JP6079163B2 - Electro-optical device, method of manufacturing electro-optical device, and electronic apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、電気光学装置、当該電気光学装置の製造方法、及び当該電気光学装置を搭載した電子機器に関する。 The present invention relates to an electro-optical device, a method for manufacturing the electro-optical device, and an electronic apparatus equipped with the electro-optical device.
電気光学装置の一例としての液晶装置は、一対の基板に液晶が挟持された構造を有し、一対の基板のうちの一方の基板は、薄膜トランジスター(Thin Film Transistor;以下TFTと略す)や画素電極などを備えた素子基板であり、他方の基板は、透光性を有する共通電極などを備えた対向基板である。 A liquid crystal device as an example of an electro-optical device has a structure in which liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates, and one of the pair of substrates is a thin film transistor (hereinafter abbreviated as TFT) or a pixel. The element substrate is provided with an electrode, and the other substrate is a counter substrate provided with a common electrode having translucency.
例えば、特許文献1に記載の液晶装置の素子基板では、TFT、層間絶縁膜、画素電極、絶縁膜、及び配向膜が、この順に積層されている。TFTと画素電極とは、層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して接続されている。コンタクトホールに起因して画素電極に生じた凹部は絶縁膜で覆われている。絶縁膜は、凹部に対応する位置に密閉された空洞を有するように形成されている。そして、絶縁膜に研磨処理(平坦化処理)を施すことで、配向膜と接する面が平坦になり、絶縁膜表面の凹凸に起因する配向ムラが抑制されている。 For example, in the element substrate of the liquid crystal device described in Patent Document 1, a TFT, an interlayer insulating film, a pixel electrode, an insulating film, and an alignment film are stacked in this order. The TFT and the pixel electrode are connected via a contact hole formed in the interlayer insulating film. A recess formed in the pixel electrode due to the contact hole is covered with an insulating film. The insulating film is formed to have a sealed cavity at a position corresponding to the recess. Then, by performing a polishing process (planarization process) on the insulating film, the surface in contact with the alignment film becomes flat, and uneven alignment due to unevenness on the surface of the insulating film is suppressed.
特許文献1に記載の液晶装置では、画素電極と配向膜との間に配置された絶縁膜は、画素電極と共通電極との間で液晶に印加される実効電圧を低下させるので、研磨後の絶縁膜の膜厚をより小さくする必要があるが、研磨処理で薄膜化できる膜厚に限界があった。詳しくは、絶縁膜を研磨処理で薄くしすぎると、上記空洞が露出し、空洞が露出した領域で液晶の配向状態が乱れるので、研磨処理で薄膜化できる膜厚に限界があった。すなわち、絶縁膜をより薄膜化するためには、凹部に対応する位置に形成される絶縁膜の空洞を、より小さくする必要があった。 In the liquid crystal device described in Patent Document 1, the insulating film disposed between the pixel electrode and the alignment film reduces the effective voltage applied to the liquid crystal between the pixel electrode and the common electrode. Although it is necessary to reduce the thickness of the insulating film, there is a limit to the thickness that can be reduced by polishing. Specifically, if the insulating film is made too thin by the polishing process, the cavities are exposed, and the alignment state of the liquid crystal is disturbed in the region where the cavities are exposed. Therefore, there is a limit to the film thickness that can be thinned by the polishing process. That is, in order to make the insulating film thinner, it is necessary to make the cavity of the insulating film formed at a position corresponding to the concave portion smaller.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]本適用例に係る電気光学装置の製造方法は、画素スイッチング素子と、前記画素スイッチング素子の上方に形成された導電膜と、コンタクトホールを有し前記導電膜の上方に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜の上方に形成された画素電極と、前記画素電極の上方に形成された第1の誘電体膜と、前記第1の誘電体膜の上方に形成された第2の誘電体膜と、を有し、前記コンタクトホールを介して前記画素スイッチング素子と前記画素電極とが電気的に接続された電気光学装置の製造方法であって、前記絶縁膜の上面の一部と前記絶縁膜の前記コンタクトホールが形成された側壁と前記コンタクトホールから露出した前記導電膜とを覆うように、前記コンタクトホールに対応する位置に第1の凹部を有する画素電極を形成する工程と、前記画素電極を覆い前記第1の凹部に対応する位置に密閉された第1の空洞を有する第1の誘電体膜を形成する工程と、前記第1の誘電体膜を薄膜化する平坦化処理を施し前記第1の空洞を露出させ第2の凹部を形成する工程と、薄膜化された前記第1の誘電体膜を覆い前記第2の凹部に対応する位置に密閉された第2の空洞を有する第2の誘電体膜を形成する工程と、を備えていることを特徴とする。 Application Example 1 A method for manufacturing an electro-optical device according to this application example includes a pixel switching element, a conductive film formed above the pixel switching element, a contact hole, and formed above the conductive film. An insulating film, a pixel electrode formed above the insulating film, a first dielectric film formed above the pixel electrode, and a second dielectric film formed above the first dielectric film. A part of the upper surface of the insulating film, wherein the pixel switching element and the pixel electrode are electrically connected to each other through the contact hole. Forming a pixel electrode having a first recess at a position corresponding to the contact hole so as to cover the sidewall of the insulating film in which the contact hole is formed and the conductive film exposed from the contact hole. Forming a first dielectric film covering the pixel electrode and having a first cavity sealed at a position corresponding to the first recess, and planarization for thinning the first dielectric film A step of exposing the first cavity to form a second recess, and a second cover covering the thinned first dielectric film and sealed at a position corresponding to the second recess. And a step of forming a second dielectric film having a cavity.
本発明によれば、絶縁膜のコンタクトホールが形成された側壁とコンタクトホールから露出した導電膜(コンタクトホールの側壁と底面)とを覆って画素電極を形成すると、画素電極のコンタクトホールに対応する位置に第1の凹部が形成される。そして、画素電極を第1の誘電体膜で覆うと、第1の凹部に対応する位置に密閉された第1の空洞が形成される。さらに、密閉された第1の空洞が露出するように第1の誘電体膜を薄膜化すると、第1の誘電体膜のコンタクトホールに対応する位置に第2の凹部が形成される。第2の凹部は第1の凹部の内側に配置されるので、第2の凹部の頂部の開口寸法は、第1の凹部の頂部の開口寸法よりも小さくなる。さらに、第1の誘電体膜を第2の誘電体膜で覆うと、第2の凹部に対応する位置に第2の空洞が形成される。第2の凹部の頂部の開口寸法は小さくなっているので、第2の凹部に対応する位置に形成される第2の空洞が第1の空洞に比べて小さくなり、第2の空洞の頂点(上端)の位置が第1の空洞の頂点(上端)の位置に比べて低くなる。
このように、凹部に対応する位置に空洞を有する誘電体膜は、誘電体膜を1層とした場合の空洞(第1の空洞)よりも、誘電体膜を2層とした場合の空洞(第2の空洞)のほうが、空洞の頂点(上端)の位置を低くすることができる。よって、誘電体膜を1層とした構成(特許文献1に記載の構成)よりも、誘電体膜を2層とした構成(本発明の構成)のほうが、誘電体膜の膜厚を小さくすることができる。すなわち、特許文献1に記載されている方法と比べて、画素電極上に積層される誘電体膜(第1の誘電体膜、第2の誘電体膜)を薄くできるので、画素電極から供給される表示信号の劣化(実効電圧の低下)を抑制することができる。
According to the present invention, when the pixel electrode is formed so as to cover the side wall in which the contact hole of the insulating film is formed and the conductive film exposed from the contact hole (the side wall and the bottom surface of the contact hole), it corresponds to the contact hole of the pixel electrode. A first recess is formed at the position. When the pixel electrode is covered with the first dielectric film, a sealed first cavity is formed at a position corresponding to the first recess. Further, when the first dielectric film is thinned so that the sealed first cavity is exposed, a second recess is formed at a position corresponding to the contact hole of the first dielectric film. Since the second recess is disposed inside the first recess, the opening size of the top of the second recess is smaller than the opening size of the top of the first recess. Further, when the first dielectric film is covered with the second dielectric film, a second cavity is formed at a position corresponding to the second recess. Since the opening size of the top of the second recess is small, the second cavity formed at a position corresponding to the second recess is smaller than the first cavity, and the apex of the second cavity ( The position of the upper end is lower than the position of the apex (upper end) of the first cavity.
Thus, the dielectric film having a cavity at a position corresponding to the concave portion has a cavity when the dielectric film has two layers (first cavity) rather than a cavity when the dielectric film has one layer (first cavity) ( The position of the apex (upper end) of the cavity can be lowered in the second cavity). Therefore, the thickness of the dielectric film is smaller in the configuration with two dielectric films (the configuration of the present invention) than in the configuration with one dielectric film (the configuration described in Patent Document 1). be able to. That is, compared with the method described in Patent Document 1, the dielectric films (first dielectric film and second dielectric film) stacked on the pixel electrode can be thinned, and thus supplied from the pixel electrode. Display signal deterioration (effective voltage drop) can be suppressed.
[適用例2]上記適用例に記載の電気光学装置の製造方法において、前記第1の誘電体膜を形成する工程及び前記第2の誘電体膜を形成する工程は、有機オキシシランを含む材料ガスを用いたプラズマCVDによってシリコン酸化膜を形成する工程であることが好ましい。 Application Example 2 In the method of manufacturing the electro-optical device according to the application example described above, the step of forming the first dielectric film and the step of forming the second dielectric film include a material gas containing organooxysilane It is preferable that the silicon oxide film be formed by plasma CVD using a silicon oxide film.
有機オキシシランを含む材料ガスを用いたプラズマCVDは、段差被覆性に優れた成膜方法であり、凹部の内側(側壁、底面)を、所定の膜厚で均一に覆うことができる。シリコン酸化膜(第1の誘電体膜)が、第1の凹部の内側を所定の膜厚で均一に覆うことによって、第1の凹部に対応する位置に、第1の空洞を容易に形成することができる。シリコン酸化膜(第2の誘電体膜)が、第1の空洞を開口することで形成された第2の凹部の内側を所定の膜厚で均一に覆うことによって、第2の凹部に対応する位置に、第2の空洞を容易に形成することができる。 Plasma CVD using a material gas containing organooxysilane is a film forming method having excellent step coverage, and can uniformly cover the inside (side wall, bottom surface) of the recess with a predetermined film thickness. The silicon oxide film (first dielectric film) uniformly covers the inside of the first recess with a predetermined film thickness, so that the first cavity is easily formed at a position corresponding to the first recess. be able to. The silicon oxide film (second dielectric film) uniformly covers the inside of the second recess formed by opening the first cavity with a predetermined film thickness, thereby corresponding to the second recess. The second cavity can be easily formed at the position.
[適用例3]上記適用例に記載の電気光学装置の製造方法において、前記第1の誘電体膜に平坦化処理を施す工程は、化学的機械的研磨または異方性ドライエッチングのいずれかの工程を備えていることが好ましい。 Application Example 3 In the method of manufacturing an electro-optical device according to the application example described above, the step of planarizing the first dielectric film is performed by either chemical mechanical polishing or anisotropic dry etching. It is preferable to provide the process.
