JP4876798B2 - 電気光学装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、絶縁膜を介して配設されている第１配線膜と第２配線膜とを電気的に直接接続させるようにした電気光学装置の製造方法、電気光学装置、及び電子機器に関する。

従来、この種の電気光学装置では、高集積化を実現するために基板上に形成する配線の多層化が行なわれている。多層構造を有する電気光学装置の基板では、層間絶縁膜を介して配設される上下の配線パターンを電気的に接続する場合、通常は層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、このコンタクトホールを介して上下の配線パターンを電気的に接続するようにしている。

例えば、一方の基板に形成された画素電極と他方の基板に形成された対向電極とが、液晶層を挟んで対向配置されている液晶装置では、一方の基板に形成されている複数の画素電極の下層にデータ線と走査線がマトリックス状に配列されており、これらの交差する領域に対応して薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）が形成されている。このＴＦＴを構成する半導体層はゲート絶縁膜に覆われている。更に、このゲート絶縁膜上にゲート電極が形成され、このゲート電極を覆うように層間絶縁膜が形成されている。又、半導体層の下側に下地絶縁膜を介して走査線が配設されている。そして、この走査線とゲート電極とが下地絶縁膜、ゲート絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して電気的に接続されている。

この各絶縁膜は、例えば特許文献１（特開２００５−２３６０６３号公報）に開示されているようなプラズマＣＶＤ装置等を用いて成膜される。そして、所定に成膜された各絶縁膜にフォトリソグラフィ及びエッチング処理によりコンタクトホールを形成し、ゲート絶縁膜上に成膜するゲート電極用の薄膜を、コンタクトホール内に成膜させることで、走査線とゲート電極とを電気的に接続させる。
特開２００５−２３６０６３号公報

しかし、上述したように、基板上に多層構造の配線を形成する場合、層間絶縁膜を介して上下に配線パターンを形成する必要があるため、層間絶縁膜を成膜した後、コンタクトホールを形成して上下の配線パターンを電気的に接続する必要があった。

従って、層間絶縁膜を成膜した後にコンタクトホールを形成する工程が必要となり、その分、製造工数が多くなり、生産効率の向上を実現する上で支障をきたしてしまう。

本発明は、上記事情に鑑み、コンタクトホールの形成工程を省略し、製造プロセスの簡素化を実現して生産効率の向上を図ることのできる電気光学装置の製造方法、電気光学装置、及び電子機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明の電気光学装置の製造方法は、基板上に第１配線膜を形成する第１配線膜形成工程と、前記第１配線膜上に絶縁膜を成膜する絶縁膜成膜工程と、前記絶縁膜上に第２配線膜を形成する第２配線膜形成工程とを備え、前記絶縁膜成膜工程において、前記第１配線膜の上面及び側面の一部からなる稜部が露呈するように、該第１配線膜の上面及び側面の他部に、前記絶縁膜を前記第１配線膜の膜厚よりも薄く成膜し、前記第２配線膜形成工程において、前記第１配線膜の稜部と接するように前記第２配線膜を形成することを特徴とする。
また、前記第１配線膜形成工程において、薄膜トランジスタのゲート電極を形成し、前記第２配線膜形成工程において、前記ゲート電極と電気的に接続されるように走査線を形成することを特徴とする。

このような構成では、第１配線膜と第２配線膜との間に形成される絶縁膜を成膜するに際し、この絶縁膜に非成膜領域を設けるようにしたので、この絶縁膜上に第２配線膜を成膜するだけで、当該第１配線膜と第２配線膜とを電気的に接続させることができ、その分、製造工程を省略することができる。その結果、製造プロセスの簡素化が実現され、生産効率を向上させることができる。

また、前記絶縁膜成膜工程では、前記絶縁膜をプラズマＣＶＤ装置を用いて成膜することを特徴とする。

このような構成では、絶縁膜をプラズマＣＶＤ装置を用いて成膜することで、絶縁膜に非成膜領域を容易に設定することが出来る。

また、前記絶縁膜成膜工程では、前記絶縁膜の膜厚を少なくとも前記第１配線膜の膜厚よりも薄く成膜してもよい。

このような構成では、絶縁膜成膜工程において、絶縁膜の膜厚を少なくとも第１配線膜の膜厚よりも薄く成膜することで、第１の絶縁膜の膜厚との間で段差が生じ、この段差により、絶縁膜に対して非成膜領域を容易に設定することが出来る。

