JP3997979B2 - 電気光学装置用基板の製造方法及び電気光学装置用基板、、電気光学装置及び電子機器、並びに半導体装置用基板の製造方法及び半導体装置用基板 - Google Patents
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Description
以下では、本発明の実施の形態について図を参照しつつ説明する。以下の実施形態は、本発明の電気光学装置を液晶装置に適用したものである。
まず、本発明の電気光学装置に係る実施形態の全体構成について、図1及び図2を参照して説明する。ここに、図1は、TFTアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た電気光学装置の平面図であり、図2は、図1のH−H'断面図である。ここでは、電気光学装置の一例である駆動回路内蔵型のTFTアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置を例にとる。
以下では、本発明の本実施形態における電気光学装置の画素部における構成について、図3から図7を参照して説明する。ここに図3は、電気光学装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路であり、図4は、データ線、走査線、画素電極等が形成されたTFTアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図である。また、図5は、図4のうち特に蓄積容量の構成例を説明するために、該蓄積容量と一部の構成要素を抜き出して描いた平面図である。更に、図7は、図4のA−A´断面図である。尚、図7においては、各層・各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、該各層・各部材ごとに縮尺を異ならしめてある。
図3において、本実施形態における電気光学装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素には、それぞれ、画素電極9aと当該画素電極9aをスイッチング制御するためのTFT30とが形成されており、画像信号が供給されるデータ線6aが当該TFT30のソースに電気的に接続されている。データ線6aに書き込む画像信号S1、S2、…、Snは、この順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線6a同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。
以下では、上記データ線6a、走査線11a及びゲート電極3a、TFT30等による、上述のような回路動作が実現される電気光学装置の、具体的の構成について、図4乃至図6を参照して説明する。
まず、第1層には、例えば、Ti、Cr、W、Ta、Mo等の高融点金属のうちの少なくとも一つを含む、金属単体、合金、金属シリサイド、ポリシリサイド、これらを積層したもの、或いは導電性ポリシリコン等からなる走査線11aが設けられている。この走査線11aは、平面的にみて、図4のX方向に沿うように、ストライプ状にパターニングされている。より詳しく見ると、ストライプ状の走査線11aは、図4のX方向に沿うように延びる本線部と、データ線6a或いは容量配線400が延在する図4のY方向に延びる突出部とを備えている。尚、隣接する走査線11aから延びる突出部は相互に接続されることはなく、したがって、該走査線11aは1本1本分断された形となっている。
次に、第2層として、ゲート電極3aを含むTFT30が設けられている。TFT30は、図7に示すように、LDD(Lightly Doped Drain)構造を有しており、その構成要素としては、上述したゲート電極3a、例えばポリシリコン膜からなりゲート電極3aからの電界によりチャネルが形成される半導体層1aのチャネル領域1a´、ゲート電極3aと半導体層1aとを絶縁するゲート絶縁膜を含む絶縁膜2、半導体層1aにおける低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1c並びに高濃度ソース領域1d及び高濃度ドレイン領域1eを備えている。
以上説明した走査線11aの上、かつ、TFT30の下には、例えばシリコン酸化膜等からなる下地絶縁膜12が設けられている。下地絶縁膜12は、走査線11aからTFT30を層間絶縁する機能のほか、TFTアレイ基板10の全面に形成されることにより、TFTアレイ基板10の表面研磨時における荒れや、洗浄後に残る汚れ等で画素スイッチング用のTFT30の特性変化を防止する機能を有する。