第1の誘電体膜を平坦化処理で薄膜化(減膜)し、密閉された第1の空洞を露出(開口)させ、第2の凹部を形成する。第1の誘電体膜が、第1の誘電体膜の表面(第1の誘電体膜が形成された基板の表面)に直交する方向に加えて、第1の誘電体膜の表面に平行な方向も減膜されると、当該平行な方向の減膜によっても、第2の凹部の開口寸法(当該平行な方向の寸法)が大きくなる。よって、第2の凹部の開口寸法を小さくするためには、第1の誘電体膜に施す平坦化処理は、第1の誘電体膜の表面に平行な方向の減膜を抑制することが好ましい。化学的機械的研磨または異方性ドライエッチングでは、第1の誘電体膜の表面に直交する方向に減膜が進行し、第1の誘電体膜の表面に平行な方向の減膜が抑制される。従って、第1の誘電体膜に施す平坦化処理は、化学的機械的研磨または異方性ドライエッチングのいずれかの方法が好ましい。 The first dielectric film is thinned (thinned) by a flattening process to expose (open) the sealed first cavity to form a second recess. The first dielectric film is parallel to the surface of the first dielectric film in addition to the direction orthogonal to the surface of the first dielectric film (the surface of the substrate on which the first dielectric film is formed). When the film thickness is also reduced, the opening dimension of the second recess (the dimension in the parallel direction) is increased by the film reduction in the parallel direction. Therefore, in order to reduce the opening size of the second recess, it is preferable that the planarization treatment performed on the first dielectric film suppresses the film reduction in the direction parallel to the surface of the first dielectric film. . In chemical mechanical polishing or anisotropic dry etching, film thickness reduction proceeds in a direction perpendicular to the surface of the first dielectric film, and film thickness reduction in a direction parallel to the surface of the first dielectric film is suppressed. The Therefore, the planarization treatment applied to the first dielectric film is preferably a chemical mechanical polishing method or an anisotropic dry etching method.
[適用例4]上記適用例に記載の電気光学装置の製造方法において、前記第2の誘電体膜には、前記第2の空洞が露出しない範囲で前記第2の誘電体膜を薄膜化する第2の平坦化処理が施され、前記第2の平坦化処理は、研磨工程と前記研磨工程の後で研磨面をエッチングする工程とを備えていることが好ましい。 Application Example 4 In the method of manufacturing the electro-optical device according to the application example, the second dielectric film is thinned in the second dielectric film in a range where the second cavity is not exposed. It is preferable that a second planarization process is performed, and the second planarization process includes a polishing step and a step of etching the polished surface after the polishing step.
上記適用例に記載の電気光学装置の製造方法は、研磨工程と研磨面をエッチングする工程とを含んでいるので、研磨工程で生じた研磨面の微小なスクラッチ傷を、エッチングで低減することができる。すなわち、第2の誘電体膜の研磨面をより平滑な面に仕上げることができる。 Since the method of manufacturing the electro-optical device described in the above application example includes a polishing step and a step of etching the polishing surface, the fine scratches on the polishing surface generated in the polishing step can be reduced by etching. it can. That is, the polished surface of the second dielectric film can be finished to a smoother surface.
[適用例5]本適用例に係る電気光学装置の製造方法は、画素スイッチング素子と、前記画素スイッチング素子の上方に形成された導電膜と、コンタクトホールを有し前記導電膜の上方に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜の上方に形成された画素電極と、前記画素電極の上方に形成された第1の誘電体膜と、前記第1の誘電体膜の上方に形成された第2の誘電体膜と、を有し、前記コンタクトホールを介して前記画素スイッチング素子と前記画素電極とが電気的に接続された電気光学装置の製造方法であって、前記絶縁膜の上面の一部と前記絶縁膜の前記コンタクトホールが形成された側壁と前記コンタクトホールから露出した前記導電膜とを覆うように、前記コンタクトホールに対応する位置に第1の凹部を有する画素電極を形成する工程と、水素化ケイ素を含む材料ガスを用いたプラズマCVDによって前記画素電極を覆い前記第1の凹部に対応する位置に第2の凹部を有する前記第1のシリコン酸化膜を形成する工程と、有機オキシシランを含む材料ガスを用いたプラズマCVDによって前記第1のシリコン酸化膜を覆い前記第2の凹部に対応する位置に密閉された空洞を有する前記第2のシリコン酸化膜を形成する工程と、前記密閉された空洞が露出しない範囲で前記第2のシリコン酸化膜を薄膜化する平坦化処理を施す工程と、を備えていることを特徴とする。 Application Example 5 A method of manufacturing an electro-optical device according to this application example includes a pixel switching element, a conductive film formed above the pixel switching element, a contact hole, and formed above the conductive film. An insulating film, a pixel electrode formed above the insulating film, a first dielectric film formed above the pixel electrode, and a second dielectric film formed above the first dielectric film. A part of the upper surface of the insulating film, wherein the pixel switching element and the pixel electrode are electrically connected to each other through the contact hole. Forming a pixel electrode having a first recess at a position corresponding to the contact hole so as to cover the sidewall of the insulating film in which the contact hole is formed and the conductive film exposed from the contact hole. Forming the first silicon oxide film having a second recess at a position corresponding to the first recess by plasma CVD using a material gas containing silicon hydride and covering the pixel electrode; Forming the second silicon oxide film having a cavity sealed at a position corresponding to the second concave portion by covering the first silicon oxide film by plasma CVD using a material gas containing And a step of performing a flattening process for thinning the second silicon oxide film within a range in which the hollow is not exposed.
本適用例によれば、絶縁膜のコンタクトホールが形成された側壁とコンタクトホールから露出した導電膜(コンタクトホールの側壁と底面)とを覆って画素電極を形成し、画素電極のコンタクトホールに対応する位置に第1の凹部を形成する。画素電極を、水素化ケイ素を含む材料ガスを用いたプラズマCVDによって形成された第1のシリコン酸化膜で覆うと、第1の凹部に対応する位置に第2の凹部が形成される。水素化ケイ素を含む材料ガスを用いたプラズマCVDは、段差被覆性に劣る成膜方法であり、第1の凹部の頂上付近で膜厚が厚くなったオーバーハングが形成される。このオーバーハングによって、より小さな開口寸法の第2の凹部が形成される。さらに、第1のシリコン酸化膜を、有機オキシシランを含む材料ガスを用いたプラズマCVDによって形成された第2のシリコン酸化膜で覆うと、第2の凹部に対応する位置に密閉された空洞が形成される。有機オキシシランを含む材料ガスを用いたプラズマCVDは、水素化ケイ素を材料とガスとする場合と比べて段差被覆性に優れ、第2の凹部の内側(側壁、底面)を、所定の膜厚で均一に覆うことができる。すなわち、第2のシリコン酸化膜が第2の凹部の内側を所定の膜厚で均一に覆うことによって、第2の凹部に対応する位置に形成される空洞を小さくし、空洞の頂点の位置を低くすることができる。空洞の頂点の位置が低くなっているので、空洞を露出させない程度に第2のシリコン酸化膜に平坦化処理を施せば、第2のシリコン酸化膜の膜厚を小さくできる。画素電極の上に形成される第2のシリコン酸化膜を薄くできるので、画素電極から印加される表示信号の劣化(実効電圧の低下)が小さくなり、高品位な表示を提供することができる。 According to this application example, the pixel electrode is formed so as to cover the side wall in which the contact hole of the insulating film is formed and the conductive film exposed from the contact hole (the side wall and the bottom surface of the contact hole), and corresponds to the contact hole of the pixel electrode. A first recess is formed at a position to be performed. When the pixel electrode is covered with a first silicon oxide film formed by plasma CVD using a material gas containing silicon hydride, a second recess is formed at a position corresponding to the first recess. Plasma CVD using a material gas containing silicon hydride is a film forming method inferior in step coverage, and an overhang having a thick film is formed near the top of the first recess. This overhang forms a second recess with a smaller opening size. Further, when the first silicon oxide film is covered with a second silicon oxide film formed by plasma CVD using a material gas containing organooxysilane, a sealed cavity is formed at a position corresponding to the second recess. Is done. Plasma CVD using a material gas containing organooxysilane has excellent step coverage as compared with the case where silicon hydride is used as the material and gas, and the inner side (side wall, bottom surface) of the second recess has a predetermined film thickness. It can be covered uniformly. That is, the second silicon oxide film uniformly covers the inside of the second recess with a predetermined film thickness, thereby reducing the cavity formed at the position corresponding to the second recess and the position of the apex of the cavity. Can be lowered. Since the position of the apex of the cavity is low, the thickness of the second silicon oxide film can be reduced if the second silicon oxide film is planarized so as not to expose the cavity. Since the second silicon oxide film formed on the pixel electrode can be thinned, the deterioration of the display signal applied from the pixel electrode (decrease in effective voltage) is reduced, and a high-quality display can be provided.
[適用例6]上記適用例に記載の電気光学装置の製造方法において、前記平坦化処理を施す工程は、研磨工程と、前記研磨工程の後で研磨面をエッチングする工程とを含むことが好ましい。 Application Example 6 In the method of manufacturing an electro-optical device according to the application example described above, it is preferable that the step of performing the planarization includes a polishing step and a step of etching the polishing surface after the polishing step. .
上記適用例に記載の電気光学装置の製造方法は、研磨工程と研磨面をエッチングする工程とを含んでいるので、研磨工程で生じた研磨面の微小なスクラッチ傷を、エッチングで低減することができる。すなわち、第2のシリコン酸化膜の研磨面をより平滑な面に仕上げることができる。 Since the method of manufacturing the electro-optical device described in the above application example includes a polishing step and a step of etching the polishing surface, the fine scratches on the polishing surface generated in the polishing step can be reduced by etching. it can. That is, the polished surface of the second silicon oxide film can be finished to a smoother surface.
[適用例7]本適用例に係る電気光学装置は、画素スイッチング素子と、前記画素スイッチング素子の上方に形成された導電膜と、コンタクトホールを有し前記導電膜の上方に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜の上面の一部と前記絶縁膜の前記コンタクトホールが形成された側壁と、前記コンタクトホールから露出した前記導電膜とを覆い、前記コンタクトホールを介して前記画素スイッチング素子に電気的に接続された画素電極と、水素化ケイ素を含む材料ガスを用いたプラズマCVDによって形成され前記画素電極を覆い前記第1の凹部に対応する位置に第2の凹部が形成された第1のシリコン酸化膜と、有機オキシシランを含む材料ガスを用いたプラズマCVDによって形成され前記第1のシリコン酸化膜を覆い前記第2の凹部に対応する位置に密閉された空洞が形成された第2のシリコン酸化膜と、を備えていることを特徴とする。 Application Example 7 An electro-optical device according to this application example includes a pixel switching element, a conductive film formed above the pixel switching element, and an insulating film having a contact hole and formed above the conductive film. And covering a part of the upper surface of the insulating film, a sidewall of the insulating film in which the contact hole is formed, and the conductive film exposed from the contact hole, and electrically connecting the pixel switching element through the contact hole. First pixel electrode formed by plasma CVD using a material gas containing silicon hydride and a material gas containing silicon hydride, covering the pixel electrode, and having a second recess formed at a position corresponding to the first recess It is formed by plasma CVD using a silicon oxide film and a material gas containing organooxysilane, covers the first silicon oxide film, and corresponds to the second recess. Wherein the sealed cavity in a position that is provided with a second silicon oxide film formed, a.