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。

［第１実施形態］
図１は本発明の電気光学装置の一実施形態である液晶装置を各構成要素とともに対向基板側から見た平面図、図２は図１のＨ−Ｈ’断面図、図３は液晶装置における半導体層、ゲート電極、データ線、画素電極等が形成されたＴＦＴ基板の相隣接する複数の画素群を示す要部拡大平面図、図４は図３のＡ−Ａ’断面に相当する液晶装置の断面図である。尚、以下においては、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示して説明する。

図１、図２に示すように、液晶装置は、ＴＦＴ基板１０と、これに対向配置される対向基板２０とを有し、両基板１０，２０の対向面間の画像表示領域１０ａの周囲に設けたシール領域がシール材５２を介して貼り合わされている。更に、この両基板１０，２０の対向面間とシール材５２とで囲まれた領域内に液晶５０が封入されている。対向基板２０の４隅には、上下導通材１０６が設けられており、ＴＦＴ基板１０に設けられた上下導通端子１０７と対向基板２０に設けられた対向電極２１との間で電気的に導通されている。

又、シール材５２が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域１０ａを規定する遮光性の周辺遮光膜５３が対向基板２０側に設けられている。尚、周辺遮光膜５３はＴＦＴ基板１０側に設けても良いことは云うまでもない。又、画像表示領域の周辺に広がる周辺領域のうち、シール材５２が配置されたシール領域の外側部分には、データ線駆動回路１０１及び外部回路接続端子１０２がＴＦＴ基板１０の一辺に沿って設けられており、走査線駆動回路１０４が、この一辺に隣接する２辺に沿って設けられている。更に、ＴＦＴ基板１０の残る一辺には、画像表示領域１０ａの両側に設けられた走査線駆動回路１０４間を電気的に接続するための複数の配線１０５が設けられている。尚、走査線駆動回路１０４、及び配線１０５は、シール材５２の内側の周辺遮光膜５３に対向する位置に配設されている。

更に、ＴＦＴ基板１０上には、画素スイッチング用のＴＦＴや走査線、データ線等の配線が形成された後の画素電極９ａ上に配向膜１６が形成されている。他方、対向基板２０上には、対向電極２１の他、最上層部分に配向膜２２が形成されており、これら一対の配向膜１６，２２間で、所定の配向状態が設定される。

図３、図４に示すように、ＴＦＴ基板１０には、下地絶縁膜１２，第１〜第４の層間絶縁膜４１〜４４が積層されている。又、下地絶縁膜１２と第１の層間絶縁膜４１との間に、半導体層１ａ〜１ｅ、第１配線膜としてのゲート電極３ａ及びゲート絶縁膜２を含むＬＤＤ(Lightly Doped Drain)構造のＴＦＴ３０が形成されている。

更に、第１の層間絶縁膜４１と第２の層間絶縁膜４２との間に、蓄積容量７０が形成されている。蓄積容量７０は、下部電極７１と上部電極である容量電極３００との間に、誘電体７５ａ，７５ｂからなる二層構造の誘電体膜７５を挟んで形成されている。尚、図中、符号８１，８３はコンタクトホール、６ａはデータ線である。

又、ＴＦＴ基板１０と下地絶縁膜１２との間に下側遮光層１１０ａが形成されている。下側遮光層１１０ａは、画素電極９ａの周囲を略埋めるような格子状に形成されており、この下側遮光層１１０ａにより下側からＴＦＴ３０に入射しようとする光が遮られて、ＴＦＴ３０の半導体層１ａ〜１ｅにおける光リーク電流の発生が抑制される。

