び保持容量の断面構造を示す図。
【図2】 従来の画素及び保持容量の断面構造を示す図。
【図3】 画素構造の作製工程を示す図。
【図4】 画素構造の作製工程を示す図。
【図5】 画素構造の上面図を示す図。
【図6】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の外観を示す図。
【図7】 コモンコンタクト部の断面構造を示す図。
【図8】 画素構造の作製工程を示す図。
【図9】 画素構造の作製工程を示す図。
【図10】 画素構造の作製工程を示す図。
【図11】 画素構造の作製工程を示す図。
【図12】 画素構造の作製工程を示す図。
【図13】 電子機器の一例を示す図。
【図14】 電子機器の一例を示す図。
【図15】 TEM観察写真およびその模式図。
【図16】 表面のSEM観察写真。
【図17】 無しきい値反強誘電性混合液晶の印加電圧−透過率特性を示すグラフ。[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to an electro-optical device typified by a liquid crystal display device and a configuration of an electronic apparatus in which such an electro-optical device is mounted as a component. Note that in this specification, a semiconductor device refers to all devices that can function by utilizing semiconductor characteristics, and the electro-optical device and the electronic device are semiconductor devices.
[0002]
[Prior art]
In recent years, attention has been paid to an active matrix liquid crystal display device in which a circuit is constituted by a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) using a polysilicon film. This realizes high-definition image display by controlling the electric field applied to the liquid crystal in a matrix by a plurality of pixels arranged in a matrix.
[0003]
In such an active matrix type liquid crystal display device, a capacitor (capacitor) is formed by the pixel electrode formed for each pixel and the counter electrode formed on the opposite side via the liquid crystal. Since it is small, it is usually compensated by forming a storage capacitor (also called Cs) separately from it.
[0004]
Although there are various storage capacitor structures (Cs structures), a structure in which an insulating film is sandwiched between two transparent conductive films in consideration of the aperture ratio in a transmissive liquid crystal display device has been reported (Japanese Patent Laid-Open No. 8-43854). No., JP-A-8-306926).
[0005]
According to the Cs structure described in the above publication, a large capacity can be secured without impairing the aperture ratio by using both of the two electrodes constituting the storage capacitor as transparent conductive films such as ITO. A conventional structure is shown in FIG.
[0006]
In FIG. 2, reference numeral 201 denotes a capacitor electrode, which is formed of a transparent conductive film. An interlayer insulating film 202 serving also as a storage capacitor dielectric is formed thereon, and a pixel electrode 203 is further formed.
[0007]
However, in such a structure, the coverage defect of the interlayer insulating film 202 may be a problem at the end portion (region surrounded by a dotted line) 204 of the capacitor electrode. In other words, a thin dielectric is preferable because it can increase the capacity, but if it is thin, a short circuit between the capacitive electrode 201 and the pixel electrode 203 becomes a problem. Therefore, there is a trade-off relationship that a certain degree of film thickness is required to fulfill the function as an interlayer insulating film.
[0008]
For example, since the transparent conductive film has a higher resistance than the metal film, the thickness of the capacitor electrode 201 needs to be about 100 to 200 nm even in consideration of the potential distribution. Therefore, in order to completely cover the capacitor electrode 201, an insulating film having a thickness of at least 200 nm is required. However, since the capacity is inversely proportional to the film thickness of the dielectric, increasing the film thickness is not desirable for securing a large capacity.
[0009]
As described above, it is possible to increase the area where the storage capacitor can be formed without impairing the aperture ratio by sandwiching two sets of transparent conductive films between insulating films, but there are still many problems. It was the current situation.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention is a technique for solving the above-described problems, and an object thereof is to further improve an electro-optical device having a storage capacitor using two pairs of transparent conductive films. Another object is to provide a higher quality semiconductor device.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The configuration of the invention disclosed in this specification is as follows.
A semiconductor device having a plurality of pixel TFTs arranged in a matrix and a storage capacitor connected to each of the plurality of pixel TFTs,
A first transparent conductive film having a first opening;
A capacitor insulating film that covers the first transparent conductive film and has a second opening inside the first opening;
An interlayer insulating film that covers the second opening and is patterned above the pixel TFT;
A second transparent conductive film formed in contact with the interlayer insulating film and the capacitor insulating film, and the storage capacitor is the first transparent conductive film, the capacitor insulating film, and the second transparent conductive film It is characterized by comprising a laminated structure.
[0012]
In addition, the configuration of other inventions is as follows:
A semiconductor device having a plurality of pixel TFTs arranged in a matrix and a storage capacitor connected to each of the plurality of pixel TFTs,
A first transparent conductive film having a first opening;
A capacitor insulating film that covers the first transparent conductive film and has a second opening inside the first opening;
An interlayer insulating film that covers the second opening and is patterned above the pixel TFT;
The holding having a structure in which the second transparent conductive film formed in contact with the interlayer insulating film and the capacitor insulating film, and the first transparent conductive film, the capacitor insulating film, and the second transparent conductive film are stacked. Capacity,
Have
The first transparent conductive film is grounded through a pad electrode formed of the second transparent conductive film.
[0013]
In the above configuration, the interlayer insulating film is preferably a resin material. Examples of such a resin material include polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, and BCB (benzocyclobutene). Further, it is also preferable to use an interlayer insulating film of a light shielding resin material (a resin material in which a black pigment or a metal element is dispersed) or a laminated structure of a light shielding resin material and a transparent resin material.
[0014]
The present invention having the above configuration will be described in detail below.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of a liquid crystal display device using the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a plurality of pixels arranged in a matrix and storage capacitors provided in each of the pixels.
[0016]
In FIG. 1, reference numeral 101 denotes a substrate having an insulating surface, on which a pixel TFT 102 formed by a known means is formed. A planarizing film (first interlayer insulating film) 103 was formed so as to cover the pixel TFT 102. Although any insulating film can be used for the planarizing film 103, it is preferable to use a resin material such as polyimide, acrylic, or BCB (benzocyclobutene) in order to achieve high planarity.
[0017]
A first transparent conductive film 104 was first formed on the planarizing film 103, an opening (first opening) was formed above the drain electrode 110, and then a capacitor insulating film 105 was formed. As the first transparent conductive film 104, tin oxide, ITO (indium tin oxide), or the like may be used. The first transparent conductive film 104 functions as a lower electrode of the storage capacitor.
[0018]
As the capacitor insulating film 105, a transparent insulating film such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, tantalum oxide, or aluminum oxide (alumina) was used. The capacitor insulating film 105 functions as a dielectric of the storage capacitor and is formed over the entire area of the pixel. Therefore, an insulating film with high transmittance is preferable.
[0019]
In the present invention, the area of the storage capacitor can be secured large, and the film thickness of the dielectric can be reduced (described later), so that an insulating film having a relatively high relative dielectric constant is not required. Therefore, since it is possible to select an optimum insulating film with the highest priority on increasing the transmittance, a bright image display is possible.
[0020]
Next, an opening (second opening) 106 was formed in the capacitor insulating film 105. This is an opening for securing a connection portion (hereinafter referred to as a drain connection portion) for connecting the pixel electrode and the drain electrode 110 later. The opening 106 is formed inside the opening (first opening) provided in the first transparent conductive film 104.
[0021]
Then, an insulating film 107 having a low relative dielectric constant was formed so as to cover the opening 106, and the insulating film 107 was patterned. In the patterning step, only the insulating film 107 formed on the portion where the storage capacitor is formed and the drain connection portion is selectively removed, a contact hole is formed in the drain connection portion (opening portion 106), and the capacitor insulating film 105 is formed. It was in an exposed state. That is, a pattern is formed above the pixel TFT 102.