本適用例に係る電気光学装置によれば、絶縁膜のコンタクトホールが形成された側壁とコンタクトホールから露出した導電膜(コンタクトホールの側壁と底面)とを画素電極で覆い、コンタクトホールに対応する位置に第1の凹部が形成され、第1の凹部の頂部の開口寸法は、コンタクトホールの頂部の開口寸法よりも小さい。水素化ケイ素を含む材料ガスを用いたプラズマCVDによって形成された第1のシリコン酸化膜で、画素電極を覆い、第1の凹部に対応する位置に第2の凹部を形成する。水素化ケイ素を含む材料ガスを用いたプラズマCVDは、段差被覆性に劣る成膜方法であり、第1の凹部の頂部で厚くなったオーバーハングが形成される。このオーバーハングによって、より小さな開口寸法の第2の凹部を形成することができる。有機オキシシランを含む材料ガスを用いたプラズマCVDによって形成された第2のシリコン酸化膜で、第1のシリコン酸化膜を覆い、第2の凹部に対応する位置に密閉された空洞を形成する。有機オキシシランを含む材料ガスを用いたプラズマCVDは、段差被覆性に優れた成膜方法であり、第2の凹部の内側(側壁、底面)を、所定の膜厚で均一に覆うことができる。すなわち、第2のシリコン酸化膜が第2の凹部の内側を所定の膜厚で均一に覆うことによって、第2の凹部に対応する位置に形成される空洞が小さくなり、空洞の頂点の位置も低くなる。すなわち、空洞を形成する第2のシリコン酸化膜を薄くすることができる。従って、画素電極上の第2のシリコン酸化膜を薄くすることができ、画素電極から供給される表示信号の劣化(実効電圧の低下)を抑制することができる。 According to the electro-optical device according to this application example, the side wall in which the contact hole of the insulating film is formed and the conductive film exposed from the contact hole (the side wall and the bottom surface of the contact hole) are covered with the pixel electrode to correspond to the contact hole. A first recess is formed at the position, and the opening size of the top of the first recess is smaller than the opening size of the top of the contact hole. A pixel electrode is covered with a first silicon oxide film formed by plasma CVD using a material gas containing silicon hydride, and a second recess is formed at a position corresponding to the first recess. Plasma CVD using a material gas containing silicon hydride is a film formation method inferior to the step coverage, and a thick overhang is formed at the top of the first recess. By this overhang, a second recess having a smaller opening size can be formed. A second silicon oxide film formed by plasma CVD using a material gas containing organooxysilane is covered with the first silicon oxide film to form a sealed cavity at a position corresponding to the second recess. Plasma CVD using a material gas containing organooxysilane is a film forming method with excellent step coverage, and can uniformly cover the inside (side wall, bottom surface) of the second recess with a predetermined film thickness. That is, the second silicon oxide film uniformly covers the inside of the second recess with a predetermined film thickness, so that the cavity formed at the position corresponding to the second recess is reduced, and the position of the apex of the cavity is also Lower. That is, the second silicon oxide film that forms the cavity can be thinned. Therefore, the second silicon oxide film on the pixel electrode can be thinned, and deterioration of the display signal supplied from the pixel electrode (decrease in effective voltage) can be suppressed.
[適用例8]本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載の電気光学装置を備えていることを特徴とする。 Application Example 8 An electronic apparatus according to this application example includes the electro-optical device described in the application example.
本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載の電気光学装置を備えているので、高品位な表示機能を有する電子機器、例えば、プロジェクター、直視型テレビ、携帯電話、携帯用オーディオ機器、パーソナルコンピューター、ビデオカメラのモニター、カーナビゲーション装置、電子手帳、電卓、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、ディジタルスチルカメラなどの各種電子機器を実現することができる。 Since the electronic apparatus according to this application example includes the electro-optical device described in the above application example, an electronic apparatus having a high-quality display function, such as a projector, a direct-view TV, a mobile phone, a portable audio apparatus, Various electronic devices such as a personal computer, a video camera monitor, a car navigation device, an electronic notebook, a calculator, a workstation, a video phone, a POS terminal, and a digital still camera can be realized.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。かかる実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の各図においては、各層や各部位を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部位の縮尺を実際とは異ならせしめてある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Such an embodiment shows one aspect of the present invention and does not limit the present invention, and can be arbitrarily changed within the scope of the technical idea of the present invention. In each of the following drawings, the scale of each layer or each part is made different from the actual scale so that each layer or each part can be recognized on the drawing.
(実施形態1)
「電気光学装置の概要」
本実施形態に係る電気光学装置の一例である液晶装置100は、画素スイッチング素子の一例である薄膜トランジスター(以降、TFTと称す)30を備えた反射型液晶装置である。この液晶装置100は、例えば後述する液晶プロジェクターの反射型光変調素子として好適に用いることができるものである。
(Embodiment 1)
"Outline of electro-optical device"
A
まず、本実施形態に係る液晶装置100の全体構成について、図1及び図2を参照して説明する。
図1(a)は液晶装置の構成を示す概略平面図であり、図1(b)は、図1(a)のH−H’線に沿った液晶装置の概略断面図であり、図2は液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図である。
First, the overall configuration of the
1A is a schematic plan view showing the configuration of the liquid crystal device, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal device taken along line HH ′ of FIG. 1A. FIG. 3 is an equivalent circuit diagram showing an electrical configuration of the liquid crystal device.
図1(a)及び図1(b)に示すように、本実施形態の液晶装置100は、対向配置された素子基板10及び対向基板20と、これら一対の基板によって挟持された液晶層50などを有している。
As shown in FIGS. 1A and 1B, a
素子基板10は、例えば透明な石英基板やガラス基板あるいは不透明なシリコン基板などで構成され、対向基板20よりも大きい。また、素子基板10は、対向基板20の外周に沿って切れ目なく配置されたシール材52を介して対向基板20と接着されている。シール材52によって囲まれた領域に負の誘電異方性を有する液晶が封入され、液晶層50を構成している。
The
本実施形態における一対の基板間への液晶の封入(充填)では、一対の基板のうちの一方の基板の外周に沿ってシール材52を配置し、シール材52の内側に所定量の液晶を滴下し、液晶が滴下された一方の基板と他方の基板とを減圧下で貼り合わせるODF(One Drop Fill)方式が採用されている。
シール材52としては、例えば熱硬化性または紫外線硬化性のエポキシ樹脂などの接着剤が採用されている。シール材52には、一対の基板の間隔を一定に保持するためのスペーサー(図示省略)が混入されている。
In the sealing (filling) of liquid crystal between a pair of substrates in the present embodiment, a sealing
As the sealing
シール材52の内側には、画素領域Eを取り囲むように配置された見切り部53が設けられている。
画素領域Eには、マトリックス状に画素Pが複数配置されている。画素領域Eは、表示に寄与する有効な複数の画素Pを囲むように配置された複数のダミー画素を含んでいてもよい。
On the inner side of the sealing
In the pixel region E, a plurality of pixels P are arranged in a matrix. The pixel region E may include a plurality of dummy pixels arranged so as to surround a plurality of effective pixels P that contribute to display.
素子基板10の1辺部に沿ったシール材52と該1辺部との間にデータ線駆動回路101が設けられている。また、該1辺部に対向する他の1辺部に沿ったシール材52と画素領域Eとの間に検査回路103が設けられている。さらに、該1辺部と直交し互いに対向する他の2辺部に沿ったシール材52と画素領域Eとの間に走査線駆動回路104が設けられている。該1辺部と対向する他の1辺部に沿ったシール材52と画素領域Eとの間には、2つの走査線駆動回路104を繋ぐ複数の配線105が設けられている。これらデータ線駆動回路101、走査線駆動回路104に繋がる配線は、該1辺部に沿って配列した複数の外部接続用端子102に接続されている。
A data
以降、該1辺部に沿った方向をX方向とし、該1辺部と直交し互いに対向する他の2辺部に沿った方向をY方向、当該X方向と当該Y方向とに直交し素子基板10から対向基板20に向かう方向をZ方向として説明する。
Hereinafter, the direction along the one side is the X direction, the direction along the other two sides orthogonal to the one side and facing each other is the Y direction, and the X direction and the Y direction are orthogonal to the element. The direction from the
図1(b)に示すように、素子基板10の液晶層50側の表面には、画素Pごとに設けられた反射性を有する画素電極9、TFT30、及び複数の画素電極9を覆う配向膜18などが形成されている。なお、TFT30は、本発明における「画素スイッチング素子」の一例である。画素Pの詳細は、後述する。
As shown in FIG. 1B, on the surface of the
対向基板20は、例えば石英基板やガラス基板などの透明材料で構成され、液晶層50側の表面には、見切り部53、見切り部53を覆う平坦化層22、画素領域Eに亘って設けられた対向電極21、対向電極21を覆う誘電体層19、及び配向膜25などが形成されている。
The
見切り部53は、例えば遮光性の金属あるいは金属酸化物などからなり、図1(a)に示すように平面的に走査線駆動回路104、検査回路103と重なる位置に設けられている。これにより対向基板20側から入射する光を遮蔽して、これらの駆動回路の誤動作を防止する役割を果たしている。また、不必要な迷光が画素領域Eに入射しないように遮蔽して、画素領域Eの表示における高いコントラストを確保している。
The parting
平坦化層22は、例えば、透光性の無機絶縁材料であるシリコン酸化膜を常圧または減圧CVD法などを用いて形成することができる。対向基板20上に見切り部53が形成されることで生ずる表面の凹凸を緩和可能な程度の膜厚を有している。
The
対向電極21は、ITO(Indium Tin Oxide)などの透明導電材料で構成されている。対向電極21は、対向基板20の四隅に設けられた上下導通部106により素子基板10側の引き回し配線に電気的に接続している。
誘電体層19は、例えばシリコン酸化膜などからなり、画素電極9側の仕事関数と、対向電極21側の仕事関数とを、一致あるいは同程度にさせる役割を有している。また、誘電体層19は、複数の誘電体膜で構成しても良い。
The
The
素子基板10側の配向膜18及び対向基板20側の配向膜25は、液晶装置100の光学設計に基づいて設定されており、本実施形態では、シリコン酸化膜などの無機材料の斜め蒸着膜(無機配向膜)で構成されている。負の誘電異方性を有する液晶分子は、配向膜面に対して所定の方向にプレチルトを有して略垂直に配向している。また、配向膜18,25は、ポリイミドなどの有機配向膜を使用しても良い。
The
対向基板20は、シール材52と平面的に重なる部分に形成された凹部20aを有している。凹部20aは対向基板20の見切り部53の外側から基板外周に至って形成されている。平坦化層22、対向電極21、誘電体層19、及び配向膜25は、それぞれ凹部20aにも形成されている。素子基板10と対向基板20とを液晶層50を挟んで対向配置したときの液晶層50の厚みをdとすると、シール材52には、凹部20aの深さを考慮して、液晶層50の厚みdよりも大きな径を有するスペーサー(図示省略)が含まれている。このような対向基板20の断面構造によれば、液晶層50の厚みdよりも大きな径を有するスペーサーが含まれたシール材52を用いて素子基板10と対向基板20とを対向配置して接着することができるので、液晶層50の厚みばらつきを抑えることができる。
The
図2に示すように、液晶装置100は、少なくとも画素領域Eにおいて互いに絶縁されて直交する信号線としての複数の走査線11及び複数のデータ線6aと、走査線11に対して平行する容量線60とを有する。なお、容量線60の配置はこれに限定されず、データ線6aに対して平行するように配置してもよい。
As shown in FIG. 2, the
走査線11とデータ線6aとにより区分された領域に、画素電極9と、TFT30と、蓄積容量70とが設けられ、これらが画素Pの画素回路を構成している。
A
走査線11はTFT30のゲートに電気的に接続され、データ線6aはTFT30のソースに電気的に接続されている。画素電極9はTFT30のドレインに電気的に接続されている。
The
データ線6aはデータ線駆動回路101(図1参照)に接続されており、データ線駆動回路101から供給される画像信号D1,D2,…,Dnを画素Pに供給する。走査線11は走査線駆動回路104(図1参照)に接続されており、走査線駆動回路104から供給される走査信号SC1,SC2,…,SCmを各画素Pに供給する。データ線駆動回路101からデータ線6aに供給される画像信号D1〜Dnは、この順に線順次で供給してもよく、互いに隣り合う複数のデータ線6a同士に対してグループごとに供給してもよい。走査線駆動回路104は、走査線11に対して、走査信号SC1〜SCmを所定のタイミングで供給する。
The
液晶装置100は、スイッチング素子であるTFT30が走査信号SC1〜SCmの入力により一定期間だけオン状態とされることで、データ線6aから供給される画像信号D1〜Dnが所定のタイミングで画素電極9に書き込まれる構成となっている。そして、画素電極9を介して液晶層50に書き込まれた所定レベルの画像信号D1〜Dnは、画素電極9と液晶層50を介して対向配置された共通電極として機能する対向電極21との間で一定期間保持される。
In the
保持された画像信号D1〜Dnがリーク(劣化)するのを防止するため、画素電極9と対向電極21との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量70が接続されている。蓄積容量70は、TFT30のドレインと容量線60との間に設けられている。
In order to prevent the retained image signals D1 to Dn from leaking (deteriorating), a
なお、図1(a)に示した検査回路103には、データ線6aが接続されており、液晶装置100の製造過程において、上記画像信号を検出することで液晶装置100の動作欠陥などを確認できる構成となっているが、図2の等価回路では省略している。
Note that a
このような液晶装置100は反射型であって、画素Pが電圧無印加状態で反射率が最小になるノーマリーブラックモードや電圧無印加状態で反射率が最大になるノーマリーホワイトモードの光学設計が採用される。光学設計に応じて、光の入射側(射出側)に偏光素子が配置されて用いられる。
Such a
「画素の構成」
次に、上述の動作を実現する画素Pの具体的な構成について、図3及び図4を参照して説明する。
`` Pixel configuration ''
Next, a specific configuration of the pixel P that realizes the above-described operation will be described with reference to FIGS.