又、第１層間絶縁膜４１は、下層絶縁膜４１ａと上層絶縁膜４１ｂとの二層構造を有しており、この両絶縁膜４１ａ，４１ｂ間に、第２配線膜としての走査線１１ａが形成されている。この走査線１１ａは、平面的には、図３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と共に、データ線６ａに沿って図３のＹ方向に延びる突出部を有しており、走査線１１ａとデータ線６ａとの交差する位置にゲート電極３ａが対向配設されている。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、各走査線１１ａは１本１本分断されている。

走査線１１ａは、それに対向配設されているゲート電極３ａに対して電気的に接続されており、従って、同一行に存在するＴＦＴ３０のＯＮ・ＯＦＦを一斉に制御することになる。

本形態では、走査線１１ａが下層絶縁膜４１ａを介してゲート電極３ａの上層に配設されている。このゲート電極３ａと走査線１１ａとはコンタクトホールを介することなく、直接電気的に接続されている。以下、ゲート電極３ａと走査線１１ａとの接続関係について説明する。

図５に示すように、ゲート電極３ａを覆う下層絶縁膜４１ａは、成膜の際にゲート電極３ａの、走査線１１ａに対する接続部位としての稜部３ｂに対応する位置に非成膜領域４１ａａが設けられている。この下層絶縁膜４１ａは、HDP-CVD（高密度プラズマCVD）装置を用いて成膜され、非成膜領域４１ａａは成膜時に膜形成されなかった部位で形成される。尚、このHDP-CVD装置については、上述した特許文献１（特開２００５−２３６０６３号公報）に詳述されているため、ここでの説明は省略する。

実験によれば、HDP-CVD装置を用いて下層絶縁膜４１ａとなる絶縁層を成膜するに際し、その膜厚を少なくともゲート電極３ａの膜厚よりも薄く設定した場合、ゲート電極３ａの稜部３ｂとの段差ｔにより当該稜部３ｂに対する下層絶縁膜４１ａの付き回り性が低下し、稜部３ｂに対する下層絶縁膜４１ａの成膜が不完全となる現象が確認された。この現象によれば、下層絶縁膜４１ａはゲート電極３ａの稜部３ｂに対応する部位付近に非成膜領域４１ａａが形成され、この非成膜領域４１ａａから稜部３ｂが露呈される。稜部３ｂを下層絶縁膜４１ａからどの程度露呈させるか、換言すれば、非成膜領域４１ａａをどの範囲まで形成するかは、下層絶縁膜４１ａの膜厚、すなわち段差ｔを調整することで設定することが出来る。

従って、成膜時において下層絶縁膜４１ａの膜厚を調整するだけで、この下層絶縁膜４１ａに非成膜領域４１ａａを形成させることができ、その後のコンタクトホールを形成するためのエッチングプロセスを省略することが出来る。

本形態では、下層絶縁膜４１ａの上層に走査線１１ａを形成するようにしたので、下層絶縁膜４１ａ上に走査線１１ａとなる導電層を成膜するだけで、非成膜領域４１ａａを介して走査線１１ａとゲート電極３ａとを電気的に接続させることができる。その結果、下層絶縁膜４１ａにゲート電極３ａと走査線１１ａとを電気的に接続させるためのコンタクトホールの形成工程が不要となり、その分、製造プロセスを簡略化することが出来る。尚、上層絶縁膜４１ｂはHDP-CVD装置に限らず、成膜時の膜厚を調整することで非成膜領域４１ａａが形成されるものであれば、他の成膜装置を用いて成膜しても良い。

（製造プロセス）
次に、上述したような構成を有する液晶装置の、特に、ＴＦＴ基板１０上に形成する下層絶縁膜４１ａ〜第１の層間絶縁膜４１の製造プロセスについて、図６に示す工程断面図に従って説明する。図６には下地絶縁膜１２から第１の層間絶縁膜４１までの拡大断面が示されている。尚、図６に示す部位以外の製造プロセスは公知であるため説明を省略する。

図６において、先ず工程（ａ）に示すように、ＴＦＴ基板１０（図３参照）上に下地絶縁膜１２、ＴＦＴ３０、及びこのＴＦＴ３０を覆うゲート絶縁膜２を所定に形成した後、このゲート絶縁膜２上に、第１配線膜形成工程としてゲート電極３ａをフォトリソグラフィ及びエッチングにより形成する。