[0022]
The insulating film 107 is preferably made of a resin material. As the resin material, polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, benzocyclobutene (BCB), or the like can be used. Needless to say, an insulating film containing silicon other than the resin material (such as silicon oxide or silicon nitride) can be used alone, or an insulating film containing silicon and a resin material can be stacked.
[0023]
A second transparent conductive film was formed thereon, and the second transparent conductive film was patterned to form a pixel electrode 108. The pixel electrode 108 was brought into contact with the capacitor insulating film 105 in the pixel to form a storage capacitor 109 composed of the first transparent conductive film / capacitor insulating film / second transparent conductive film.
[0024]
The pixel electrode 108 is electrically connected to the drain electrode 110 of the TFT 102, and the voltage applied to the pixel electrode 108 is controlled by the TFT 102. Although FIG. 1 shows a structure in which the pixel electrode 108 is connected to the drain electrode 110, a structure in which the pixel electrode 108 is directly connected to the active layer of the TFT 102 may be used.
[0025]
In the structure shown in FIG. 1, the TFT 102 is completely shielded by a black mask provided on the counter substrate side of the liquid crystal display device. This is to prevent the active layer of the TFT 102 from being irradiated with light. Of course, a structure in which a light shielding layer is formed between the substrate 101 and the TFT 102 is also possible.
[0026]
A feature of the present invention configured as described above is that the film thickness of the capacitor insulating film 105 (dielectric of the storage capacitor) can be freely adjusted. In the structure described in the conventional example, a film thickness of 200 nm or more is required due to the problem of coverage. However, in the structure of the present invention, the first transparent conductive film 104 and the pixel electrode 108 are completely insulated and separated by the insulating film 107. , And a thickness of about 10 to 200 nm (preferably 50 to 100 nm). That is, the thickness of the capacitor insulating film 105 can be made thinner than that of the first transparent conductive film 104.
[0027]
The reason why the lower limit of the film thickness is set to 10 nm is that the breakdown voltage is weak and the dielectric breakdown is liable to occur below this value. Another reason is that below this, it is difficult to ensure a uniform film thickness. In view of such a reason, it can be said that a film thickness of about 50 to 100 nm is preferable.
[0028]
Basically, there is no upper limit to the thickness of the capacitor insulating film 105. However, if the thickness is too large, it is difficult to secure a large capacity and the throughput is lowered. In this sense, the applicant considers the upper limit to be 200 nm (preferably 100 nm).
[0029]
Thus, the fact that the film thickness of the dielectric of the storage capacitor can be set freely is a very great advantage. As is generally known, there is a condition (antireflection condition) that increases the transmittance when thin films having different refractive indexes are laminated. This relationship is given by nd = λ / 4 where n is the refractive index, d is the film thickness, and λ is the transmitted light wavelength.
[0030]
In the present invention, since the selection range of the dielectric material forming the storage capacitor and the film thickness is wide, it is easy to adjust the term nd in the above formula. Therefore, by controlling the film thickness of each laminated film so as to match the antireflection condition, a high transmittance can be realized, and a pixel region capable of displaying a bright image while functioning as a storage capacitor can be formed.
[0031]
The present invention configured as described above will be described in more detail with reference to the following examples.
[0032]
【Example】
[Example 1]
In this embodiment, an example of a process for manufacturing an active matrix liquid crystal display device will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the description will be made with attention paid to one pixel of the pixel matrix circuit, but it goes without saying that a driver circuit and a signal processing circuit can be integrally formed on the same substrate.
[0033]
First, a glass substrate provided with a base film made of silicon oxide on the surface was prepared as a substrate 301 having an insulating surface. Of course, in addition to the glass substrate, a quartz substrate (there may be no base) or a ceramic glass substrate may be used, or a silicon wafer on which a thermal oxide film is formed may be used. In addition, although a balance between heat resistance and process temperature is achieved, it is possible to use a plastic substrate as the substrate.
[0034]
It is also effective to provide a heat dissipation layer such as a metal film or an aluminum nitride film between the substrate and the base film.
[0035]
Next, a TFT was formed on the substrate 301. Since the present invention does not depend on the TFT structure, the TFT can be manufactured using any known means. Therefore, only an outline will be described in this embodiment.
[0036]
First, an active layer 302 made of a semiconductor thin film was formed on the substrate 301. As the semiconductor thin film, any material such as an amorphous silicon thin film, a polycrystalline (or microcrystalline) silicon thin film, a single crystal silicon thin film, or a silicon germanium thin film can be used. Any known means may be used as the crystallization technique for changing the amorphous silicon thin film to the polycrystalline silicon thin film.
[0037]
Next, a 100 nm thick silicon oxide film was formed as the gate insulating film 303, and a gate wiring 304 was formed thereon. In this embodiment, a structure in which titanium is laminated on tantalum is used as the gate wiring 304. Of course, other materials can be used.
[0038]
In this specification, a portion of the gate wiring that overlaps with the active layer is particularly called a gate electrode. In the source wiring, a portion in contact with the active layer is particularly called a source electrode.
[0039]
In this way, the state of FIG. Next, the gate insulating film 303 was etched using the gate wiring 304 as a mask to form a gate insulating film 305 having a new shape. Then, impurity ions imparting one conductivity in a self-aligning manner were added to the active layer 302 using the gate wiring 304 and the gate insulating film 305 as masks. (Fig. 3 (B))
[0040]
In the step shown in FIG. 3B, the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-135318 by the present applicant was used. That is, the impurity ion addition step was performed in two steps, a low acceleration voltage and a high acceleration voltage, to form a source region 306, a drain region 307, and an LDD region 308. After the impurity ions were added, activation was performed by laser annealing, furnace annealing, or the like.
[0041]
Next, an interlayer insulating film 309 was formed to a thickness of about 1 μm. In this embodiment, a laminated structure in which a silicon nitride film having a thickness of 25 nm is first formed and an acrylic resin film having a thickness of 900 nm is formed thereon.
[0042]
Next, contact holes were formed in the interlayer insulating film 309, a metal layer having a three-layer structure of titanium / aluminum / titanium was formed, and patterning was performed to form the source wiring 310 and the drain electrode 311. Thus, a pixel TFT as shown in FIG. 3C was completed.
[0043]
Next, a planarization film 312 was formed so as to cover the pixel TFT. In this embodiment, acrylic is used as the planarizing film 312, but other resin materials may be used. A first transparent conductive film 313 was formed on the planarization film 312 and patterned to provide a first opening 314 above the drain electrode 311. Further, a capacitor insulating film 315 was formed thereon. (Fig. 3 (D))
[0044]
As the first transparent conductive film 313, an ITO (indium tin oxide) film having a thickness of 100 nm formed by a sputtering method was used. In this embodiment, ITO is used as a target, and a mixed gas of argon and oxygen is used as a sputtering gas, and the film formation pressure is 3 × 10. -3 set to torr. Further, the film formation was performed with DC current control of 1.5 A, and the substrate temperature was set to room temperature.
[0045]
When a resin material is used as a base (planarization film) as in this embodiment, a process that requires heating the substrate is inappropriate because degassing from the resin material becomes a problem. In this respect, the sputtering method is a suitable means because it can form a film at room temperature.
[0046]
As the capacitor insulating film 315, a 50 nm thick silicon oxide film formed by sputtering was used. At this time, it is an advantage of the present invention that the capacitor insulating film 315 can be made thinner than the first transparent conductive film 313.