図3は、相隣接する複数の画素の概略平面図であり、図4は、図3のA−A’線に沿った概略断面図である。図3では、説明の便宜上、画素電極9より上側に位置する部分の図示を省略している。
FIG. 3 is a schematic plan view of a plurality of adjacent pixels, and FIG. 4 is a schematic cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 3. In FIG. 3, for convenience of explanation, illustration of a portion located above the
図3において、画素電極9は、素子基板10上に、マトリックス状に複数設けられている。画素電極9の縦横の境界にそれぞれ沿って、データ線6a及び走査線11が設けられている。即ち、走査線11は、X方向に沿って延びており、データ線6aは、走査線11と交差するように、Y方向に沿って延びている。なお、走査線11は、下側遮光膜を兼ねる第1の走査線11aと、ゲート電極3a(ゲート)と一体的に形成された第2の走査線11bとを含み、X方向に沿って二重配線されている。走査線11及びデータ線6aが互いに交差する個所の各々には画素スイッチング用のTFT30が設けられている。このように、第1の走査線11a及び第2の走査線11bが二重配線されているため、走査線11の電気的な抵抗を全体的に低くすることが可能となる。また、第1の走査線11a及び第2の走査線11bの一方に断線などの不具合が生じても、他方を冗長的に機能させることができるため、液晶装置100の信頼性を向上させることができる。
In FIG. 3, a plurality of
以下、素子基板10の基材に設けられた画素Pの積層構造について第1層から順に、説明する。
第1層には、導電性ポリシリコン、高融点金属、高融点金属シリサイドなどにより、例えば200nmの膜厚で第1の走査線11aが設けられている。第1の走査線11aは、図3に示すようにX方向に沿って延びる部分と共に、該部分からTFT30のチャネル領域1a’と重なるようにY方向に沿って延在する部分を有している。
Hereinafter, the stacked structure of the pixels P provided on the base material of the
The first layer is provided with the
第1の走査線11aは、図3に示すように、TFT30のチャネル領域1a’、データ線側LDD領域1b及び画素電極側LDD領域1c、並びにデータ線側ソースドレイン領域1d(ソース)及び画素電極側ソースドレイン領域1e(ドレイン)に対向する領域を含むように形成される。第1の走査線11aは、TFT30のチャネル領域1a’を遮光しており、TFT30の下側に配置された遮光膜である。
As shown in FIG. 3, the
図4において、第1層に配置されている第1の走査線11aと第2層のTFT30とは、下地絶縁膜12によって絶縁されている。下地絶縁膜12は、第1の走査線11aからTFT30を絶縁する機能の他、素子基板10の全面に形成されることにより、素子基板10の表面の研磨時における荒れや、洗浄後に残る汚れなどによる画素スイッチング用のTFT30の特性の劣化を防止する機能を有する。なお、下地絶縁膜12は、例えばTEOS(珪酸エチル)膜を膜厚300nm及びHTO(High Temperature Oxide)膜を膜厚50nmで積層してなる2層構造を有する。
In FIG. 4, the
第2層には、TFT30の半導体膜1aが設けられ、半導体膜1aの上方にゲート絶縁膜2を介してゲート電極3aが設けられている。
In the second layer, the
図3及び図4に示すように、半導体膜1aは、例えばポリシリコンからなり、膜厚が55nmとして形成され、Y方向に沿ったチャネル長を有するチャネル領域1a’、データ線側LDD領域1b及び画素電極側LDD領域1c、並びにデータ線側ソースドレイン領域1d及び画素電極側ソースドレイン領域1eからなる。すなわち、TFT30はLDD構造を有している。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
データ線側ソースドレイン領域1d及び画素電極側ソースドレイン領域1eは、チャネル領域1a’を基準として、Y方向に沿ってほぼミラー対称に形成されている。データ線側LDD領域1bは、チャネル領域1a’及びデータ線側ソースドレイン領域1d間に形成されている。画素電極側LDD領域1cは、チャネル領域1a’及び画素電極側ソースドレイン領域1e間に形成されている。データ線側LDD領域1b、画素電極側LDD領域1c、データ線側ソースドレイン領域1d及び画素電極側ソースドレイン領域1eは、例えばイオンインプランテーション法などによって半導体膜1aに不純物を打ち込んでなる不純物領域である。尚、TFT30は、LDD構造を有することが好ましいが、データ線側LDD領域1b、画素電極側LDD領域1cに不純物打ち込みを行わないオフセット構造であってもよい。
The data line side source /
図3及び図4において、ゲート電極3aと一体的に第2の走査線11bが、例えば導電性ポリシリコンとタングステンシリサイド(WSi)とをそれぞれ膜厚が60nmとして積層することにより形成される。第2の走査線11bは、図3に示すように、平面的に見てチャネル領域1a’に重なってY方向に沿って延在する部分がゲート電極3aとして機能すると共に、Y方向に沿って延在する部分から第1の走査線11aに並走してX方向に延在する部分を有している。
3 and 4, the
第2の走査線11bにおいて、第2の走査線11bと一体的に形成されたゲート電極3aは、ゲート絶縁膜2によって半導体膜1aと絶縁されている。本実施形態では、図3及び図4に示すように、下地絶縁膜12において、半導体膜1aの脇にはコンタクトホール810が開口される。ゲート電極3aは、コンタクトホール810内にまで連続的に形成されて第1の走査線11aと電気的に接続される。
In the
図4において、TFT30より上層側には、第2層と第3層との間を層間絶縁する、層間絶縁膜41が設けられる。層間絶縁膜41は、例えば膜厚300nmのTEOS膜により形成される。層間絶縁膜41には、画素電極側ソースドレイン領域1eと蓄積容量70の下部容量電極71とを電気的に接続するためのコンタクトホール83が開口される。また、データ線側ソースドレイン領域1dとデータ線6aとを電気的に接続するためのコンタクトホール81も、開口される。
In FIG. 4, an
層間絶縁膜41より上層側の第3層には、下部容量電極71、及び誘電体膜75を介して下部容量電極71と対向する上部容量電極60aを有する蓄積容量70が形成される。蓄積容量70は、下部容量電極71、誘電体膜75、上部容量電極60aが重なる領域の面積を大きくし、容量値を大きくするために、平面視で走査線11やデータ線6aが形成された領域から画素電極9の中央付近に張り出して配置されている。
In the third layer above the
上部容量電極60aは、容量線60と一体的に形成される。容量線60は、例えば、膜厚が50nm及び100nmの各々の窒化チタン(TiN)膜に、膜厚が150nmのアルミニウム(Al)膜を挟持してなる3層構造を有する。容量線60は、その詳細な構成については図示を省略してあるが、画素電極9が配置された表示領域Eからその周囲に延設され、定電位源と電気的に接続され、固定電位に維持される。容量線60は、図3に示すように、半導体膜1a上において、データ線側LDD領域1b及び画素電極側LDD領域1cと、画素電極側ソースドレイン領域1eとに重なるように、Y方向に沿って延在する部分と、該部分からX方向に沿って延在する部分とを有し、下部容量電極71と重なる領域が、上部容量電極60aとなる。よって、上部容量電極60aは固定電位に維持される、固定電位側容量電極として機能する。
The
下部容量電極71は、例えば膜厚が100nmとして導電性ポリシリコンより形成される。下部容量電極71は、図3において、Y方向及びX方向の各々に、上部容量電極60aと重なるように延在する部分を有する。そして、Y方向に延在する部分において、画素電極側ソースドレイン領域1eと重なると共に、コンタクトホール83を介して電気的に接続される。また、下部容量電極71は、X方向に延在する部分において、コンタクトホール84を介して第4層の中継層93と電気的に接続される。中継層93はコンタクトホール85を介して第5層の中継層67と電気的に接続される。さらに、中継層67は、コンタクトホール86を介して画素電極9と電気的に接続される。従って、下部容量電極71は、画素電位に維持される、画素電位側容量電極として機能する。
The
誘電体膜75は、例えば膜厚が4nmのHTO膜及び膜厚が15nm窒化シリコン(SiN)膜を積層してなる2層構造を有している。
The
図4において、蓄積容量70より上層側には、第3層と第4層との間を層間絶縁する層間絶縁膜42が、例えば膜厚が400nmのTEOS膜により形成される。コンタクトホール84は、層間絶縁膜42を貫通して、下部容量電極71の表面に達するように開口される。コンタクトホール81は、層間絶縁膜42及び41、さらにはゲート絶縁膜2を貫通して開口され、半導体膜1aの表面に達する。
In FIG. 4, on the upper layer side of the
図3及び図4において、第4層には、データ線6a及び中継層93が設けられる。図4において、データ線6aは、コンタクトホール81を介して、半導体膜1aのデータ線側ソースドレイン領域1dと電気的に接続される。また、中継層93は、コンタクトホール84を介して下部容量電極71と電気的に接続される。データ線6a及び中継層93は、例えば膜厚が20nmのチタン(Ti)膜、膜厚が50nmのTiN膜、膜厚が350nmのAl膜、膜厚が150nmのTiN膜がこの順に積層された4層構造を有する。
なお、コンタクトホール84に対応する領域では、上部容量電極60aと誘電体膜75とがエッチング除去(開口)され、中継層93と上部容量電極60aとがショートしないようになっている。
3 and 4, the
In the region corresponding to the
図4において、データ線6a及び中継層93より上層側には、第4層と第5層との間を層間絶縁する層間絶縁膜43が、例えば膜厚が600nmのTEOS膜により形成される。コンタクトホール85は、層間絶縁膜43を貫通して開口され、中継層93の表面に達する。なお、好ましくは、層間絶縁膜43の表面に対して、例えばCMP(化学的機械研磨)法などによる平坦化処理が行われる。
In FIG. 4, an
第5層には、シールド層65及び中継層67が設けられる。図3において、シールド層65は、データ線6aと同方向即ちY方向に沿って延設される。半導体膜1aにおいてチャネル領域1a’、データ線側LDD領域1b及び画素電極側LDD領域1c、並びにデータ線側ソースドレイン領域1d及び画素電極側ソースドレイン領域1eに対向する領域に、データ線6a及びシールド層65が配線されている。よって、半導体膜1aに対して上層側から進行する光を、データ線6a及びシールド層65によって遮光することが可能となる。
In the fifth layer, a
また、図4において、中継層67は、好ましくはシールド層65と同一層に形成され、画素電極9と電気的に接続され、画素電極9と中継層93との間の電気的接続を中継する。シールド層65及び中継層67は、例えば膜厚が350nmのAl膜及び膜厚が150nmのTiN膜を積層してなる2層構造を有する。
なお、中継層67は、本発明における「導電膜」の一例である。
In FIG. 4, the
The
図4において、シールド層65及び中継層67より上層側には、第5層と第6層との間を層間絶縁する層間絶縁膜44が、例えば膜厚が600nmのTEOS膜及び膜厚が75nmのBSG(ボロンシリケートガラス)膜よりなる2層構造により、形成される。コンタクトホール86は、層間絶縁膜44を貫通して開口され、中継層67の表面に達する。層間絶縁膜44は、平坦な表面を有するように平坦化処理が施されている。上述したように、コンタクトホール86を介して、中継層67と画素電極9とが電気的に接続されている。
なお、層間絶縁膜44は、本発明における「絶縁膜」の一例であり、コンタクトホール86は、本発明における「コンタクトホール」の一例である。
In FIG. 4, on the upper layer side of the
The
図3及び図4において、第6層には、画素電極9が形成される。図4に示すように、画素電極9は、中継層67及び中継層93と、下部容量電極71とによって、コンタクトホール83,84,85,86を介して中継されつつ、半導体膜1aの画素電極側ソースドレイン領域1eに電気的に接続されている。
3 and 4, the
コンタクトホール86を形成するプロセスで、蓄積容量70がダメージを受ける危険を抑制するために、コンタクトホール86は、蓄積容量70と平面的に重ならない位置、すなわち画素P(画素電極9)の略中央に配置されている。なお、コンタクトホール86は、画素電極9に平面的に重なるように配置されていれば良く、例えば画素電極9の周縁部に配置されていても良い。
なお、誘電体層46の上層に屈折率が高い誘電体膜(例えば窒化シリコン)を積層させて誘電体多層膜とし、画素電極9の反射光の輝度を向上させる増反射膜としてもよい。さらに、屈折率が高い誘電体膜の上に、絶縁膜として酸化シリコンを形成してもよい。
In order to suppress the risk of damage to the
Note that a dielectric film (for example, silicon nitride) having a high refractive index may be laminated on the
図4において、画素電極9は、コンタクトホール86の側壁及び底面を覆って形成され、コンタクトホール86に対応する位置に凹部90が形成されている。画素電極9は、誘電体層46によって覆われ、凹部90に対応する位置に密閉された空洞95が形成されている。
In FIG. 4, the
誘電体層46は、配向膜18によって覆われている。上述したように、配向膜18はシリコン酸化膜などの無機材料の斜め蒸着膜(無機配向膜)である。なお、誘電体層46は、配向膜18に対する下地膜であり、画素電極9側の仕事関数と対向電極21側の仕事関数とを、一致あるいは同程度にさせる役割を有している。
以降、空洞95を有するコンタクトホール86が形成された領域を、画素コンタクト領域と称す。
The
Hereinafter, a region where the
「画素コンタクト領域の概要」
図5は、図4の破線で囲まれた領域Cに対応する模式断面図、すなわち画素コンタクト領域の状態を示す模式断面図である。なお、図5は、コンタクトホール86のY方向に沿った断面図である。以下、図5を参照して、画素コンタクト領域の概要を説明する。