さて、前述の第2層に続けて第3層には、蓄積容量70が設けられている。蓄積容量70は、TFT30の高濃度ドレイン領域1e及び画素電極9aに接続された画素電位側容量電極としての下部電極71と、固定電位側容量電極としての容量電極300とが、誘電体膜75を介して対向配置されることにより形成されている。本実施形態に係る蓄積容量70は、図4及び図5の平面図を見るとわかるように、画素電極9aの形成領域にほぼ対応する光透過領域には至らないように形成されているため(換言すれば、遮光領域内に収まるように形成されているため)、電気光学装置全体の画素開口率は比較的大きく維持され、これにより、より明るい画像を表示することが可能となる。
蓄積容量70の幅に与える影響が無視できなくなる。このような場合に、後退距離dが1μm以上あれば、開口率の低下が顕著となる。
以上説明したTFT30ないしゲート電極3a及び中継電極719の上、かつ、蓄積容量70の下には、例えば、NSG(ノンシリケートガラス)、PSG(リンシリケートガラス)、BSG(ボロンシリケートガラス)、BPSG(ボロンリンシリケートガラス)等のシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等、あるいは好ましくはNSGからなる第1層間絶縁膜41が形成されている。
さて、前述の第3層に続けて第4層には、データ線6aが設けられている。このデータ線6aは、例えば、図6に示すように、下層より順に、アルミニウムからなる層(図6における符号41A参照)、窒化チタンからなる層(図6における符号41TN参照)、窒化シリコン膜からなる層(図6における符号401参照)の三層構造を有する膜として形成されている。窒化シリコン膜は、その下層のアルミニウム層と窒化チタン層を覆うように少し大きなサイズにパターニングされている。
以上説明した蓄積容量70の上、かつ、データ線6aの下には、例えばNSG、PSG,BSG、BPSG等のシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等、あるいは好ましくはTEOSガスを用いたプラズマCVD法によって形成された第2層間絶縁膜42が形成されている。この第2層間絶縁膜42には、TFT30の高濃度ソース領域1dとデータ線6aとを電気的に接続する、前記のコンタクトホール81が開孔されているとともに、前記容量配線用中継層6a1と蓄積容量70の上部電極たる容量電極300とを電気的に接続するコンタクトホール801が開孔されている。さらに、第2層間絶縁膜42には、第2中継電極6a2と中継電極719とを電気的に接続するための、前記のコンタクトホール882が形成されている。
さて、前述の第4層に続けて第5層には、容量配線400が形成されている。この容量配線400は、平面的にみると、図4に示すように、図中X方向及びY方向それぞれに延在するように、格子状に形成されている。該容量配線400のうち図中Y方向に延在する部分については特に、データ線6aを覆うように、且つ、該データ線6aよりも幅広に形成されている。また、図中X方向に延在する部分については、後述の第3中継電極402を形成する領域を確保するために、各画素電極9aの一辺の中央付近に切り欠き部を有している。
以上説明した前述のデータ線6aの上、かつ、容量配線400の下には、NSG、PSG、BSG、BPSG等のシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等、あるいは好ましくは、TEOSガスを用いたプラズマCVD法で形成された第3層間絶縁膜43が形成されている。この第3層間絶縁膜43には、前記の容量配線400と容量配線用中継層6a1とを電気的に接続するためのコンタクトホール803、及び、第3中継電極402と第2中継電極6a2とを電気的に接続するためのコンタクトホール804がそれぞれ開孔されている。