[0047]
In this embodiment, the target is SiO. 2 And a deposition pressure of 3 × 10 using a mixed gas of argon (30 sccm) and oxygen (10 sccm) as a sputtering gas. -3 set to torr. In addition, the film formation was performed under RF power control of 2000 W, and the substrate temperature was room temperature.
[0048]
In this case, when the substrate temperature is high, the film quality of the first transparent conductive film 313 made of ITO becomes a crystalline state, which causes a problem that etching becomes difficult.
[0049]
According to the applicant's knowledge, it has been found that when the film forming temperature of the capacitor insulating film 315 is 180 ° C. or higher, etching of the ITO film becomes difficult. On the other hand, if the substrate temperature is lowered too much, the film quality of the capacitor insulating film 315 made of silicon oxide deteriorates. That is, there is an adverse effect that the breakdown voltage is lowered.
[0050]
Experimental results have shown that it is necessary to form a film in a temperature range of preferably 180 ° C. or lower (preferably 100 to 150 ° C.), and for that purpose, sputtering is the most preferable film forming method. It can be said.
[0051]
Although a silicon oxide film is used as the capacitor insulating film 315 in this embodiment, other transparent insulating films may be used. As the relative dielectric constant is higher, a sufficient capacity can be ensured even if the film thickness is increased, so that the occurrence rate of defects due to a short circuit can be further reduced. Of course, as described above, even if the film thickness is too thick, the throughput is lowered, so it is better to set the upper limit to 200 nm.
[0052]
When the state of FIG. 3D is obtained in this way, a second opening 316 is formed at a position where a contact hole for electrically connecting the drain electrode 311 and a pixel electrode (not shown) is formed later. The diameter of the second opening 316 is smaller than that of the first opening 314 and is formed inside the first opening 314. Moreover, it is preferable to make it sufficiently larger than the diameter of a contact hole to be formed later. By doing so, a short circuit between the first transparent conductive film 313 and the pixel electrode (not shown) can be prevented. (Fig. 4 (A))
[0053]
In this embodiment, the second opening 316 is formed with a 3 μm margin in the diameter of the contact hole to be formed later. If the radius of the contact hole is r μm, it can be said that it is sufficient to set the radius of the second opening to (r + 3) μm. Of course, the contact hole and the second opening 316 are formed concentrically.
[0054]
Next, an interlayer insulating film (second interlayer insulating film) 317 was formed to cover the capacitor insulating film 315 and the second opening 316. As the interlayer insulating film 317, acrylic having a relative dielectric constant of 3.2 was used, but a material having a relative dielectric constant of 4.0 or less (preferably 3.5 or less) (typically a resin such as polyimide, polyamide, polyimide amide, or benzocyclobutene). Material) is preferred. Further, in consideration of flatness, it is desirable to use benzocyclobutene. (Fig. 4 (B))
[0055]
After the interlayer insulating film 317 was formed, patterning was performed to remove the interlayer insulating film 317 formed in a portion where a storage capacitor is to be formed later. The portion where the storage capacitor is formed substantially coincides with the image display area (pixel). As a result, an interlayer insulating film 318 was patterned over the pixel TFT.
[0056]
In this state, since the second opening 316 is covered with the patterned interlayer insulating film 318, a short circuit occurs between the pixel electrode (not shown) and the end face of the first transparent conductive film 313. I was able to prevent it.
[0057]
In addition, a contact hole 319 for connecting a pixel electrode (not shown) and the drain electrode 311 was formed in the region where the second opening 316 was formed simultaneously with the formation of the pattern of the interlayer insulating film. (Fig. 4 (C))
[0058]
In this step, first, a resist mask (not shown) was formed at a predetermined position of the interlayer insulating film 317 and etched to form a patterned interlayer insulating film 318. Then, the planarizing film 312 is formed by etching using the resist mask as it is. At this time, if the condition is such that a taper is formed on the side wall of the contact hole, disconnection of the pixel electrode can be prevented.
[0059]
Then, an ITO film having a thickness of 120 nm was formed as the second transparent conductive film, and the pixel electrode 320 was formed by patterning. In a portion where the pixel electrode 320 is in contact with the capacitor insulating film 315, a storage capacitor 321 is formed by the capacitor insulating film 315 sandwiched between two transparent conductive films (first transparent conductive film and second transparent conductive film). I was able to. (Fig. 4 (D))
[0060]
The pixel structure of the present embodiment having the above-described configuration has an advantage that the area serving as the storage capacitor occupies almost the entire area of the pixel and can substantially secure the same area as the image display area.
[0061]
Further, the characteristic points in the structure of this embodiment are specifically shown in FIGS. FIG. 15A is a TEM observation photograph of the peripheral part of the contact hole. FIG. 15B is a TEM observation photograph in which an end portion of the first transparent conductive film in FIG. 15A is enlarged, and FIG. 15C is a schematic diagram of FIG. . Note that in FIGS. 15A to 15C, a depressed portion is seen in the interlayer insulating film 309, which is generated at the time of sampling, and is not related to the structure of the present invention.
[0062]
As is apparent from the drawings shown in FIGS. 15A to 15C, the characteristic features of the structure of this embodiment are the end of the first transparent conductive film 313 and the pixel electrode 320 in the contact hole. Can be completely insulated and separated by the interlayer insulating film 318, so that the thickness of the capacitor insulating film 315 can be reduced to 10 to 200 nm (preferably 50 to 100 nm).
[0063]
Accordingly, since the proportion of the capacitance forming area is large and a storage capacitor having a thin dielectric film thickness can be formed, a sufficient capacitance can be secured even if the relative dielectric constant is not so high. This means that the degree of freedom of materials that can be selected is greatly expanded.
[0064]
As a result, it is possible to select materials with priority on high transmittance characteristics, and to achieve high transmittance with an antireflection effect by appropriately combining the film thickness of transparent conductive film and capacitive insulating film Is also possible. In that respect, in the conventional structure, since the dielectric material and film thickness are limited to some extent, such a degree of freedom is small.
[0065]
Note that the state shown in FIG. 4D is a state in which the TFT formation side substrate (active matrix substrate) of the liquid crystal display device is almost completed. FIG. 16 shows an SEM photograph of the actual active matrix substrate (pixel portion) in this state observed from above. In FIG. 16, the area that appears to be indented (indicated by A in FIG. 16) is the storage capacitor. Actually, there is a step of forming an alignment film so as to cover the pixel electrode.
[0066]
Further, if an opposing substrate having an opposing electrode and an alignment film is prepared and a liquid crystal material is sealed between the active matrix substrate and the opposing substrate, an active matrix type liquid crystal display device having a structure as shown in FIG. 6 is completed. . Since the process of encapsulating the liquid crystal material may use a known cell assembly process, detailed description thereof is omitted.
[0067]
In FIG. 6, 601 is a substrate having an insulating surface, 602 is a pixel matrix circuit, 603 is a source driver circuit, 604 is a gate driver circuit, 605 is a counter substrate, 606 is an FPC (flexible printed circuit), and 607 and 608 are outside. IC chip attached.
[0068]
The IC chips 607 and 608 may be attached as necessary. In some cases, a circuit having an equivalent function may be integrally formed with a source driver circuit, a gate driver circuit, or the like instead of the IC chip. That is, a signal processing circuit such as a D / A converter or a γ correction circuit may be configured with a TFT.