"Outline of pixel contact area"
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view corresponding to a region C surrounded by a broken line in FIG. 4, that is, a schematic cross-sectional view showing a state of a pixel contact region. 5 is a cross-sectional view of the
図5において、TFT30の上方に配置された層間絶縁膜44には、コンタクトホール86が形成されている。画素電極9は、層間絶縁膜44の上面の一部、及びコンタクトホール86の底面(中継層67の表面、中継層67の層間絶縁膜44からの露出部分)と側壁(層間絶縁膜44の側壁)を覆い、コンタクトホール86に対応する位置に凹部90が形成されている。画素電極9は、反射性を有する導電材料で構成されている。
In FIG. 5, a
誘電体層46は、画素電極9に接して形成された第1誘電体膜46aと配向膜18に接して形成された第2誘電体膜46bとで、構成されている。第1誘電体膜46aは、凹部90の側壁と底面と(コンタクトホール86内に形成された画素電極9の表面)を覆っている。凹部90に対応する位置の第1誘電体膜46a上面によって凹部91が形成されている。第2誘電体膜46bは、層間絶縁膜44の上方に形成された第1誘電体膜46aの上面、及び凹部91の側壁と底面と(凹部90内に形成された第1誘電体膜46aの表面)を覆って形成されている。凹部91の開口部は第2誘電体膜46bで塞がれ、凹部91に対応する位置に密閉された空洞95が形成されている。
The
なお、第1誘電体膜46aは本発明における「第1の誘電体膜」の一例であり、第2誘電体膜46bは本発明における「第2の誘電体膜」の一例である。また、凹部90は本発明における「第1の凹部」の一例であり、凹部91は本発明における「第2の凹部」の一例であり、空洞95は本発明における「第2の空洞」の一例である。
The
「液晶装置の製造方法」
次に、本発明の特徴部分である画素コンタクト領域(図4の領域C)に関する液晶装置100の製造方法を説明する。また、画素コンタクト領域以外の液晶装置100の製造方法は公知技術を使用しており、説明を省略する。
"Liquid crystal device manufacturing method"
Next, a method for manufacturing the
図6は、画素コンタクト領域を形成するための工程を示すフローチャートである。図7は、図6に示された各工程を経た後の画素コンタクト領域の状態を示す模式断面図である。
図7において、L1はコンタクトホール86の頂部の開口寸法(Y方向の長さ)を示し、L2は凹部90の頂部の開口寸法を示し、L3は凹部91の頂部の開口寸法を示している。さらに、H1は空洞94の頂点(上端)の高さ(画素電極9の表面からのZ方向の距離)を示し、H2は空洞95の頂点(上端)の高さを示している。
以下、図6と図7とを参照して、画素コンタクト領域における液晶装置の製造方法の概要を説明する。
FIG. 6 is a flowchart showing a process for forming the pixel contact region. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the state of the pixel contact region after the respective steps shown in FIG.
In FIG. 7, L1 indicates the opening size (length in the Y direction) of the top of the
Hereinafter, an outline of a method for manufacturing a liquid crystal device in the pixel contact region will be described with reference to FIGS.
図6のステップS1では、層間絶縁膜44を公知技術、例えばドライエッチングでエッチングし、層間絶縁膜44を貫くコンタクトホール86を形成する。なお、層間絶縁膜44の膜厚は、概略700nmである。
In step S <b> 1 of FIG. 6, the
図7(a)には、ステップS1後の状態が図示されている。コンタクトホール86の頂部の開口寸法L1は、概略1000nmである。
FIG. 7A shows the state after step S1. The opening dimension L1 at the top of the
図6のステップS2では、層間絶縁膜44及びコンタクトホール86を覆って、導電材料を成膜し、公知技術を用いてパターニングし、反射性を有する画素電極9を形成する。画素電極9は、層間絶縁膜44の一部、及びコンタクトホール86の側壁と底面(中継層67の表面)を覆って形成される。なお、画素電極9は、中継層67と接する概略50nmの厚さのチタニウムと、第1誘電体膜46aと接する概略150nmの厚さのアルミニウムとで構成されている。
In step S2 of FIG. 6, a conductive material is formed to cover the
図7(b)には、ステップS2後の状態が図示されている。コンタクトホール86を覆う画素電極9の膜厚は、コンタクトホール86の寸法と比べて十分小さいので、画素電極9は、コンタクトホール86の側壁と底面とを覆って形成され、コンタクトホール86に対応する位置に凹部90が形成される。凹部90の頂部の開口寸法L2は、コンタクトホール86の頂部の開口寸法L1よりも小さくなり、概略700nm〜800nmである。
FIG. 7B shows the state after step S2. Since the film thickness of the
図6のステップS3では、画素電極9の表面及び凹部90の底面と側壁を覆って、第1誘電体膜46aを形成する。第1誘電体膜46aは、材料ガスを気相中で化学反応させ、反応生成物を基板に堆積させる化学気相成長法(Chemical Vapor Deposition)によって形成される。具体的には、第1誘電体膜46aは、TEOS(テトラエトキシシラン(Si(OC2H5)4))を含む材料ガスを用いたプラズマCVDで形成されたシリコン酸化膜である。第1誘電体膜46aの膜厚は、概略1000nmである。
In step S3 of FIG. 6, the
図7(c)には、ステップS3後の状態が図示されている。凹部90が第1誘電体膜46aで充填されるよりも早く、凹部90の頂部の開口部が第1誘電体膜46aで塞がれ、凹部90に対応する位置に密閉された空洞94が形成される。このとき、空洞94の頂点(上端)は、凹部90から外側(Z方向)に突き出て形成される(画素電極9の最上面より上方に形成される)。凹部90の外側において、空洞94の巾(Y方向の長さ、径)はZ方向に向かって徐々に小さくなり、Z方向に尖った頂点を形成する。そして、空洞94の頂点は、画素電極9の表面からZ方向に突き出た位置に形成される。空洞94の頂点の高さH1は、画素電極9の表面から概略400nm〜500nmである。
FIG. 7C shows the state after step S3. The opening at the top of the
TEOSを含む材料ガスを用いたプラズマCVDは、段差被覆性に優れた成膜方法であり、凹部90の内側(側壁、底面)を、比較的均一な膜厚の第1誘電体膜46aで覆うことができる。その結果、段差被覆性に劣る成膜方法と比べて、空洞94を小さくすることができる。空洞94は、次工程(ステップS4)で露出(開口)され凹部91となるが、空洞94が小さくなっているので、凹部91は小さな開口寸法L3を有することになる。従って、第1誘電体膜46aは、段差覆性に優れた成膜方法、すなわちTEOSを含む材料ガスを用いたプラズマCVDで形成することが好ましい。第1誘電体膜46aを形成する材料ガスとしては、有機オキシシランが好ましく、上述したTEOSの他に、TRIES(トリエトキシシラン(SiH(OC2H5)3))、TMS(テトラメトキシシラン(Si(OCH3)4))、C2H5Si(OC2H5)3、Si(OC3H7)4などを使用することができる。
なお、空洞94は、本発明における「第1の空洞」の一例である。
Plasma CVD using a material gas containing TEOS is a film forming method with excellent step coverage, and covers the inside (side wall, bottom) of the
The
図6のステップS4では、画素電極9の上方に形成された部分の第1誘電体膜46aを薄膜化する平坦化処理を施し、第1誘電体膜46a内に密閉された空洞94を露出させる。第1誘電体膜46aは、CMP(Chemical Mechanical Polishing)によって、画素電極9上において概略100nm〜200nmの膜厚に薄膜化(減膜)される。CMPでは、研磨液に含まれる化学成分の化学的作用と、研磨剤と研磨面との相対移動による機械的作用との兼ね合いによって、高速で平坦な研磨面を得ることができる。具体的には、CMPでは、不織布、発泡ポリウレタン、多孔質フッ素樹脂等からなる研磨布(パッド)を貼り付けた定盤と、素子基板10を保持するホルダーとを相対回転させながら、研磨を行なう。
In step S4 of FIG. 6, a flattening process is performed to thin the portion of the
図7(d)には、ステップS4後の状態が図示されている。第1誘電体膜46aをCMPで薄膜化し、密閉された空洞94を露出(開口)させ、凹部90に対応する位置に凹部91が形成される。凹部91の頂部の開口寸法L3は、概略200nm〜300nmと小さくなる。
FIG. 7D shows the state after step S4. The
ステップS4は、小さな開口寸法の凹部を形成することが目的であるので、第1誘電体膜46aを薄膜化する平坦化処理では、第1誘電体膜46aの表面に直交する方向(Z方向)に薄膜化することが望ましい。例えば、ウェットエッチングなどの等方性エッチングで平坦化処理(薄膜化処理)を施すと、第1誘電体膜46aの表面に沿った方向(X方向、Y方向)にも減膜され、凹部91の頂部の開口寸法L3が大きくなるので、好ましくない。このため、ステップS4における平坦化処理としては、CMPまたは異方性ドライエッチングなどの、第1誘電体膜46aの表面に直交する方向(Z方向)に減膜する方法が好ましい。また、異方性ドライエッチングとしては、例えばRIE(リアクティブイオンエッチング)を使用することができる。
Since the purpose of step S4 is to form a recess having a small opening size, in the planarization process for thinning the
図6のステップS5では、平坦化処理が施された第1誘電体膜46aの上に、第2誘電体膜46bを形成する。第2誘電体膜46bは、TEOSを含む材料ガスを用いたプラズマCVDによって、第1誘電体膜46aを覆って形成される。第2誘電体膜46bの膜厚は、概略500nmである。
In step S5 of FIG. 6, the
図7(e)には、ステップS5後の状態が図示されている。凹部91の内側が第2誘電体膜46bで充填されるよりも早く、凹部91の頂部の開口部が第2誘電体膜46bで塞がれ、凹部91に対応する位置に密閉された空洞95が形成される。上述した、TEOSを含む材料ガスを用いたプラズマCVDは、段差被覆性に優れ、凹部91の内側(側壁、底面)を、比較的均一な膜厚の第2誘電体膜46bで覆うことができる。その結果、段差被覆性に劣る成膜方法と比べて、凹部91に対応する位置に形成される空洞95の容積が小さくなり、空洞95の頂点も低くなる。
FIG. 7E shows the state after step S5. The
凹部91に対応して形成される空洞95の容積及び頂点の高さH2は、凹部91の頂部の開口寸法L3、及び第2誘電体膜46bの成膜方法に依存して変化する。すなわち、凹部91の頂部の開口寸法L3が小さくなると、また段差被覆性に優れた成膜方法で第2誘電体膜46bを形成すると、空洞95の容積及び頂点の高さH2が小さくなる。本実施形態では、空洞95の頂点の高さH2は、概略150nm〜250nmである。
The volume and apex height H2 of the
このように、第2誘電体膜46bは、段差被覆性に優れた成膜方法に優れた成膜方法、すなわちTEOSを含む材料ガスを用いたプラズマCVDで形成することが好ましい。第2誘電体膜46bを形成する材料ガスとしては、有機オキシシランが好ましく、上述したTEOSの他に、TRIES(トリエトキシシラン(SiH(OC2H5)3))、TMS(テトラメトキシシラン(Si(OCH3)4))、C2H5Si(OC2H5)3、Si(OC3H7)4などを使用することができる。
As described above, the
図7(c)に示す空洞94は、公知技術の方法で形成された「凹部に対応する位置に密閉された空洞」に相当する。上述したように、公知技術の方法で形成された空洞94の頂点の高さH1は、概略400nm〜500nmである。本発明では、公知技術と比べて凹部の頂部の開口寸法を小さくすることで、凹部に対応する位置に密閉された空洞の頂点の高さを低くすることが可能になった。本発明の方法で形成された空洞95の頂点の高さH2は、概略150nm〜250nmであり、公知技術の方法で形成された空洞94の高さH1の約1/2以下に低減されている。
The
図6のステップS6では、第2誘電体膜46b内に密閉された空洞95を露出させない範囲で、第2誘電体膜46bを薄膜化する平坦化処理を施す。第2誘電体膜46bを薄膜化する平坦化処理は、研磨工程と、研磨面をエッチングで減膜するエッチング工程とで構成されている。具体的には、研磨工程は、CMP(Chemical Mechanical Polishing)によって第2誘電体膜46bを平坦化(減膜)する。CMPは機械的に研磨加工する手法であるために、どうしても研磨量に機械的な変動や、研磨面にスクラッチ傷などが発生する。このため、CMPで研磨処理を施した後に、研磨面を平滑にするエッチング処理を施している。エッチング処理は、化学的に第2誘電体膜46bの研磨面を減膜する処理であり、研磨処理で発生した微小なスクラッチ傷などを低減すると共に、機械的に減膜するCMPと比べて減膜量を精度よく制御することができる。本実施形態では、研磨面をドライエッチングによるエッチング処理を施している。このエッチング処理は、ドライエッチングの他にウェットエッチング実施しても良い。
なお、第2誘電体膜46bを薄膜化する平坦化処理は、本発明における「第2の平坦化処理」の一例である。