最後に、第6層には、上述したように画素電極9aがマトリクス状に形成され、該画素電極9a上に配向膜16が形成されている。そして、この画素電極9a下には、NSG、PSG、BSG、BPSG等のシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等、あるいは好ましくはNSGからなる第4層間絶縁膜44が形成されている。この第4層間絶縁膜44には、画素電極9a及び前記の第3中継電極402間を電気的に接続するためのコンタクトホール89が開孔されている。画素電極9aとTFT30との間は、このコンタクトホール89及び第3中継層402並びに前述したコンタクトホール804、第2中継層6a2、コンタクトホール882、中継電極719、コンタクトホール881、下部電極71及びコンタクトホール83を介して、電気的に接続されることとなる。
以下では、上述した実施形態の電気光学装置の製造プロセスについて、図7乃至図11を参照して説明する。ここに図7乃至図11は、製造プロセスの各工程における電気光学装置の積層構造を、図6の断面図、及び図5のうち蓄積容量70を抜き出した平面図に関して、順を追って示す工程図である(前者は図中(a)に、後者は図中(b)に示されている。)。尚、以下においては、本実施形態において特徴的な蓄積容量70の製造工程について特に詳しく説明することとし、それ以前及び蓄積容量70形成後の製造工程の説明に関しては適宜省略することとする。
先ず、図7を参照して成膜工程について説明する。図7の工程においては、TFTアレイ基板10上に形成された第1層間絶縁膜41上に、蓄積容量70の下部電極71となる下部導電層71a、蓄積容量70の誘電体膜75となる中間層75a及び蓄積容量70の容量電極300となる上部導電層300aをこの順に積層する。
図7の成膜工程に続いて、図8のマスク形成工程が行われる。図8の工程においては、例えばレジストを上部導電層300a上の一面に形成した後にフォトリソグラフィ及びエッチングの手法によるパターニングによってマスク310を形成する。マスク310は、図8(a)及び図8(b)に示すように、上部導電層300a上に、上部電極300の平面形状に対応する平面パターンとして形成される。
図8のマスク形成工程に続いて、図9のパターニング工程が行われる。このパターニング工程においては、上部導電層300a、中間層75a及び下部導電層71aにマスク310を介しての一括エッチングを施し、容量電極300、誘電体層75及び下部電極71を一度にパターン形成する。エッチングには、ポリシリコン用エッチングガスを用いたドライエッチング、より具他的には、誘導結合プラズマ(Inductively Coupled Plasma etching:ICP)エッチングなどを行うとよい。エッチングガスには、ここでは塩素(Cl2)と臭化水素(HBr)とが混合されたポリシリコン用エッチングガスを用いる。但し、エッチングガス種は、上記具体例以外のものでもよい。また、ドライエッチングだけでなく、ウエットエッチングを用いるようにしても構わない。
(マスク剥離工程)
図9のパターニング工程に続いて、図11のマスク剥離工程が行われる。図11の工程においてマスク310が剥離されると、下部電極71、誘電体膜75及び容量電極300がこの順に積層された蓄積容量70が完成する。
ここで、第1実施形態の変形例について説明する。以下の変形例では、第1実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。
この変形例では、蓄積容量70のパターニング工程中に、エッチングと平行してマスク310の平面形状が小さくなるようにマスク310を後退させるマスク後退工程を行う。より具体的には、酸素プラズマによるクリーニング処理(所謂“O2クリーニング”)によって、図9に示すマスク310の輪郭をその周囲に渡って等距離に後退させ、マスク311とする。これにより、マスク311の輪郭は、上部導電層301aの輪郭より後退したものとなる。
第1実施形態では、蓄積容量70のパターニング工程を一括エッチングにより行うものとしたが、中間層75aのエッチングガス種のみ変えるようにしてもよい。一般に、中間層75aのエッチングレートは、導電層用の(例えば、第1実施形態ではポリシリコン用の)エッチングガスに対しては導電層と比べて桁違いに低い。そこで、いくら中間層75aの膜厚が薄くとも、この部分におけるエッチング過程の進行が遅くなるようであれば、一括エッチングではなく、中間層75a用のエッチングガスを用いてエッチングする方がむしろ効率がよい。また、エッチングガスを複数種導入することができるチャンバを用いるようにすれば、こうした場合でも、パターニング工程の全体を同一装置、同一チャンバにて行うことができる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。尚、本実施形態については、第1実施形態と異なる部分について主に説明することとし、同様の構成要素には同一の符号を付してその説明を適宜省略する。