[0069]
Further, in this embodiment, the liquid crystal display device is described as an example, but the present invention is applied to an EL (electroluminescence) display device and an EC (electrochromic) display device as long as it is an active matrix display device. It goes without saying that it is also possible to do.
[0070]
[Example 2]
In this embodiment, in the structure shown in FIG. 1, a light-blocking resin material (typically a black resin material) is used as the insulating film 107, and the portion is used as a black mask. Note that the structure of this example is obtained only by changing the material of the insulating film 107 shown in FIG. 1, and the structure shown in this example can be easily realized by following the manufacturing steps shown in Example 1. it can.
[0071]
In this embodiment, the black resin material can be a black pigment, a metal (titanium, chromium, etc.) material or a resin material in which a carbon-based material (graphite, etc.) is dispersed. The OD value is desirably 3 or more. In this embodiment, a resin material (OD value is 3) in which graphite is dispersed is used.
[0072]
The OD value is a guideline indicating the light-shielding property of the thin film, and OD = -Log Ten T (T is transmittance and T = 0.001 is substituted when the transmittance is 0.1%). That is, the higher the absolute value of the OD value, the higher the transmittance.
[0073]
As described above, by using the black resin material, the TFT can be covered with the black interlayer insulating film, and can be used as it is as a black mask. That is, the process can be simplified by using the technique of this embodiment.
[0074]
Example 3
In this embodiment, a laminated structure of a transparent resin material such as acrylic and polyimide and a black resin material is employed instead of the interlayer insulating film 107 in FIG. The configuration of this example can be easily realized by following the manufacturing steps of Example 1 as in Example 2.
[0075]
Example 4
In this embodiment, a pixel structure of an active matrix liquid crystal display device manufactured using the present invention will be described. A top view of the pixel structure of this embodiment is shown in FIG.
[0076]
In FIG. 5A, 501 is an active layer, 502 is a gate wiring (a portion overlapping with the active layer 501 is particularly called a gate electrode), 503 is a source wiring (a portion in contact with the active layer 501 is especially called a source electrode),
[0077]
Next, FIG. 5B shows a top view corresponding to the state in FIG. 4A in the first embodiment. In FIG. 5B, 505 is a first transparent conductive film, and 506 is an opening. A
[0078]
Next, FIG. 5C shows a top view corresponding to the state of FIG. 4D in the first embodiment. In FIG. 5C, reference numeral 507 denotes an interlayer insulating film, which corresponds to the interlayer insulating film 318 in FIG. Reference numeral 508 denotes a pixel electrode, and reference numeral 509 denotes a contact hole (corresponding to the contact hole 319 in FIG. 4C). The pixel electrode 508 is formed so that the edge covers the gate wiring 502 and the source wiring 503 so that the influence of the electric field disturbance generated at the edge portion is not noticeable.
[0079]
The pixel structure shown in this embodiment is an embodiment when the present invention is implemented, and the present invention is not limited to this structure. However, when the structure of this embodiment is employed, the entire pixel region functions as a storage capacitor, so that a sufficient storage capacitor can be secured even in a liquid crystal display device having a high-definition pixel structure.
[0080]
Example 5
In this embodiment, a structure for fixing the first transparent conductive film 104 functioning as the lower electrode of the storage capacitor 109 to the common potential (ground potential) in the structure shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
[0081]
The structure shown in FIG. 7 is an enlarged view of the grounding pad electrode provided outside the image display area (panel portion) of the liquid crystal display device. A capacitive insulating film 702 is formed on the first transparent conductive film 701 with an opening 703. The opening 703 was formed at the same time as the step of FIG.
[0082]
Reference numeral 704 denotes an interlayer insulating film made of a resin material, and a pad electrode 705 used as a common contact pad is formed thereon with a second transparent conductive film (same material as the pixel electrode). This pad electrode 705 was formed simultaneously with the step of FIG.
[0083]
In the structure of this embodiment, the first transparent conductive film 701 and the pad electrode 705 come into contact with each other at the contact surface 706 to have the same potential. Then, the first transparent conductive film 701 is fixed to the ground potential by the pad electrode 705 being grounded.
[0084]
The common contact pad can also function as a pad for fixing the counter electrode to the ground potential. A paste material mixed with conductive particles is formed on the pad electrode 705, and in this state, the active matrix substrate and the counter substrate are bonded to establish conduction between the counter electrode provided on the counter substrate and the pad electrode. The electrode can be fixed at ground potential.
[0085]
In this manner, using a transparent conductive film formed in the same layer as the pixel electrode as the pad electrode 705 is effective because the process can be greatly simplified.
[0086]
Note that the structure of this embodiment can be combined with all of the embodiments 1 to 4.
[0087]
Example 6
In this embodiment, an example in which a step of removing the planarizing film on the drain electrode of the pixel TFT is added will be described with reference to FIG.
[0088]
First, in the process of Example 1, the state shown in FIG. Then, dry etching using oxygen plasma was performed in the state of FIG. At this time, a part of the planarizing film 312 made of a resin material is removed using the patterned capacitor insulating film 315 as a mask.
[0089]
FIG. 8A shows a state in which an interlayer insulating film 12 made of a resin material (polyimide in this embodiment) is formed after forming the drop portion 11 by a dry etching method. Note that the opening width of the dropping portion 11 is substantially the same as the opening width of the second opening portion 316 shown in FIG.
[0090]
Then, the interlayer insulating film 12 was patterned to form a patterned interlayer insulating film 13, and at the same time, a contact hole 14 for connecting the pixel electrode and the TFT was formed. (Fig. 8 (B))
[0091]
After the contact hole 14 was formed in this way, a second transparent conductive film was formed and patterned to form a pixel electrode 15 connected to the TFT. At this time, the storage capacitor 16 was also formed at the same time. At the same time, the ground pad structure shown in the fifth embodiment may be formed.
[0092]
The structure of this embodiment is advantageous in that the contact hole 14 can be formed only by etching an interlayer insulating film made of the same material.
[0093]
Example 7
This embodiment shows a manufacturing process of an active matrix type liquid crystal display device as in Embodiment 1. This embodiment is a modification of the second and third embodiments. In Examples 2 and 3, the pixel TFT is shielded from light using a black resin for the planarizing film. However, in this example, a black mask is formed on the active matrix substrate side to shield the pixel TFT. .
[0094]
A present Example is described using FIG. 9, FIG. In this embodiment, the description will be given focusing on one pixel of the pixel matrix circuit, but it goes without saying that a driver circuit and a signal processing circuit can be integrally formed on the same substrate.
[0095]
A glass substrate provided with a base film made of silicon oxide on the surface is prepared as the substrate 800 having an insulating surface, and the structure of FIG. This is shown in FIG.
[0096]
As shown in FIG. 9A, an active layer made of a semiconductor thin film, a gate insulating film 802 made of a silicon oxide film, and a gate wiring 803 made of a tantalum / titanium two-layer film are stacked on the surface of the substrate 800 in this order. ing. A source region 804, a drain region 805, and an LDD region 806 are formed in the active layer. An interlayer insulating film 807 is formed on the entire surface of the substrate so as to cover the gate wiring 803. As the interlayer insulating film 807, a laminated film made of a 25 nm thick silicon nitride film and a 900 nm thick acrylic resin film is formed.
[0097]
Contact holes were formed in the interlayer insulating film 807, and a source wiring 808 and a drain electrode 809 having a three-layer structure of titanium / aluminum / titanium were formed. Thus, the pixel TFT shown in FIG. 9A was completed.
[0098]
Next, a planarization film 810 was formed so as to cover the pixel TFT. In this embodiment, acrylic is formed by a coating method as the planarizing film 810. The thickness of acrylic was 0.7 μm at the thickest part.