In step S6 of FIG. 6, a planarization process for thinning the
The planarization process for thinning the
図7(f)には、ステップS6後の状態が図示されている。空洞95が露出すると、配向ムラなどの表示不良となるので、空洞95が露出しない範囲で、第2誘電体膜46bを薄膜化(減膜)する必要がある。また、第1誘電体膜46aと第2誘電体膜46bとからなる誘電体層46の膜厚が大きくなると、画素電極9と対向電極21との間で液晶層50に印加される実効電圧が低下するので、誘電体層46の膜厚は小さい方が好ましい。本実施形態では、誘電体層46の膜厚は、概略250nm〜300nmとなっている。
FIG. 7F illustrates the state after step S6. When the
上述したように、公知技術の方法で形成された空洞(空洞94)の頂点から画素電極9の上面までの高さH1と比べて、本実施形態に係る空洞95の頂点から画素電極9上面までの高さH2が小さくなっているので、空洞(空洞94)の頂点より空洞95の頂点の高さが低く、空洞95が露出しない範囲で薄膜化された第2誘電体膜46bの膜厚を小さくすることができる。
As described above, the height from the vertex of the
以上述べたように、本実施形態に係る液晶装置100によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)画素電極9を第1誘電体膜46aで覆い、画素電極9の凹部90に対応する位置に空洞94を形成した後に、第1誘電体膜46aを薄膜化する平坦化処理を施し、空洞94を露出させ、凹部90に対応する位置により小さな開口寸法の凹部91を形成する。次に、第1誘電体膜46aを第2誘電体膜46bで覆い、凹部91に対応する位置に空洞95を形成する。凹部91の頂部の開口寸法L2は小さくなっており、さらに第2誘電体膜46bは、段差被覆性に優れた成膜方法で形成されているので、凹部91に対応する位置に形成される空洞95を小さくし、空洞95の頂点の高さH2を低くすることができる。そして、空洞95を露出させない範囲で薄膜化された第2誘電体膜46bの膜厚を小さくすることができる。従って、画素電極9と対向電極21との間で液晶層50に印加される実効電圧の低下が抑制され、より高品位な表示を提供することができる。
As described above, according to the
(1) The
(2)第1誘電体膜46aは、CMPによってZ方向に選択的に減膜され、Y方向及びX方向の減膜が抑制されている。その結果、空洞95を露出させ凹部91を形成する第1誘電体膜46aの平坦化処理によって、空洞95(凹部91)がX方向及びY方向に広がることが抑制されるので、より小さな開口寸法の凹部91を形成することができる。
(2) The
(3)第2誘電体膜46bに施す平坦化処理は、機械的に減膜する研磨工程と化学的に減膜するエッチング工程とで構成されている。機械的に減膜する研磨工程では、どうしても研磨面に微小なスクラッチ傷が発生するので、研磨面をエッチングすることでスクラッチ傷を軽減し、より平滑な面に仕上げることができる。
(3) The planarization process applied to the
(実施形態2)
図8は、実施形態2に係る液晶装置における画素コンタクト領域の状態を示す模式断面図であり、図5に対応している。図9は、画素コンタクト領域に関する液晶装置の製造方法を示す工程フローであり、図6に対応している。図10は、図9に示された各工程を経た後の画素コンタクト領域の状態を示す模式断面図であり、図7に対応している。
以下、図8〜図10を参照して、本実施形態に係る液晶装置110を、実施形態1との相違点を中心に説明する。また、実施形態1と同一の構成部位については、同一の符号を附し、重複する説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the state of the pixel contact region in the liquid crystal device according to the second embodiment, and corresponds to FIG. FIG. 9 is a process flow showing a method of manufacturing a liquid crystal device relating to the pixel contact region, and corresponds to FIG. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the state of the pixel contact region after the respective steps shown in FIG. 9 and corresponds to FIG.
Hereinafter, with reference to FIGS. 8 to 10, the
本実施形態に係る液晶装置110は、画素コンタクト領域の製造方法が実施形態1と異なっており、他の構成は実施形態1と同じである。
The
「画素コンタクト領域の概要」
誘電体層46は、画素電極9に接して形成された第1誘電体膜46aと、配向膜18に接して形成された第2誘電体膜46bとで構成されている。第1誘電体膜46aは、凹部90の側壁と底面とを覆い、凹部90に対応する位置に凹部92が形成されている。第2誘電体膜46bは、第1誘電体膜46aの表面、及び凹部92の側壁と底面を覆って形成されている。凹部92の開口部は第2誘電体膜46bで塞がれ、凹部92に対応する位置に密閉された空洞96が形成されている。
なお、凹部92は、本発明における「第2の凹部」の一例であり、空洞96は本発明における「空洞」の一例である。
"Outline of pixel contact area"
The
The
「液晶装置の製造方法」
次に、本発明の特徴部分である画素コンタクト領域に関する液晶装置110の製造方法を説明する。また、画素コンタクト領域以外の液晶装置110の製造方法は公知技術を使用しており、説明を省略する。
本実施形態では、第1誘電体膜46aの形成工程(ステップS13、図9参照)が、実施形態1における第1誘電体膜46aの形成工程(ステップS3、図6参照)と異なる。さらに、本実施形態では、実施形態1における第1誘電体膜46aの平坦化処理工程(ステップS4、図6参照)が省略されている点も異なる。これら相違点以外は、実施形態1と同じである。
"Liquid crystal device manufacturing method"
Next, a manufacturing method of the
In the present embodiment, the step of forming the
図9のステップS13では、画素電極9の表面及び凹部90の底面と側壁を覆って、第1誘電体膜46aを形成する。第1誘電体膜46aの膜厚は、100nm〜200nmである。詳細を後述するが、第1誘電体膜46aは、段差被覆性に劣る成膜方法、すなわち水素化ケイ素を含む材料ガスを用いたプラズマCVDで形成されている。具体的には、第1誘電体膜46aは、シラン(SiH4)を含む材料ガスを用いたプラズマCVDによって形成されたシリコン酸化膜である。第1誘電体膜46aを形成する材料ガスとしては、上述したシランの他に、ジシラン(Si2H6)などを使用することができる。なお、本発明における水素化ケイ素とは、Si原子を複数有するジシラン(Si2H6)などのポリシランも含む。
In step S13 of FIG. 9, the
図10(c)には、ステップS13後の状態が図示されている。凹部90を覆う第1誘電体膜46aの膜厚は、凹部90の寸法と比べて十分小さいので、第1誘電体膜46aは、凹部コンタクトホールの側壁と底面とを覆って形成され、凹部90に対応する位置に凹部92が形成される。凹部92の頂部の開口寸法L4は、概略200nm〜300nmである。
FIG. 10C shows the state after step S13. Since the film thickness of the
図9のステップS5では、第1誘電体膜46aを覆って、第2誘電体膜46bを形成する。第2誘電体膜46bの膜厚は、概略800nm〜900nmである。詳細を後述するが、第2誘電体膜46bは、段差被覆性に優れた成膜方法、すなわち有機オキシシランを含む材料ガスを用いたプラズマCVDで形成されている。具体的には、第2誘電体膜46bは、TEOS(テトラエトキシシラン(Si(OC2H5)4))を含む材料ガスを用いたプラズマCVDによって形成されたシリコン酸化膜である。第2誘電体膜46bを形成する材料ガスとしては、有機オキシシランが好ましく、上述したTEOSの他に、TRIES(トリエトキシシラン(SiH(OC2H5)3))、TMS(テトラメトキシシラン(Si(OCH3)4))、C2H5Si(OC2H5)3、Si(OC3H7)4などを使用することができる。
In step S5 of FIG. 9, a
図10(d)には、ステップS5後の状態が図示されている。第2誘電体膜46bには、第1誘電体膜46aを覆い、凹部92に対応する位置に密閉された空洞96が形成される。実施形態1と同様に、空洞96の頂点は、凹部92から外側(Z方向)に突き出て形成される。すなわち、凹部92の外側において、空洞96の巾(Y方向の長さ)はZ方向に向かって徐々に小さくなり、Z方向に尖った頂点を形成する。そして、空洞96の頂点は、画素電極9の表面からZ方向に突き出た位置に形成される。本実施形態では、空洞96の頂点の高さH3は、概略150nm〜250nmである。
FIG. 10D shows the state after step S5. A
図9のステップS6では、第2誘電体膜46b内に密閉された空洞96を露出させない範囲で、第2誘電体膜46bを薄膜化する平坦化処理を施す。第2誘電体膜46bを薄膜化する平坦化処理は、研磨工程と、研磨面をエッチングで減膜するエッチング工程とで構成されている。
In step S6 of FIG. 9, a planarization process for thinning the
図10(e)には、ステップS6後の状態が図示されている。空洞96が露出すると、配向ムラなどの表示不良となるので、空洞96が露出しない範囲で、第2誘電体膜46bを薄膜化(減膜)する。本実施形態では、誘電体層46の膜厚は、概略250nm〜300nmである。
FIG. 10E shows the state after step S6. When the
「第1誘電体膜及び第2誘電体膜の形成方法」
図11は、凹部90が形成された基板(図10(b)参照)に、概略1000nmのシリコン酸化膜を堆積した後の断面図である。図11(a)には、第1誘電体膜46aと同じ成膜条件、すなわち段差被覆性に劣る成膜方法で形成されたシリコン酸化膜(以降、シリコン酸化膜Aと称す)が堆積され、図11(b)には、第2誘電体膜46bと同じ成膜条件、すなわち段差被覆性に優れた成膜方法で形成されたシリコン酸化膜(以降、シリコン酸化膜Bと称す)が堆積されている。
以下に、図11を参照して、第1誘電体膜46a及び第2誘電体膜46bに好適な成膜方法を説明する。
“Method of forming first dielectric film and second dielectric film”
FIG. 11 is a cross-sectional view after a silicon oxide film having a thickness of about 1000 nm is deposited on a substrate (see FIG. 10B) on which a
Hereinafter, a film forming method suitable for the
図11(a)において、凹部90が形成された基板に、第1誘電体膜46aと同じ成膜条件、すなわちシランを含む材料ガスを用いたプラズマCVDによって概略1000nmのシリコン酸化膜Aを堆積すると、凹部90に対応する位置に密閉された空洞97が形成される。図中で、空洞97の頂点の高さ(画素電極9の表面からのZ方向の距離)が符号H4で示されている。
In FIG. 11A, when a silicon oxide film A having a thickness of about 1000 nm is deposited on the substrate on which the
図11(b)において、凹部90が形成された基板に、第2誘電体膜46bと同じ成膜条件、すなわちTEOSを含む材料ガスを用いたプラズマCVDによって概略1000nmのシリコン酸化膜Bを堆積すると、凹部90に対応する位置に密閉された空洞98が形成される。図中で、空洞98の頂点の高さが符号H5で示されている。
プラズマCVDは、シランやTEOSなどの材料ガスと、亜酸化窒素(N2O)や酸素などの酸化ガス(酸素供給源としての材料ガス)とをプラズマ中で分解し、材料ガスから生成する反応生成物の前駆体ラジカル(以降、前駆体と称す)と、酸化ガスから生成する酸素ラジカルとを反応させ、シリコン酸化膜を形成する成膜方法である。また、当該プラズマCVDは、気相反応過程、表面反応過程、及び堆積膜反応過程という過程を経て、シリコン酸化膜が堆積される。
In FIG. 11B, when a silicon oxide film B having a thickness of about 1000 nm is deposited on the substrate on which the
In plasma CVD, a reaction is generated from a material gas by decomposing a material gas such as silane or TEOS and an oxidizing gas (a material gas as an oxygen supply source) such as nitrous oxide (N 2 O) or oxygen in plasma. This is a film forming method in which a precursor radical of a product (hereinafter referred to as a precursor) and an oxygen radical generated from an oxidizing gas are reacted to form a silicon oxide film. In the plasma CVD, a silicon oxide film is deposited through a process of a gas phase reaction process, a surface reaction process, and a deposited film reaction process.