次に、以上詳細に説明した電気光学装置を各種の電子機器に適用される場合について説明する。
まず、この電気光学装置たる液晶装置をライトバルブとして用いたプロジェクタについて説明する。図16は、プロジェクタの構成例を示す平面図である。この図に示されるように、プロジェクタ1100内部には、ハロゲンランプ等の白色光源からなるランプユニット1102が設けられている。このランプユニット1102から射出された投射光は、ライトガイド1104内に配置された4枚のミラー1106および2枚のダイクロイックミラー1108によってRGBの3原色に分離され、各原色に対応するライトバルブとしての液晶装置1110R、1110Bおよび1110Gに入射される。液晶装置1110R、1110Bおよび1110Gの構成は、上述した電気光学装置と同等であり、画像信号処理回路から供給されるR、G、Bの原色信号でそれぞれ駆動されるものである。そして、これらの液晶装置によって変調された光は、ダイクロイックプリズム1112に3方向から入射される。このダイクロイックプリズム1112においては、RおよびBの光が90度に屈折する一方、Gの光が直進する。したがって、各色の画像が合成される結果、投射レンズ1114を介して、スクリーン等にカラー画像が投写されることとなる。
次に、この電気光学装置たる液晶装置を、モバイル型のパーソナルコンピュータに適用した例について説明する。図17は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。図において、コンピュータ1200は、キーボード1202を備えた本体部1204と、液晶表示ユニット1206とから構成されている。この液晶表示ユニット1206は、先に述べた電気光学装置にバックライトを付加することにより構成されている。
さらに、この電気光学装置たる液晶装置を、携帯電話に適用した例について説明する。図18は、この携帯電話の構成を示す斜視図である。図において、携帯電話1300は、複数の操作ボタン1302とともに、反射型の液晶装置1005を備えるものである。この反射型の液晶装置1005にあっては、必要に応じてその前面にフロントライトが設けられる。
Claims (16)
- 基板上に容量を備えた電気光学装置用基板の製造方法であって、
前記基板上に、前記容量の下部電極となる下部導電層、前記容量の誘電体膜となる中間層及び前記容量の上部電極となる上部導電層をこの順で積層すると共に、前記下部導電層を前記上部導電層の構成材料に比べて所定種類のエッチング剤に対するエッチングレートが低い材料で形成する層形成工程と、
前記上部導電層上に所定平面パターンを有するマスクを形成するマスク形成工程と、
少なくとも前記上部導電層及び前記下部導電層については前記エッチング剤を用い、前記マスクを介してのエッチングにより前記上部導電層、前記中間層及び前記下部導電層をパターニングするパターニング工程と、
前記マスクを剥離する剥離工程と
を備えたことを特徴とする電気光学装置用基板の製造方法。 - 前記パターニング工程におけるエッチングは、前記上部導電層、前記中間層及び前記下部導電層の一括エッチングであることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置用基板の製造方法。
- 前記パターニング工程におけるエッチングは、前記中間層をエッチングする際に、前記エッチング剤と異なるエッチング剤を用いて行なわれることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置用基板の製造方法。
- 前記パターニング工程中に、前記エッチングと並行して前記マスクの平面形状が小さくなるように前記マスクを後退させるマスク後退工程を更に備えたことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の電気光学装置用基板の製造方法。
- 前記マスク後退工程は、前記基板上における前記マスクの輪郭をその周囲に渡って等距離に後退させることを特徴とする請求項4に記載の電気光学装置用基板の製造方法。
- 前記上部導電層と前記下部導電層とは、同一組成の材料からなる、ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の電気光学装置用基板の製造方法。