[0099]
Next, a titanium film having a thickness of 200 nm is formed by a sputtering method, and patterned by a dry etching method using a chlorine-based gas, thereby forming a black mask 811 made of titanium. Acrylic was formed as a planarizing film 812 on the entire surface of the substrate by a coating method. The thickness of this acrylic was 0.5 μm at the thickest part. The black mask 811 is integrally formed with a pixel matrix circuit and connected to a common potential. (Fig. 9 (B))
[0100]
Next, an ITO (indium tin oxide) film having a thickness of 115 nm was formed as the first transparent conductive film 813 by sputtering. The first transparent conductive film 813 constitutes a storage capacitor electrode. The ITO film is formed by using ITO as a target, a mixed gas of argon and oxygen as a sputtering gas, and a film forming pressure of 3 × 10. -3 DC current control of torr and 1.5 A was performed, and the substrate temperature was set to room temperature.
[0101]
A first opening 814 was formed above the drain electrode 809 in the first transparent conductive film 813 by wet etching using an etchant dedicated to ITO. (Figure 9 (C))
[0102]
A silicon oxide film having a thickness of 150 nm was formed as a capacitor insulating film 815 over the first transparent conductive film 813 by a sputtering method. The silicon oxide film formation conditions are as follows. 2 And using a mixed gas of argon (30 sccm) and oxygen (10 sccm) as the sputtering gas, the film forming pressure is 3 × 10. -3 torr. In addition, the film formation was performed under RF power control of 2000 W, and the substrate temperature was room temperature.
[0103]
The capacitor insulating film 815 made of silicon oxide was etched with buffered hydrofluoric acid to form a second opening 816. The diameter of the second opening 816 is smaller than that of the first opening 814 and is formed inside the first opening 814. Here, a margin of 3 μm was taken for the second opening 816 than the diameter of the contact hole. (Figure 9 (D))
[0104]
Next, an interlayer insulating film 819 was formed to cover the capacitor insulating film 815 and the second opening 816. As the interlayer insulating film 819, acrylic was formed by a coating method. The thickest part of the acrylic was 0.5 μm. (Fig. 10 (A))
[0105]
Next, a contact hole 822 is formed in the interlayer insulating film 819 made of acrylic and the planarizing films 810 and 812, and at the same time, the interlayer insulating film 819 in a portion for forming a storage capacitor is removed.
[0106]
In this process, a photoresist mask is used to 2 / CF Four Using gas, the interlayer insulating film 819 made of acrylic is etched to form a patterned interlayer insulating film 821, and the same photoresist mask is used as it is. 2 / CF Four The planarization films 812 and 810 were dry-etched with a gas to form contact holes 822. At this time, when the taper is formed on the side wall of the contact hole 822, disconnection of the pixel electrode can be prevented.
[0107]
Then, an ITO film having a thickness of 120 nm was formed by sputtering as the second transparent conductive film. The second transparent conductive film constitutes a pixel electrode and an electrode of a storage capacitor. The ITO film was etched with a special etchant to form a pixel electrode 823. In a portion where the pixel electrode 823 is in contact with the capacitor insulating film 815, a storage capacitor 824 is formed by the capacitor insulating film 815 sandwiched between two transparent conductive films (a first transparent conductive film and a second transparent conductive film). .
[0108]
Also in this embodiment, since the second opening 816 is covered with the patterned interlayer insulating film 821, the pixel electrode 823 can be prevented from being short-circuited with the end face of the first transparent conductive film 813.
[0109]
For example, it is assumed that the structure of Example 1 uses a combination of acrylic as the planarization film 312 and polyimide as the interlayer insulating film 317. In this case, since the etching rate of acrylic is slightly faster, there is a possibility that the chipping occurs under the first transparent conductive film 313, and there is a risk of causing poor coverage of the pixel electrode, that is, poor disconnection.
[0110]
In that respect, since the contact hole is formed entirely in the same material in the structure of the present embodiment, there is no abnormality in the shape of the contact hole due to the difference in etching rate, and it is possible to prevent the pixel electrode from being disconnected due to a gap or the like. It was possible.
[0111]
In addition, the structure of a present Example can be combined with any Example shown in Examples 1-5. Regardless of the configuration, the effect of preventing disconnection failure of the pixel electrode due to the shape of the contact hole is the same.
[0112]
Example 8
In this embodiment, as in the seventh embodiment, a black mask is formed on the active matrix substrate side in order to shield the pixel TFT.
[0113]
A glass substrate provided with a base film made of silicon oxide on the surface is prepared as the substrate 900 having an insulating surface, and the structure shown in FIG. This is shown in FIG.
[0114]
As shown in FIG. 11A, an active layer made of a semiconductor thin film, a gate insulating film 902 made of a silicon oxide film, and a gate wiring 903 made of a tantalum / titanium two-layer film are stacked on the surface of the substrate 900 in this order. ing. A source region 904, a drain region 905, and an LDD region 906 are formed in the active layer. An interlayer insulating film 907 is formed on the entire surface of the substrate so as to cover the gate wiring 903. As the interlayer insulating film 907, a laminated film made of a 25 nm thick silicon nitride film and a 900 nm thick acrylic resin film is formed.
[0115]
Contact holes were formed in the interlayer insulating film 907, and a source wiring 908 and a drain electrode 909 having a three-layer structure of titanium / aluminum / titanium were formed. Thus, the pixel TFT shown in FIG. 11A was completed.
[0116]
Next, the pixel TFT was covered with a planarizing film 910 made of acrylic. Acrylic was formed by a coating method so that the thickest part was 1.2 μm. Next, a first transparent conductive film 911 made of ITO having a thickness of 115 nm, a capacitor insulating film 912 made of silicon oxide having a thickness of 150 nm, and a metal film 913 for black mask made of a titanium film having a thickness of 200 nm are stacked by sputtering. Then, a film was formed on the surface of the planarizing film 910. (Fig. 11 (B))
[0117]
Next, a photoresist mask (not shown) is formed, and the black mask metal film 913 made of titanium and the capacitor insulating film 912 made of silicon oxide are dry-etched to form a first opening 915 above the drain electrode 909. . Chlorine gas is used as the etching gas for the titanium film, and CHF is used as the etching gas for the silicon oxide film. Three Fluorine gas such as is used. The step of forming the first opening is preferably performed by anisotropic dry etching rather than wet etching. (Fig. 11 (C))
[0118]
After removing the photoresist mask for the first opening, a photoresist mask 916 is formed again. The black mask metal film 913 in the storage capacitor portion is removed by dry etching to form a
[0119]
Further, using the same photoresist mask 916, the first transparent conductive film 911 is etched with an ITO dedicated etchant to form a second opening 918. The diameter of the second opening 918 is smaller than that of the first opening 915 and is formed inside the first opening 915. A second opening 918 is formed with a margin of 3 μm. (Figure 11 (E))
[0120]
After the photoresist mask 916 was peeled off, an interlayer insulating film 919 was formed on the entire surface of the substrate so as to cover the
[0121]
Next, a photoresist mask (not shown) is formed, and O 2 / CF Four The interlayer insulating film 919 made of acrylic with a gas is dry-etched to form a patterned interlayer insulating film 920. Continue O 2 / CF Four A contact hole 921 was formed by dry etching with gas and etching the planarizing film 910 made of acrylic. At this time, if the taper is formed on the side wall of the contact hole 921, the pixel electrode can be prevented from being disconnected. (Fig. 12 (B))
[0122]
Then, an ITO film having a thickness of 120 nm was formed by sputtering as the second transparent conductive film and patterned to form a pixel electrode 923. In a portion where the pixel electrode 923 is in contact with the capacitor insulating film 912, a storage capacitor 924 is formed by the capacitor insulating film 912 sandwiched between the pair of transparent conductive films (the first transparent conductive film 911 and the pixel electrode 923). (Figure 12 (C))
[0123]
Also in this embodiment, since the second opening 918 is covered with the patterned interlayer insulating film 920, the pixel electrode 923 can be prevented from being short-circuited with the end face of the first transparent conductive film 911.