図11(a)に示すシランを含む材料ガスを用いたプラズマCVDでは、シランの反応性が高いために、気相反応過程(気相中での化学反応)が支配的となる。すなわち、前駆体と酸素ラジカルとが主に気相中で反応し、気相中で生成したシリコン酸化膜Aが基板に堆積する。気相中で生成したシリコン酸化膜Aは、凹部90の内側(側壁、底面)に堆積しにくいため、シリコン酸化膜Aの堆積速度は、凹部90の内側で小さく、凹部90の外側で大きくなる。また、凹部90の内側において、凹部90の奥まった場所ほど(底面に近づくほど)、気相中で生成したシリコン酸化膜Aは堆積しにくく、シリコン酸化膜Aの堆積速度が小さくなる。その結果、凹部90の側壁に形成されるシリコン酸化膜Aの膜厚は、凹部90の底面に近づくほど薄くなる。また、凹部90の頂部付近では、シリコン酸化膜Aの堆積を阻害する障害はなく、凹部90の外側と同等の堆積速度となっている。このため、凹部90の頂部付近では、シリコン酸化膜Aは厚くなり、Y方向に張り出すようにシリコン酸化膜Aが形成される。このように、段差領域(凹部90)を覆うシリコン酸化膜Aの膜厚が変動するので、シラン(水素化ケイ素)を含む材料ガスを用いたプラズマCVDは、段差被覆性に劣る成膜方法となる。
In the plasma CVD using the material gas containing silane shown in FIG. 11A, since the reactivity of silane is high, the gas phase reaction process (chemical reaction in the gas phase) becomes dominant. That is, the precursor and oxygen radicals mainly react in the gas phase, and the silicon oxide film A generated in the gas phase is deposited on the substrate. Since the silicon oxide film A generated in the vapor phase is difficult to deposit on the inside (side wall, bottom surface) of the
凹部90の内側がシリコン酸化膜Aで充填されるよりも早く、凹部90の頂部の開口部がシリコン酸化膜Aで塞がれ、凹部90に対応する位置に密閉された空洞97が形成される。空洞97は、凹部90の外側において、Z方向に向かって急激に細くなる。その結果、空洞97に、Z方向に突き出た頂点が形成される。空洞97の頂点の高さH4は、概略600nmである。
このように、段差被覆性に劣る成膜方法で形成したシリコン酸化膜A内の空洞97は、凹部90の外側の領域で、Z方向に向かって急激に細くなるという特徴を有している。
The opening at the top of the
As described above, the
図10(c)に示す第1誘電体膜46aで形成された凹部92では、凹部92の頂部の開口寸法L4が小さいほど好ましい。第1誘電体膜46aを、段差被覆性に劣る成膜方法で形成すると、凹部92の頂部付近で第1誘電体膜46aが厚くなり、第1誘電体膜46aのオーバーハングが形成される。このオーバーハングによって、凹部92の頂部の開口寸法L4を、さらに短くすることができる。従って、第1誘電体膜46aを形成する方法は、段差被覆性に劣る成膜方法、すなわちシランを含む材料ガスを用いたプラズマCVDが好ましい。
In the
図11(b)に示すTEOSを含む材料ガスを用いたプラズマCVDでは、表面反応過程(画素電極9の表面での化学反応)が支配的となって、シリコン酸化膜Bが形成される。具体的には、プラズマ中で形成された前駆体が画素電極9の表面に吸着し、酸素ラジカルと反応してシリコン酸化膜Bが形成される。その結果、シリコン酸化膜Bは、凹部90の側壁や底面を比較的均一な膜厚で覆って形成されるので、TEOSを含む材料ガスを用いたプラズマCVDは、段差被覆性に優れた成膜方法となる。また、凹部90の側壁を覆うシリコン酸化膜Bの膜厚は、凹部90の側壁を覆うシリコン酸化膜Aの膜厚よりも大きく、凹部90の内側において空洞98の巾(Y方向の長さ)は、空洞97の巾よりも小さくなる。凹部90の外側では、空洞98の巾(Y方向の長さ)はZ方向に向かって徐々に小さくなり、Z方向に突き出た頂点が形成される。空洞98の頂点の高さH5は、概略400nmである。
In plasma CVD using a material gas containing TEOS shown in FIG. 11B, the surface reaction process (chemical reaction on the surface of the pixel electrode 9) is dominant, and the silicon oxide film B is formed. Specifically, a precursor formed in plasma is adsorbed on the surface of the
このように、段差被覆性に優れた成膜方法で形成したシリコン酸化膜Bは、凹部90の側壁や底面を比較的均一な膜厚で覆い、段差被覆性に劣る成膜方法で形成したシリコン酸化膜Aと比べて、凹部90の内側(側壁、底面)に厚く形成される。その結果、段差被覆性に優れた成膜方法で形成された空洞98の容積は、段差被覆性に劣る成膜方法で形成された空洞97の容積よりも小さい。さらに、段差被覆性に優れた成膜方法で形成された空洞98の頂点の高さH5は、段差被覆性に劣る成膜方法で形成された空洞97の頂点の高さH4よりも低くなる。
As described above, the silicon oxide film B formed by the film forming method having excellent step coverage covers the sidewall and the bottom surface of the
図10(d)に示す、凹部92に対応する位置に第2誘電体膜46bで形成された空洞96の容積は小さく、空洞96の頂点の高さH3は低い方が好ましい。このため、第2誘電体膜46bは、段差被覆性に優れた成膜方法、すなわちTEOSを含む材料ガスを用いたプラズマCVDで形成することが好ましい。
The volume of the
TEOSは炭素原子(エトキシ基)を有し、TEOSを含む材料ガスを用いたプラズマCVDで形成したシリコン酸化膜Aは、不純物として炭素を含有する。一方、シランは炭素原子を有していないので、シランを含む材料ガスを用いたプラズマCVDで形成したシリコン酸化膜Bは、TEOSを含む材料ガスを用いたプラズマCVDで形成したシリコン酸化膜Aと比べて、不純物としての炭素含有量が少なくなる。従って、本実施形態における誘電体層46は、画素電極9に接して形成された炭素含有量の少ないシリコン酸化膜(シリコン酸化膜A)と、配向膜18に接して形成された炭素含有量が多いシリコン酸化膜(シリコン酸化膜B)とで構成される。
TEOS has carbon atoms (ethoxy groups), and the silicon oxide film A formed by plasma CVD using a material gas containing TEOS contains carbon as an impurity. On the other hand, since silane has no carbon atoms, the silicon oxide film B formed by plasma CVD using a material gas containing silane is different from the silicon oxide film A formed by plasma CVD using a material gas containing TEOS. In comparison, the carbon content as an impurity is reduced. Therefore, the
以上述べたように、本実施形態に係る液晶装置110によれば、上述した実施形態1における効果(3)に加えて、以下の効果を得ることができる。
As described above, according to the
(1)画素電極9の凹部90を、シランを含む材料ガスを用いたプラズマCVDで形成したシリコン酸化膜からなる第1誘電体膜46aで覆う。そうすると、第1誘電体膜46aを薄膜化する平坦化処理を施さなくても、凹部90に対応する位置に小さな開口寸法L4の凹部92を形成することができる。さらに、第1誘電体膜46aの凹部92を、TEOSを含む材料ガスを用いたプラズマCVDで形成したシリコン酸化膜からなる第2誘電体膜46bで覆う。これによって、画素電極9からの頂点の高さH3が低い空洞96を形成することができる。
空洞96の頂点の高さH3が低くなっているので、空洞96を露出させない範囲で、第2誘電体膜46bをより小さな膜厚に薄膜化することができる。その結果、第1誘電体膜46aと第2誘電体膜46bとからなる誘電体層46の膜厚をおよそ250nm〜300nmとすることができ、画素電極9と対向電極21との間で液晶層50に印加される実効電圧の低下が小さくなり、より高品位な表示を提供することができる。
(1) The
Since the height H3 of the apex of the
(2)第1誘電体膜46aの平坦化処理工程(ステップS4、図6参照)が省略されているので、実施形態1と比べてより安価な液晶装置110を提供することができる。
(2) Since the step of planarizing the
(実施形態3)
<電子機器>
次に図12を参照して、上述した実施形態に係る液晶装置を搭載した電子機器の例について説明する。図12は、電子機器としての3板式プロジェクター(液晶プロジェクター)の光学系の構成を示す平面図である。
(Embodiment 3)
<Electronic equipment>
Next, with reference to FIG. 12, an example of an electronic apparatus equipped with the liquid crystal device according to the above-described embodiment will be described. FIG. 12 is a plan view showing a configuration of an optical system of a three-plate projector (liquid crystal projector) as an electronic apparatus.