次いで、工程（ｂ）に示すように、絶縁膜成膜工程として、ゲート絶縁膜２及びゲート電極３ａ上に、二層化されている第１の層間絶縁膜４１のうちの下層絶縁膜４１ａとなる絶縁層を、HDP-CVD装置を用いて成膜する。その際、下層絶縁膜４１ａとなる絶縁層の膜厚を、ゲート電極３ａの膜厚よりも薄く形成する。すると、下層絶縁膜４１ａとなる絶縁層の膜厚とゲート電極３ａの膜厚との段差ｔにより、ゲート電極３ａの稜部３ｂに成膜される下層絶縁膜４１ａとなる絶縁層の付き回り性が低下する。従って、当該部位の成膜が不完全となり、同図に一点鎖線で示すような、本来成膜されるべき絶縁層が不完全となり非成膜領域４１ａａが形成され、この非成膜領域４１ａａからゲート電極３ａの稜部３ｂが露呈される。

この非成膜領域４１ａａをどの程度の範囲にするか、換言すれば、ゲート電極３ａの稜部３ｂを下層絶縁膜４１ａからどの程度露呈させるかは、下層絶縁膜４１ａとなる絶縁層の膜厚、すなわち段差ｔを調整することで適宜設定することができる。そして、HDP-CVD装置を用いて成膜された絶縁層をフォトリソグラフィ及びエッチングすることで下層絶縁膜４１ａを形成する。

次いで、工程（ｃ）に示すように、第２配線膜形成工程として、下層絶縁膜４１ａ上に走査線１１ａとなる導電層を成膜する。すると、下層絶縁膜４１ａの非成膜領域４１ａａから露呈するゲート電極３ａの稜部３ｂに走査線１１ａとなる導電層が成膜されるため、この走査線１１ａとなる導電層の成膜工程において、当該走査線１１ａとなる導電層とゲート電極３ａとが電気的に接続される。従って、走査線１１ａとゲート電極３ａとを接続するためのコンタクトホールを下層絶縁膜４１ａに形成しておく必要がなく、その分、製造プロセスの簡略化が実現できる。

次いで、成膜された走査線１１ａとなる導電層を、フォトリソグラフィ及びエッチング処理することで走査線１１ａを形成する。

その後、工程（ｄ）に示すように、下層絶縁膜４１ａ及び走査線１１ａ上に、第１の層間絶縁膜４１を構成する上層絶縁膜４１ｂとなる絶縁層を成膜し、フォトリソグラフィ及びエッチング処理することで上層絶縁膜４１ｂを形成する。

尚、その後の蓄積容量７０や第２〜第４の層間絶縁膜４２〜４４等、最上層の配向膜１６の形成に至るまでの製造プロセスは、従来と同じであるため説明を省略する。

このように、本形態では、走査線１１ａをゲート電極３ａの上層側に下層絶縁膜４１ａを介して形成すると共に、下層絶縁膜４１ａとなる絶縁層を、HDP-CVD装置を用いて成膜するに際し、この下層絶縁膜４１ａとなる絶縁層の膜厚を調整することで、ゲート電極３ａの稜部３ｂとの間に段差ｔを生じさせ、この段差ｔにより絶縁層の付き回り性を低下させることで、非成膜領域４１ａａを形成させるようにしたので、下層絶縁膜４１ａにコンタクトホールを形成することなく、走査線１１ａとゲート電極３ａとを電気的に直接接続させることができる。その結果、製造プロセスの簡素化を実現することができ、生産効率の向上を図ることが出来る。