[0124]
Here, in the step shown in FIG. 12B, the patterned interlayer insulating film 920 is formed so as not to cover the entire black mask (also referred to as a black matrix) 917, so that the pixel electrode 923 is a black mask. Since the pixel TFT is in an off state, the potential is connected to the common potential.
[0125]
Alternatively, in the step shown in FIG. 12B, the interlayer insulating film 919 can be patterned as shown in FIG. 12D to form a patterned interlayer insulating film 930. That is, a structure in which the pixel mask 931 and the
[0126]
Example 9
The CMOS circuit and the pixel matrix circuit formed by implementing the present invention can be used for various electro-optical devices (active matrix liquid crystal display, active matrix EL display, active matrix EC display). That is, the present invention can be implemented in all electronic devices in which these electro-optical devices are incorporated as display media.
[0127]
Such electronic devices include video cameras, digital cameras, projectors (rear type or front type), head mounted displays (goggles type displays), car navigation systems, personal computers, personal digital assistants (mobile computers, mobile phones or electronic books). Etc.). Examples of these are shown in FIGS.
[0128]
FIG. 13A illustrates a personal computer, which includes a main body 2001, an image input portion 2002, a display device 2003, and a
[0129]
FIG. 13B shows a video camera, which includes a main body 2101, a display device 2102, an
[0130]
FIG. 13C illustrates a mobile computer, which includes a main body 2201, a camera unit 2202, an
[0131]
FIG. 13D illustrates a goggle type display which includes a
[0132]
FIG. 13E shows a player using a recording medium (hereinafter referred to as a recording medium) on which a program is recorded. The player includes a main body 2401, a
[0133]
FIG. 13F illustrates a digital camera which includes a main body 2501, a
[0134]
FIG. 14A illustrates a front type projector which includes a
[0135]
FIG. 14B illustrates a rear projector, which includes a main body 2701, a
[0136]
Note that FIG. 14C illustrates an example of the structure of the
[0137]
FIG. 14D shows an example of the structure of the light source optical system 2801 in FIG. In this embodiment, the light source optical system 2801 includes light sources 2813 and 2814, a combining prism 2815, collimator lenses 2816 and 2820, lens arrays 2817 and 2818, and a polarization conversion element 2819. Note that although the light source optical system shown in FIG. 14D uses two light sources, three or four or more light sources may be used. Of course, one light source may be used. In addition, the practitioner may appropriately provide an optical lens, a film having a polarization function, a film for adjusting a phase difference, an IR film, and the like in the light source optical system. It can also be used for a single plate type.
[0138]
As described above, the application range of the present invention is extremely wide and can be applied to electronic devices in various fields. Moreover, the electronic apparatus of a present Example is realizable even if it uses the structure which consists of what combination of Examples 1-8.
[0139]
Example 10
In addition to the TN liquid crystal, various liquid crystals can be used for the liquid crystal display device manufactured according to the above embodiment. For example, 1998, SID, “Characteristics and Driving Scheme of Polymer-Stabilized Monostable FLCD Exhibiting Fast Response Time and High Contrast Ratio with Gray-Scale Capability” by H. Furue et al., 1997, SID DIGEST, 841, “A Full -Color Thresholdless Antiferroelectric LCD Exhibiting Wide Viewing Angle with Fast Response Time ”by T. Yoshida et al., 1996, J. Mater. Chem. 6 (4), 671-673," Thresholdless antiferroelectricity in liquid crystals and its application to The liquid crystal disclosed in "displays" by S. Inui et al. or US Pat. No. 5,945,569 can be used.
[0140]
A liquid crystal exhibiting an antiferroelectric phase in a certain temperature range is called an antiferroelectric liquid crystal. Among mixed liquid crystals having antiferroelectric liquid crystals, there is a so-called thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal that exhibits electro-optic response characteristics in which transmittance continuously changes with respect to an electric field. This thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal has a V-shaped electro-optic response characteristic, and a drive voltage of about ± 2.5 V (cell thickness of about 1 μm to 2 μm) is also found. ing.
[0141]
Here, FIG. 17 shows an example of the light transmittance characteristics of the thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal exhibiting a V-shaped electro-optic response with respect to the applied voltage. The vertical axis of the graph shown in FIG. 17 is the transmittance (arbitrary unit), and the horizontal axis is the applied voltage. The transmission axis of the polarizing plate on the incident side of the liquid crystal display device is set to be substantially parallel to the normal direction of the smectic layer of the thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal that substantially coincides with the rubbing direction of the liquid crystal display device. . Further, the transmission axis of the output-side polarizing plate is set to be substantially perpendicular (crossed Nicols) to the transmission axis of the incident-side polarizing plate.
[0142]
As shown in FIG. 17, it can be seen that when such a thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal is used, low voltage driving and gradation display are possible.
[0143]
When such a low-voltage thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal is used in a liquid crystal display device having an analog driver, the power supply voltage of the image signal sampling circuit is suppressed to about 5V to 8V, for example. Is possible. Therefore, the operating power supply voltage of the driver can be lowered, and low power consumption and high reliability of the liquid crystal display device can be realized.
[0144]
Further, even when such a low-voltage thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal is used in a liquid crystal display device having a digital driver, the output voltage of the D / A conversion circuit can be lowered. The operating power supply voltage of the A conversion circuit can be lowered, and the operating power supply voltage of the driver can be lowered. Therefore, low power consumption and high reliability of the liquid crystal display device can be realized.
[0145]
Therefore, using such a thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal driven at a low voltage makes it possible to use a TFT (for example, 0 nm to 500 nm or 0 nm to 200 nm) having a relatively small LDD region (low concentration impurity region). It is also effective when used.
[0146]
In general, the thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal has a large spontaneous polarization, and the dielectric constant of the liquid crystal itself is high. For this reason, when a thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal is used in a liquid crystal display device, a relatively large storage capacitor is required for the pixel. Therefore, it is preferable to use a thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal having a small spontaneous polarization. Further, the driving method of the liquid crystal display device may be line-sequential driving so that the gradation voltage writing period (pixel feed period) to the pixel is lengthened to compensate for the small storage capacity.
[0147]
In addition, since low voltage drive is implement | achieved by using such a thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal, the low power consumption of a liquid crystal display device is implement | achieved.
[0148]
Note that any liquid crystal having electro-optical characteristics as shown in FIG. 17 can be used as the display medium of the liquid crystal display device of the present invention.
[0149]
【The invention's effect】
By implementing the present invention, the thickness of the capacitor insulating film sandwiched between the transparent conductive films can be freely set, so that the entire pixel area can be used as a storage capacitor without impairing the light transmittance in the pixel. It became possible to do.
[0150]
Therefore, when a high-definition active matrix display device with a small pixel area is formed, a sufficient storage capacity can be secured. In addition, since the light transmittance is sufficiently high even when the entire area in the pixel is a storage capacitor, a bright image display is possible. That is, a high-definition and high-quality electro-optical device and an electronic apparatus equipped with such an electro-optical device can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 illustrates a cross-sectional structure of a pixel and a storage capacitor.
FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional structure of a conventional pixel and a storage capacitor.
FIGS. 3A and 3B are diagrams illustrating a manufacturing process of a pixel structure. FIGS.
FIGS. 4A and 4B are diagrams illustrating a manufacturing process of a pixel structure. FIGS.
FIG. 5 is a top view of a pixel structure.
FIG. 6 is a diagram showing the appearance of an active matrix liquid crystal display device.
FIG. 7 is a diagram showing a cross-sectional structure of a common contact portion.
FIGS. 8A to 8D are diagrams illustrating a manufacturing process of a pixel structure. FIGS.
FIG. 9 illustrates a manufacturing process of a pixel structure.
FIGS. 10A and 10B are diagrams illustrating a manufacturing process of a pixel structure. FIGS.
FIG. 11 illustrates a manufacturing process of a pixel structure.
FIGS. 12A to 12C illustrate a manufacturing process of a pixel structure. FIGS.
FIG 13 illustrates an example of an electronic device.
FIG 14 illustrates an example of an electronic device.
FIG. 15 is a TEM observation photograph and a schematic diagram thereof.
FIG. 16 is a SEM observation photograph of the surface.
FIG. 17 is a graph showing applied voltage-transmittance characteristics of thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal.
Claims (11)
前記複数の画素TFT上に形成された平坦化膜と、
前記平坦化膜上に形成され、第1開口部を有する第1透明導電膜と、
前記第1透明導電膜を覆い、且つ前記第1開口部よりも内側に第2開口部を有する容量用絶縁膜と、
前記第2開口部を覆い、且つ前記複数の画素TFTの各々の上方にパターン形成された第2の層間絶縁膜と、
前記第2の層間絶縁膜及び前記容量用絶縁膜に接して形成され、前記平坦化膜及び前記第2の層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して前記ドレイン電極に接続された第2透明導電膜と、
前記第1透明導電膜、前記容量用絶縁膜及び前記第2透明導電膜を積層した構造からなる保持容量と、
を有し、
前記第2の層間絶縁膜は、前記保持容量が形成される領域では除去されていることを特徴とする半導体装置。 An active layer arranged in a matrix and having a source region and a drain region, a gate insulating film, a gate electrode, and a first interlayer insulating layer formed on the active layer, the gate insulating film, and the gate electrode A film, a source electrode formed on the first interlayer insulating film and connected to the source region, and a drain electrode formed on the first interlayer insulating film and connected to the drain region. A plurality of pixel TFTs;
A planarization film formed on the plurality of pixel TFTs;
A first transparent conductive film formed on the planarization film and having a first opening;
A capacitor insulating film that covers the first transparent conductive film and has a second opening inside the first opening;
A second interlayer insulating film that covers the second opening and is patterned above each of the plurality of pixel TFTs;
A second transparent electrode formed in contact with the second interlayer insulating film and the capacitor insulating film and connected to the drain electrode through a contact hole formed in the planarizing film and the second interlayer insulating film; A conductive film;
A storage capacitor formed of the first transparent conductive film, a laminate of the capacitive insulating film and the second transparent conductive film structure,
Have
The semiconductor device according to claim 1, wherein the second interlayer insulating film is removed in a region where the storage capacitor is formed .
前記複数の画素TFT上に形成された平坦化膜と、
前記平坦化膜上に形成され、第1開口部を有する第1透明導電膜と、
前記第1透明導電膜を覆い、且つ前記第1開口部よりも内側に第2開口部を有する容量用絶縁膜と、
前記第2開口部を覆い、且つ前記複数の画素TFTの各々の上方にパターン形成された第2の層間絶縁膜と、
前記第2の層間絶縁膜及び前記容量用絶縁膜に接して形成され、前記平坦化膜及び前記第2の層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して前記ドレイン電極に接続された第2透明導電膜と、
前記第1透明導電膜、前記容量用絶縁膜及び前記第2透明導電膜を積層した構造からなる保持容量と、
を有し、
前記第1透明導電膜は前記第2透明導電膜と同一の材料で形成されたパッド電極を介して接地されており、
前記第2の層間絶縁膜は、前記保持容量が形成される領域では除去されていることを特徴とする半導体装置。 An active layer arranged in a matrix and having a source region and a drain region, a gate insulating film, a gate electrode, and a first interlayer insulating layer formed on the active layer, the gate insulating film, and the gate electrode A film, a source electrode formed on the first interlayer insulating film and connected to the source region, and a drain electrode formed on the first interlayer insulating film and connected to the drain region. A plurality of pixel TFTs;
A planarization film formed on the plurality of pixel TFTs;
A first transparent conductive film formed on the planarization film and having a first opening;
A capacitor insulating film that covers the first transparent conductive film and has a second opening inside the first opening;
A second interlayer insulating film covering the second opening and patterned over each of the plurality of pixel TFTs;
The second interlayer insulating film and formed in contact with the capacitor insulating film, the planarizing film and the second transparent connected to the drain electrode through a contact hole formed in the second interlayer insulating film A conductive film;
A storage capacitor formed of the first transparent conductive film, a laminate of the capacitive insulating film and the second transparent conductive film structure,
Have
The first transparent conductive film is grounded via a pad electrode formed of the same material as the second transparent conductive film ,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the second interlayer insulating film is removed in a region where the storage capacitor is formed .
前記複数の画素TFT上に形成され、落とし込み部を有する平坦化膜と、A planarization film formed on the plurality of pixel TFTs and having a drop portion;
前記平坦化膜上に形成され、第1開口部を有する第1透明導電膜と、A first transparent conductive film formed on the planarization film and having a first opening;
前記第1透明導電膜を覆い、且つ前記第1開口部よりも内側に第2開口部を有する容量用絶縁膜と、A capacitor insulating film that covers the first transparent conductive film and has a second opening inside the first opening;
前記第2開口部を覆い、前記落とし込み部中に形成され、且つ前記複数の画素TFTの各々の上方にパターン形成された第2の層間絶縁膜と、A second interlayer insulating film that covers the second opening, is formed in the drop-in portion, and is patterned above each of the plurality of pixel TFTs;
前記第2の層間絶縁膜及び前記容量用絶縁膜に接して形成され、前記落とし込み部中の前記第2の層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して、前記ドレイン電極に接続された第2透明導電膜と、A second layer connected to the drain electrode through a contact hole formed in contact with the second interlayer insulating film and the capacitor insulating film and formed in the second interlayer insulating film in the drop portion. A transparent conductive film;
前記第1透明導電膜、前記容量用絶縁膜及び前記第2透明導電膜を積層した構造からなる保持容量と、A storage capacitor having a structure in which the first transparent conductive film, the capacitor insulating film, and the second transparent conductive film are laminated;
を有し、Have
前記平坦化膜は、前記ドレイン電極上では除去されており、The planarizing film is removed on the drain electrode,
前記落とし込み部の開口幅と、前記第2開口部の開口幅は同一であり、The opening width of the drop-in part and the opening width of the second opening part are the same,
前記第2の層間絶縁膜は、前記保持容量が形成される領域では除去されていることを特徴とする半導体装置。The semiconductor device according to claim 1, wherein the second interlayer insulating film is removed in a region where the storage capacitor is formed.
前記平坦化膜は、樹脂材料からなることを特徴とする半導体装置。In any one of Claims 1 thru | or 3 ,
The semiconductor device , wherein the planarizing film is made of a resin material.