本実施形態のプロジェクター1000は、赤色(R)光、緑色(G)光、青色(B)光のそれぞれに対応した3つの反射型光変調素子310R,310G,310Bを備えており、光源611から射出された光束を各反射型光変調素子310R,310G,310Bで画像信号に応じて変調して画像光を形成し、その画像光をスクリーン等に拡大投写する。反射型光変調素子310R,310G,310Bには、上述した実施形態に係る液晶装置100または液晶装置110が搭載されている。
The
プロジェクター1000は、照明光学系600と、色分離光学系200と、平行化レンズ250R,250G,250Bと、位相差板260R,260G,260Bと、偏光ビームスプリッター320R,320G,320Bと、反射型光変調素子310R,310G,310Bと、光合成部であるクロスダイクロイックプリズム400と、投写光学部500とを備えている。
The
照明光学系600は、超高圧水銀ランプで構成される光源611、放物面鏡で構成されるリフレクター612、レンズアレイ620、偏光変換素子640などを備えている。光源611から射出された放射状の光束は、リフレクター612とレンズアレイ620とで複数の部分光束となり、偏光変換素子640によりS偏光光として、色分離光学系200に射出される。
The illumination
色分離光学系200は、照明光学系600から射出された光束を、R光、G光、B光の3つの色光に分離する機能を有している。そして、色分離光学系200は、B光反射ダイクロイックミラー210、RG光反射ダイクロイックミラー220、G光反射ダイクロイックミラー230、及び反射ミラー240,245を備えている。
The color separation
照明光学系600から射出された光束のうち、B光成分は、B光反射ダイクロイックミラー210によって反射され、さらに反射ミラー240によって反射されて平行化レンズ250Bに至る。一方、照明光学系600から射出された光束のうち、R光、G光成分は、RG光反射ダイクロイックミラー220によって反射され、さらに反射ミラー245によって反射されてG光反射ダイクロイックミラー230に至る。その中のG光成分は、G光反射ダイクロイックミラー230で反射されて平行化レンズ250Gに至り、R光成分は、G光反射ダイクロイックミラー230を透過して、平行化レンズ250Rに至る。
Of the luminous flux emitted from the illumination
平行化レンズ250R,250G,250Bは、照明光学系600から射出された複数の部分光束を略平行な光束に変換し、対応する反射型光変調素子310R,310G,310Bを照明する。位相差板260R,260G,260Bによって、平行化レンズ250R,250G,250Bを透過したそれぞれの色光(S偏光光)が、P偏光光に変換される。
The
偏光ビームスプリッター320Gは、位相差板260Gから射出されたG光(P偏光光)を透過して反射型光変調素子310Gに射出する。そして、偏光ビームスプリッター320Gは、反射型光変調素子310Gで反射されS偏光光に変調されたG光を、反射してクロスダイクロイックプリズム400に射出する。
The
偏光ビームスプリッター320R,320Bも偏光ビームスプリッター320Gと同様の機能を有している。そして、偏光ビームスプリッター320R,320Bは、位相差板260R,260Bから射出されたR光(P偏光光)、B光(P偏光光)を透過して反射型光変調素子310R,310Bにそれぞれ射出し、反射型光変調素子310R,310Bで反射されたR光、B光のうち、S偏光光を反射してクロスダイクロイックプリズム400にそれぞれ射出する。
The
クロスダイクロイックプリズム400は、三角柱状の4つのプリズムを貼り合わせることにより、略正方形断面の角柱状に形成されており、X字状の貼り合わせ面に沿って誘電体多層膜410,420が設けられている。誘電体多層膜410は、G光を透過してR光を反射し、誘電体多層膜420は、G光を透過してB光を反射する。そして、クロスダイクロイックプリズム400は、偏光ビームスプリッター320R,320G,320Bから射出された各色光の変調光をそれぞれ入射面400R,400G,400Bから入射して合成し、カラー画像を表す画像光を形成し、投写光学部500に射出する。画像光は、投写光学部500によって、拡大投写される。
The cross
本実施形態のプロジェクター1000は、本発明に係る液晶装置100または液晶装置110が適用されているので、高品位な表示を提供することができる。
Since the
また、電子機器としては、プロジェクターの他に、直視型テレビ、携帯電話、携帯用オーディオ機器、パーソナルコンピューター、ビデオカメラのモニター、カーナビゲーション装置、電子手帳、電卓、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、ディジタルスチルカメラなどの各種電子機器に、本発明に係る液晶装置100または液晶装置110を適用させることができる。
In addition to projectors, electronic devices include direct-view televisions, mobile phones, portable audio devices, personal computers, video camera monitors, car navigation devices, electronic notebooks, calculators, workstations, video phones, POS terminals, The
本発明は、上記した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電気光学装置及び該電気光学の製造方法ならびに該電気光学を適用する電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the spirit or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification. The electro-optic manufacturing method and the electronic apparatus to which the electro-optic is applied are also included in the technical scope of the present invention. Various modifications other than the above embodiment are conceivable. Hereinafter, a modification will be described.
(変形例1)
実施形態1において、図6に示すステップS6(第2誘電体膜46bの平坦化処理)を、省略することができる。詳しくは、第1誘電体膜46aには、図6に示すステップS4で平坦化処理が施され、第2誘電体膜46bと接する第1誘電体膜46aの表面が平坦になっている。第2誘電体膜46bは、第1誘電体膜46aの表面に接して形成されているので、平坦な面(表面)を有することになる。従って、第1誘電体膜46aの凹部91を塞ぎ、空洞95を形成するなるべく小さな膜厚で、第2誘電体膜46bを形成することによって、図6に示すステップS6(第2誘電体膜46bの平坦化処理)を省略することができる。これによれば、実施形態1と比べてより安価な液晶装置を提供することができる。
(Modification 1)
In the first embodiment, step S6 (planarization process of the
(変形例2)
本発明の実施の形態は、反射型の液晶装置に限定されない。例えば、透過型の液晶装置にも適用できる。
さらに、液晶装置100または液晶装置110に適用することに限定されず、例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子を有する発光装置にも適用することができる。これによれば、コンタクトホール86に起因する凹部によって輝度むらが生ずることを低減できる。
(Modification 2)
Embodiments of the present invention are not limited to reflective liquid crystal devices. For example, the present invention can be applied to a transmissive liquid crystal device.
Furthermore, the present invention is not limited to being applied to the
1a…半導体膜、1a’…チャネル領域、1b…データ線側LDD領域、1c…画素電極側LDD領域、1d…データ線側ソースドレイン領域、1e…画素電極側ソースドレイン領域、2…ゲート絶縁膜、3a…ゲート電極、6a…データ線、9…画素電極、9a…第1導電膜、9b…第2導電膜、10…素子基板、11…走査線、12…下地絶縁膜、18,25…配向膜、19…誘電体層、20…対向基板、20a…凹部、21…対向電極、22…平坦化層、30…TFT、41,42,43,44…層間絶縁膜、46…誘電体層、46a…第1誘電体膜、46b…第2誘電体膜、50…液晶層、52…シール材、53…見切り部、60…容量線、60a…上部容量電極、65…シールド層、67,93…中継層、70…蓄積容量、71…下部容量電極、75…誘電体膜、81,84,85,86,810…コンタクトホール、90,91,92…凹部、94,95,96…空洞、100,110…液晶装置、101…データ線駆動回路、102…複数の外部接続用端子、103…検査回路、104…走査線駆動回路、105…配線、106…上下導通部、200…色分離光学系、210…B光反射ダイクロイックミラー、220…RG光反射ダイクロイックミラー、230…G光反射ダイクロイックミラー、240,245…反射ミラー、250B,250G,250R…平行化レンズ、260G,260R…位相差板、310G,310R…反射型光変調素子、320G,320R…偏光ビームスプリッター、400…クロスダイクロイックプリズム、400R…入射面、410,420…誘電体多層膜、500…投写光学部、600…照明光学系、611…光源、612…リフレクター、620…レンズアレイ、640…偏光変換素子、1000…プロジェクター。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記絶縁膜の上面の一部と、前記絶縁膜の前記コンタクトホールが形成された側壁と、前記コンタクトホールから露出した前記導電膜と、を覆うように、前記コンタクトホールに対応する位置に第1の凹部を有する画素電極を形成する工程と、
前記画素電極を覆い、前記第1の凹部に対応する位置に密閉された第1の空洞を有する第1の誘電体膜を形成する工程と、
前記第1の誘電体膜を薄膜化する平坦化処理を施し、前記第1の空洞を露出させ、第2の凹部を形成する工程と、
薄膜化された前記第1の誘電体膜を覆い、前記第2の凹部に対応する位置に密閉された第2の空洞を有する第2の誘電体膜を形成する工程と、
を備えていることを特徴とする電気光学装置の製造方法。 A pixel switching element, a conductive film formed above the pixel switching element, an insulating film having a contact hole and formed above the conductive film, a pixel electrode formed above the insulating film, A first dielectric film formed above the pixel electrode; and a second dielectric film formed above the first dielectric film; and the pixel through the contact hole. A method of manufacturing an electro-optical device in which a switching element and the pixel electrode are electrically connected,
A first portion is provided at a position corresponding to the contact hole so as to cover a part of the upper surface of the insulating film, a sidewall of the insulating film in which the contact hole is formed, and the conductive film exposed from the contact hole. Forming a pixel electrode having a recess of
Forming a first dielectric film covering the pixel electrode and having a first cavity sealed at a position corresponding to the first recess;
Performing a planarization process for thinning the first dielectric film, exposing the first cavity, and forming a second recess;
Forming a second dielectric film covering the thinned first dielectric film and having a second cavity sealed at a position corresponding to the second recess;
A method for manufacturing an electro-optical device.
前記第2の平坦化処理は、研磨工程と、前記研磨工程の後で研磨面をエッチングする工程とを備えていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電気光学装置の製造方法。 The second dielectric film is subjected to a second planarization process for reducing the thickness of the second dielectric film in a range where the second cavity is not exposed,
4. The electro-optical device according to claim 1, wherein the second planarization process includes a polishing step and a step of etching a polishing surface after the polishing step. 5. Device manufacturing method.
前記絶縁膜の上面の一部と、前記絶縁膜の前記コンタクトホールが形成された側壁と、前記コンタクトホールから露出した前記導電膜と、を覆うように、前記コンタクトホールに対応する位置に第1の凹部を有する画素電極を形成する工程と、
水素化ケイ素を含む材料ガスを用いたプラズマCVDによって、前記画素電極を覆い、前記第1の凹部に対応する位置に第2の凹部を有する前記第1のシリコン酸化膜を形成する工程と、
有機オキシシランを含む材料ガスを用いたプラズマCVDによって、前記第1のシリコン酸化膜を覆い、前記第2の凹部に対応する位置に密閉された空洞を有する前記第2のシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記密閉された空洞が露出しない範囲で、前記第2のシリコン酸化膜を薄膜化する平坦化処理を施す工程と、
を備えていることを特徴とする電気光学装置の製造方法。 A pixel switching element, a conductive film formed above the pixel switching element, an insulating film having a contact hole and formed above the conductive film, a pixel electrode formed above the insulating film, A first dielectric film formed above the pixel electrode; and a second dielectric film formed above the first dielectric film; and the pixel through the contact hole. A method of manufacturing an electro-optical device in which a switching element and the pixel electrode are electrically connected,
A first portion is provided at a position corresponding to the contact hole so as to cover a part of the upper surface of the insulating film, a sidewall of the insulating film in which the contact hole is formed, and the conductive film exposed from the contact hole. Forming a pixel electrode having a recess of
Forming the first silicon oxide film having a second recess at a position corresponding to the first recess by plasma CVD using a material gas containing silicon hydride;
A step of forming the second silicon oxide film having a hermetically sealed cavity at a position corresponding to the second recess by plasma CVD using a material gas containing organooxysilane. When,
Applying a planarization treatment to thin the second silicon oxide film in a range where the sealed cavity is not exposed;
A method for manufacturing an electro-optical device.
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