JP4329445B2 - 電気光学装置並びに電子機器 - Google Patents
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Description
また、本発明の他の電気光学装置は、基板上に、データ線と、前記データ線と交差する方向に延びる走査線と、前記走査線と電気的に接続される半導体層の薄膜トランジスタと、前記データ線と電気的に接続される画素電極と、前記データ線、前記走査線、前記薄膜トランジスタ及び前記画素電極のうち任意の二つの間の少なくとも一つに配置された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜の一部として含まれ又は該層間絶縁膜の表面の側に配置されたパッシベーション膜と、前記薄膜トランジスタ及び前記画素電極に電気的に接続された保持容量と、該保持容量に固定電位を供給する容量配線と、からなる積層構造が構築されてなり、前記積層構造は、前記基板の表面に遠い側から順に、前記画素電極、前記層間絶縁膜としての上層側第1の層間絶縁膜、前記容量配線、前記層間絶縁膜としての下層側第1の層間絶縁膜、前記データ線、前記層間絶縁膜としての第2の層間絶縁膜、前記保持容量、前記層間絶縁膜としての第3の層間絶縁膜、及び、前記薄膜トランジスタという積層構造部分を含み、前記パッシベーション膜は、BSG(Boron Silicate Glass)酸化膜又はPSG(Phosphorus Silicate Glass)酸化膜を含み、且つ、前記上層側第1の層間絶縁膜の表面、前記下層側第1の層間絶縁膜の表面、第2の層間絶縁膜の表面及び前記第3の層間絶縁膜の表面の少なくとも二つ以上に配置されていることを特徴とする。
また、本願発明の他の電気光学装置の製造方法は、基板上に、一定の方向に延びるデータ線及び該データ線に交差する方向に延びる走査線と、前記走査線により走査信号が供給される半導体層を含む薄膜トランジスタと、前記データ線により前記薄膜トランジスタを介して画像信号が供給される画素電極とからなる積層構造が構築されてなる電気光学装置の製造方法であって、前記データ線、前記走査線、前記薄膜トランジスタ及び前記画素電極の少なくとも一つの上に層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜の上にパッシベーション膜を形成する工程とを備えている。
以下では、本発明の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1から図4を参照して説明する。ここに図1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2及び図3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。なお、図2及び図3は、それぞれ、後述する積層構造のうち下層部分(図2)と上層部分(図3)とを分かって図示している。また、図4は、図2及び図3を重ね合わせた場合のA−A´断面図である。なお、図4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1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、具体的な構成について、図2乃至図4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2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2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2のY方向に延びる突出部とを備えている。なお、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4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。
前述の第2層に続けて第3層には、保持容量70が設けられている。保持容量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。この保持容量70によれば、画素電極9aにおける電位保持特性を顕著に高めることが可能となる。また、本実施形態に係る保持容量70は、図2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。
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、保持容量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。
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、図4に示すように、下層より順に、アルミニウムからなる層(図4における符号41A参照)、窒化チタンからなる層(図4における符号41TN参照)、窒化シリコン膜からなる層(図4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。
以上説明した保持容量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(Chemical Vapor Deposition)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と保持容量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。
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3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、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。
(パッシベーション膜の構成)
以上述べたような構成を備える電気光学装置において、本実施形態においては特に、TFT30、保持容量70及び画素電極9a等々の構成要素間に配置された各種の層間絶縁膜、とりわけ第4層間絶縁膜44に関して特徴がある。以下では、前述までに参照した各図及び図5を参照して、これについて詳述する。ここに図5は、後述するパッシベーション膜が備えられている場合と備えられていない場合とで当該電気光学装置の耐湿性がどれだけ向上するかを示すグラフである。
(パッシベーション膜の製造方法)
以上述べたようなパッシベーション膜501は、例えば図9及び図10に示すように製造される。ここに図9及び図10は、上記実施形態に係る電気光学装置の製造工程を、図4の視点において順を追って示す製造工程断面図である。なお、以下においては、主に、本発明に特別に関係のある第4層間絶縁膜44及びパッシベーション膜501の製造工程についてのみ説明することとする。また、図9及び図10においては、対向基板20側の構成についての図示は省略している。
以下では、前記の電気光学装置に係る実施形態の全体構成について、図11及び図12を参照して説明する。ここに、図11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12は、図11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。
次に、以上詳細に説明した電気光学装置をライトバルブとして用いた電子機器の一例たる投射型カラー表示装置の実施形態について、その全体構成、特に光学的な構成について説明する。ここに、図13は、投射型カラー表示装置の図式的断面図である。
41…第1層間絶縁膜、42…第2層間絶縁膜、43…第3層間絶縁膜、44…第4層間絶縁膜
Claims (6)
- 基板上に、データ線と、
前記データ線と交差する方向に延びる走査線と、
前記走査線と電気的に接続される半導体層の薄膜トランジスタと、
前記データ線と電気的に接続される画素電極と、
前記データ線、前記走査線、前記薄膜トランジスタ及び前記画素電極のうち任意の二つの間の少なくとも一つに配置された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜の一部として含まれ又は該層間絶縁膜の表面の側に配置されたパッシベーション膜と、
前記薄膜トランジスタ及び前記画素電極に電気的に接続された保持容量と、該保持容量に固定電位を供給する容量配線と、からなる積層構造が構築されてなり、
前記積層構造は、前記基板の表面に遠い側から順に、
前記画素電極、前記層間絶縁膜としての上層側第1の層間絶縁膜、前記容量配線、前記層間絶縁膜としての下層側第1の層間絶縁膜、前記データ線、前記層間絶縁膜としての第2の層間絶縁膜、前記保持容量、前記層間絶縁膜としての第3の層間絶縁膜、及び、前記薄膜トランジスタという積層構造部分を含み、
前記パッシベーション膜は、BSG(Boron Silicate Glass)酸化膜又はPSG(Phosphorus Silicate Glass)酸化膜を含み、且つ、前記上層側第1の層間絶縁膜の表面、前記下層側第1の層間絶縁膜の表面、第2の層間絶縁膜の表面及び前記第3の層間絶縁膜の表面の少なくとも二つ以上に配置されていることを特徴とする記載の電気光学装置。 - 前記パッシベーション膜の厚さは、10〔nm〕以上、100〔nm〕以下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。
- 前記BSG膜のB(ボロン)の含有量は、1〔wt/%〕以上、7〔wt/%〕以下であることを特徴とする請求項1乃至2のいずれか一項に記載の電気光学装置。
- 前記上層側第1の層間絶縁膜の表面及び前記下層側第1の層間絶縁膜の表面は、平坦化処理を受けており、
戦記パッシベーション膜は、これら上層側第1の層間絶縁膜の表面及び下層側第1の層間絶縁膜の表面に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。 - 前記第2の層間絶縁膜及び前記第3の層間絶縁膜を貫き、前記画素電極及び前記薄膜トランジスタを電気的に接続するためのコンタクトホールを更に備えてなり、
前記パッシベーション膜は、前記第3の層間絶縁膜の表面には配置されていないことを特徴とする請求項1又は4に記載の電気光学装置。 - 請求項1乃至5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。
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