前記第2の層間絶縁膜は、樹脂材料からなることを特徴とする半導体装置。The semiconductor device according to claim 2, wherein the second interlayer insulating film is made of a resin material.
前記第2の層間絶縁膜は、遮光性を有する樹脂材料若しくは遮光性を有する樹脂材料と透明樹脂材料との積層構造からなることを特徴とする半導体装置。In any one of Claims 1 thru | or 4 ,
The second interlayer insulating film has a light shielding resin material or a laminated structure of a light shielding resin material and a transparent resin material.
前記下地膜上に活性層を形成し、
前記活性層上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成し、
前記活性層に不純物イオンを添加して、前記活性層中にソース領域及びドレイン領域を形成し、
前記活性層、前記ゲート絶縁膜及び前記ゲート電極上に、第1の層間絶縁膜を形成し、
前記第1の層間絶縁膜上に、前記ソース領域と接続されるソース電極を形成し、
前記第1の層間絶縁膜上に、前記ドレイン領域と接続されるドレイン電極を形成することにより、
マトリクス状に複数の画素TFTを形成する工程と、
前記複数の画素TFT上に平坦化膜を形成する工程と、
前記平坦化膜上に第1透明導電膜を形成し、前記第1透明導電膜に第1開口部を形成する工程と、
前記第1透明導電膜を覆うように容量用絶縁膜を形成し、前記容量用絶縁膜の一部を除去して、前記第1開口部よりも内側に第2開口部を形成する工程と、
前記第2開口部を覆う第2の層間絶縁膜を形成する工程と、
保持容量が形成される領域の前記第2の層間絶縁膜を除去して、前記複数の画素TFTのそれぞれの上方にパターン形成する工程と、
前記パターン形成された第2の層間絶縁膜及び前記平坦化膜に、前記ドレイン電極に達するコンタクトホールを形成する工程と、
前記容量用絶縁膜上に、前記コンタクトホールを介して前記ドレイン電極に接続された第2透明導電膜を形成する工程と、
を有し、
前記第1透明導電膜、前記容量用絶縁膜及び前記第2透明導電膜を積層した構造で前記保持容量が形成されることを特徴とする半導体装置の作製方法。 Form a base film on the substrate,
Forming an active layer on the base film;
Forming a gate insulating film on the active layer;
Forming a gate electrode on the gate insulating film;
Impurity ions are added to the active layer to form a source region and a drain region in the active layer,
Forming a first interlayer insulating film on the active layer, the gate insulating film and the gate electrode;
Forming a source electrode connected to the source region on the first interlayer insulating film;
By forming a drain electrode connected to the drain region on the first interlayer insulating film,
Forming a plurality of pixel TFTs in a matrix;
Forming a planarization film on the plurality of pixel TFTs;
Forming a first transparent conductive film on the planarizing film and forming a first opening in the first transparent conductive film;
A step of the first transparent conductive film to form a capacitor insulating film so as to cover the, by removing a portion of the capacitor insulating film, forming a second opening on the inner side than the first opening,
Forming a second interlayer insulating film covering the second opening;
Removing the second interlayer insulating film in a region where a storage capacitor is to be formed, and forming a pattern above each of the plurality of pixel TFTs;
Forming a contact hole reaching the drain electrode in the patterned second interlayer insulating film and the planarizing film;
Forming a second transparent conductive film connected to the drain electrode through the contact hole on the capacitor insulating film;
Have
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the storage capacitor is formed in a structure in which the first transparent conductive film, the capacitor insulating film, and the second transparent conductive film are stacked.
前記下地膜上に活性層を形成し、Forming an active layer on the base film;
前記活性層上にゲート絶縁膜を形成し、Forming a gate insulating film on the active layer;
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成し、Forming a gate electrode on the gate insulating film;
前記活性層に不純物イオンを添加して、前記活性層中にソース領域及びドレイン領域を形成し、Impurity ions are added to the active layer to form a source region and a drain region in the active layer,
前記活性層、前記ゲート絶縁膜及び前記ゲート電極上に、第1の層間絶縁膜を形成し、Forming a first interlayer insulating film on the active layer, the gate insulating film and the gate electrode;
前記第1の層間絶縁膜上に、前記ソース領域と接続されるソース電極を形成し、Forming a source electrode connected to the source region on the first interlayer insulating film;
前記第1の層間絶縁膜上に、前記ドレイン領域と接続されるドレイン電極を形成することにより、By forming a drain electrode connected to the drain region on the first interlayer insulating film,
マトリクス状に複数の画素TFTを形成する工程と、Forming a plurality of pixel TFTs in a matrix;
前記複数の画素TFT上に平坦化膜を形成する工程と、Forming a planarization film on the plurality of pixel TFTs;
前記平坦化膜上に第1透明導電膜を形成し、前記第1透明導電膜に第1開口部を形成する工程と、Forming a first transparent conductive film on the planarizing film and forming a first opening in the first transparent conductive film;
前記第1透明導電膜を覆うように容量用絶縁膜を形成し、前記容量用絶縁膜の一部を除去して、前記第1開口部よりも内側に第2開口部を形成する工程と、Forming a capacitor insulating film so as to cover the first transparent conductive film, removing a part of the capacitor insulating film, and forming a second opening inside the first opening;
前記容量用絶縁膜をマスクとして前記平坦化膜の一部を除去して、前記ドレイン電極に達する落とし込み部を形成する工程と、Removing a part of the planarization film using the capacitor insulating film as a mask to form a drop portion reaching the drain electrode;
前記第2開口部及び前記落とし込み部を覆う第2の層間絶縁膜を形成する工程と、Forming a second interlayer insulating film covering the second opening and the drop portion;
保持容量が形成される領域の前記第2の層間絶縁膜を除去して、前記複数の画素TFTのそれぞれの上方にパターン形成する工程と、Removing the second interlayer insulating film in a region where a storage capacitor is to be formed, and patterning over each of the plurality of pixel TFTs;
前記落とし込み部中の前記パターン形成された第2の層間絶縁膜に、前記ドレイン電極に達するコンタクトホールを形成する工程と、Forming a contact hole reaching the drain electrode in the patterned second interlayer insulating film in the drop portion;
前記容量用絶縁膜上に、前記コンタクトホールを介して前記ドレイン電極に接続された第2透明導電膜を形成する工程と、Forming a second transparent conductive film connected to the drain electrode through the contact hole on the capacitor insulating film;
を有し、Have
前記第1透明導電膜、前記容量用絶縁膜及び前記第2透明導電膜を積層した構造で前記保持容量が形成されることを特徴とする半導体装置の作製方法。A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the storage capacitor is formed in a structure in which the first transparent conductive film, the capacitor insulating film, and the second transparent conductive film are stacked.
前記平坦化膜は、樹脂材料からなることを特徴とする半導体装置の作製方法。In claim 7 or claim 8 ,
The planarization layer is a method for manufacturing a semiconductor device characterized by comprising a resin material.
前記第2の層間絶縁膜は、樹脂材料からなることを特徴とする半導体装置の作製方法。The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the second interlayer insulating film is made of a resin material.
前記第2の層間絶縁膜は、遮光性を有する樹脂材料若しくは遮光性を有する樹脂材料と透明樹脂材料との積層構造からなることを特徴とする半導体装置の作製方法。In any one of Claims 7 to 9 ,
The second interlayer insulating film, a method for manufacturing a semiconductor device characterized by a layered structure of the resin material and a transparent resin material having a resin material or a light-shielding property having a light shielding property.
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