尚、本発明は上述した実施形態に限るものではなく、層間絶縁膜を介して配設する配線は、上述したゲート電極３ａと走査線１１ａとに限らず、１つの層間絶縁膜を介して上層と下層とに配設されている配線どうしであれば、本発明を適用して、両配線を直接接続させることができる。すなわち、ＴＦＴ３０の下層に１つの層間絶縁膜を介してデータ線６ａを配設する構造とし、この層間絶縁膜をHDP-CVD装置を用い、膜厚を所定に調整して成膜することで、層間絶縁膜に非成膜領域を形成し、この非成膜領域からデータ線６ａの稜部を露呈させ、この稜部をＴＦＴ３０に接続させることでコンタクトホールの形成が不要となる。同様に、蓄積容量７０或いはデータ線６ａを１つの層間絶縁膜を介してＴＦＴ３０の下層に配設した場合も、この層間絶縁膜にコンタクトホールを形成することなく、ＴＦＴ３０と蓄積容量７０或いはデータ線６ａを直接接続させることが出来る。

（電子機器の実施形態）
次に、図７に示す投射型カラー表示装置の図式的断面図を参照して、上述した液晶装置をライトバルブとして用いた電子機器の一例であ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。

本実施形態における投射型カラー表示装置の一例である液晶プロジェクタ１１００は、駆動回路がＴＦＴ基板１０上に搭載された液晶装置を含む液晶モジュールを３個用意し、夫々ＲＧＢ用のライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂとして用いたプロジェクタとして構成されている。

液晶プロジェクタ１１００では、メタルハライドランプ等の白色光源のランプユニット１１０２から投射光が発せられると、３枚のミラー１１０６及び２枚のダイクロイックミラー１１０８によって、ＲＧＢの３原色に対応する光成分Ｒ、Ｇ、Ｂに分けられ、各色に対応するライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂに夫々導かれる。その際、特にＢ光は、長い光路による光損失を防ぐために、入射レンズ１１２２、リレーレンズ１１２３及び出射レンズ１１２４からなるリレーレンズ系１１２１を介して導かれる。そして、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂにより夫々変調された３原色に対応する光成分は、ダイクロイックプリズム１１１２により再度合成された後、投射レンズ１１１４を介してスクリーン１１２０にカラー画像として投射される。

本発明における電気光学装置は、ＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置以外に、パッシブマトリックス型の液晶装置、ＴＦＤ（薄型ダイオード）をスイッチング素子として備えた液晶装置であっても良い。

液晶装置を各構成要素とともに対向基板側から見た平面図 図１のＨ−Ｈ’断面図 液晶装置における半導体層、ゲート電極、データ線、画素電極等が形成されたＴＦＴ基板の相隣接する複数の画素群を示す要部拡大平面図 図３のＡ−Ａ’断面に相当する液晶装置の断面図 ＴＦＴとゲート電極と走査線との位置関係を示す部分斜視図 ＴＦＴ基板の製造プロセスを示す要部工程断面図 投射型カラー表示装置の図式的断面図

符号の説明

１ａ〜１ｅ…半導体層、２…ゲート絶縁膜、３ａ…ゲート電極、３ｂ…稜部、９ａ…画素電極、１０…ＴＦＴ基板、１１ａ…走査線、２０…対向基板、３０…ＴＦＴ、４１…第１の層間絶縁膜、４１ａ…下層絶縁膜、４１ａａ…非成膜領域、４１ｂ…上層絶縁膜、５０…液晶、７０…蓄積容量、ｔ…段差

Claims (3)

1. 基板上に第１配線膜を形成する第１配線膜形成工程と、
   前記第１配線膜上に絶縁膜を成膜する絶縁膜成膜工程と、
   前記絶縁膜上に第２配線膜を形成する第２配線膜形成工程とを備え、
   前記絶縁膜成膜工程において、前記第１配線膜の上面及び側面の一部からなる稜部が露呈するように、該第１配線膜の上面及び側面の他部に、前記絶縁膜を前記第１配線膜の膜厚よりも薄く成膜し、
   前記第２配線膜形成工程において、前記第１配線膜の稜部と接するように前記第２配線膜を形成することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
2. 前記第１配線膜形成工程において、薄膜トランジスタのゲート電極を形成し、
   前記第２配線膜形成工程において、前記ゲート電極と電気的に接続されるように走査線を形成することを特徴とする請求項１記載の電気光学装置の製造方法。
3. 前記絶縁膜成膜工程では、前記絶縁膜をプラズマＣＶＤ装置を用いて成膜することを特徴とする請求項１記載の電気光学装置の製造方法。

Images