- 基板上に容量を備えた電気光学装置用基板の製造方法であって、
前記基板上に、前記容量の下部電極となる下部導電層、前記容量の誘電体膜となる中間層及び前記容量の上部電極となる上部導電層をこの順に積層すると共に、前記中間層を前記下部導電層及び前記上部導電層の構成材料よりも所定種類のエッチング剤に対するエッチングレートが低い材料で形成する層形成工程と、
前記上部導電層上に所定平面パターンを有するマスクを形成するマスク形成工程と、
前記マスクを介しての前記エッチング剤を用いたエッチングにより、前記上部導電層、前記中間層及び前記下部導電層を一括してパターニングする一括パターニング工程と、
前記マスクを剥離する剥離工程と
を備えたことを特徴とする電気光学装置用基板の製造方法。 - 更に、前記層形成工程において、前記下部導電層を前記上部導電層の構成材料に比べて所定種類のエッチング剤に対するエッチングレートが低い材料で形成する
ことを特徴とする請求項7に記載の電気光学装置用基板の製造方法。 - 基板上に容量を備えた電気光学装置用基板であって、
前記基板上に、下から順に積層された、
前記容量の下部電極となる下部導電層と、
前記容量の誘電体膜となり所定種類のエッチング剤に対するエッチングレートが前記下部導電層の構成材料より低い材料の中間層と、
前記容量の上部電極となり前記所定種類のエッチング剤に対するエッチングレートが前記下部導電層の構成材料より高い材料の上部導電層と、が設けられ、
前記下部導電層、前記中間層及び前記上部導電層は、前記エッチング剤によるエッチングにより一括してパターニングされて形成されていることを特徴とする電気光学装置用基板。 - 請求項9に記載の電気光学装置用基板を備えたことを特徴とする電気光学装置。
- 前記下部電極に接続されると共に、前記基板上における画像表示領域に複数配列された画素電極と、前記下部電極の下層側に層間絶縁膜を介して形成されると共に、そのソース又はドレインが前記層間絶縁膜に開口されたコンタクトホールを介して前記下部電極に接続された薄膜トランジスタとを更に備えており、
前記容量は、前記画像表示領域内において各画素の非開口領域内に配置されていることを特徴とする請求項10に記載の電気光学装置。 - 前記誘電体膜は、窒化膜又は酸窒化膜を含むことを特徴とする請求項11に記載の電気光学装置。
- 請求項10から12のいずれか一項に記載の電気光学装置を具備してなることを特徴とする電子機器。
- 基板上に容量を備えた半導体装置用基板の製造方法であって、
前記基板上に、前記容量の下部電極となる下部導電層、前記容量の誘電体膜となる中間層及び前記容量の上部電極となる上部導電層をこの順で積層すると共に、前記下部導電層を前記上部導電層の構成材料に比べて所定種類のエッチング剤に対するエッチングレートが低い材料で形成する層形成工程と、
前記上部導電層上に所定平面パターンを有するマスクを形成するマスク形成工程と、
少なくとも前記上部導電層及び前記下部導電層については前記エッチング剤を用い、前記マスクを介してのエッチングにより前記上部導電層、前記中間層及び前記下部導電層をパターニングするパターニング工程と、
前記マスクを剥離する剥離工程と
を備えたことを特徴とする半導体装置用基板の製造方法。 - 基板上に容量を備えた半導体装置用基板の製造方法であって、
前記基板上に、前記容量の下部電極となる下部導電層、前記容量の誘電体膜となる中間層及び前記容量の上部電極となる上部導電層をこの順に積層すると共に、前記中間層を前記下部導電層及び前記上部導電層の構成材料よりも所定種類のエッチング剤に対するエッチングレートが低い材料で形成する層形成工程と、
前記上部導電層上に所定平面パターンを有するマスクを形成するマスク形成工程と、
前記マスクを介しての前記エッチング剤を用いたエッチングにより、前記上部導電層、前記中間層及び前記下部導電層を一括してパターニングする一括パターニング工程と、
前記マスクを剥離する剥離工程と
を備えたことを特徴とする半導体装置用基板の製造方法。 - 請求項14又は請求項15に記載の半導体装置用基板の製造方法によって製造された半導体装置用基板であって、
前記基板上に、前記下部電極、前記誘電体膜及び前記上部電極がこの順に積層されており、
前記上部電極は、前記誘電体膜と比べて平面形状が小さいことを特徴とする半導体装置用基板。
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