WO2017086116A1 - 半導体装置および投射型表示装置 - Google Patents

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阿部 一樹
信弥 稲毛
信彦 小田
昌宏 甲斐田
護益 名倉
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ソニー株式会社
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    • H01L29/78621Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device characterised by the drain or the source properties, e.g. the doping structure, the composition, the sectional shape or the contact structure with LDD structure or an extension or an offset region or characterised by the doping profile
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    • H01L29/78633Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device with a light shield

Definitions

  • the present disclosure relates to a semiconductor device having a light shielding film on a semiconductor layer and a projection display device including the same.
  • a projection-type liquid crystal display device (projector) generates image light by modulating light from a light source with a light valve, and displays the image light on a screen for display.
  • the light valve is composed of a liquid crystal panel, and modulates light by, for example, each pixel being driven in an active matrix in accordance with an external video signal. For this reason, improvement of image defects (flicker, display unevenness, etc.) of the liquid crystal panel is demanded.
  • the TFT Thin Film Transistor
  • the semiconductor layer In order to suppress the occurrence of image defects in the liquid crystal panel, it is very important to block the TFT (Thin Film Transistor) element included in the pixel circuit, specifically, the semiconductor layer from being irradiated with light. .
  • a semiconductor layer in particular, an LDD (Lightly Doped Drain) region
  • LDD Lightly Doped Drain
  • a semiconductor layer and a gate electrode are formed in this order above a scanning line, and connection holes arranged on both sides of the channel region of the semiconductor layer are buried with the gate electrode so that the gate electrode and the scanning line are integrated.
  • a thin film semiconductor device in which a light shielding state with respect to a channel region is improved is disclosed.
  • a semiconductor layer is disposed above the scanning line, and a light shielding film is disposed on an upper layer of the LDD region of the semiconductor layer with an insulating film interposed therebetween, thereby providing light shielding performance to the LDD region.
  • An improved structure is disclosed.
  • the semiconductor layer and the gate electrode portion are formed in this order above the scanning line, and the gate electrode portion is formed in the contact hole with the scanning line provided on both sides of the LDD region of the semiconductor layer.
  • Patent Document 3 a second conductive film extending from the data line is formed above the first conductive film via an insulating film, and the second conductive film is embedded in a contact hole with the scanning line.
  • a structure in which the light shielding property with respect to the channel region is further improved is disclosed.
  • Patent Documents 1 to 3 have low light shielding performance against light incident from the side to the LDD region, low adhesion between the insulating film and the conductive film, and stress of each film. There was a problem that film peeling easily occurred due to the difference.
  • a semiconductor device includes a first substrate, a first interlayer insulating layer provided on the first substrate, and a semiconductor layer and a gate insulating layer provided on the semiconductor layer. And a second substrate disposed opposite to the first substrate.
  • the gate electrode has a first conductive film and a light shielding property in order from the semiconductor layer side.
  • the second conductive film extends from the side surface to the bottom surface of the pair of openings provided with the semiconductor layer therebetween.
  • the projection display device includes a display layer together with the semiconductor device according to the embodiment.
  • the gate electrode provided on the semiconductor layer via the gate insulating layer includes the first conductive film and the light shielding property in order from the semiconductor layer side.
  • the second conductive film having the structure is used.
  • the second conductive film was extended from the side surface to the bottom surface of the pair of openings provided with the semiconductor layer therebetween.
  • the gate electrode is a laminated film of the first conductive film and the second conductive film having a light shielding property
  • the light shielding property is obtained. Adhesion between the gate electrode having a gate insulating layer and the gate insulating layer is improved.
  • the second conductive film extends from the side surface to the bottom surface of the pair of openings formed between the semiconductor layers provided under the gate electrode through the gate insulating layer, the semiconductor layer The light-shielding property with respect to is improved. Therefore, it is possible to improve the light shielding performance and the resistance to film peeling. Note that the effects described here are not necessarily limited, and may be any effects described in the present disclosure.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the liquid crystal panel according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. It is a plane schematic diagram of the liquid crystal panel shown in FIG.
  • FIG. 6 is a schematic plan view of a liquid crystal panel as another example according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view corresponding to the line II-II shown in FIG. 2A. It is a figure showing an example of the composition of the display concerning a 1st embodiment of this indication. It is a figure showing an example of composition of a spatial light modulation part. It is a figure showing an example of the circuit structure of a pixel. It is sectional drawing of the liquid crystal panel as an example which concerns on 2nd Embodiment of this indication.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a part of a liquid crystal panel according to Modification 1 of the present disclosure.
  • FIG. It is a characteristic view showing the improvement rate of the flicker in Example 1, 2 with respect to a comparative example. It is the characteristic view which compared the resistance value in the connection part of a scanning line and a gate electrode.
  • First Embodiment a liquid crystal projection display device in which a gate electrode is composed of a first conductive film and a second conductive material having a light-shielding property, and the second conductive film extends to the bottom surface of a connection hole with a scanning line.
  • Example 1-1 Configuration of liquid crystal panel 1-2.
  • Action / Effect Second embodiment an example in which an electrically floating light shielding film is further provided above the gate electrode
  • Modified example (example in which the second conductive film is formed as a laminated film) 4).
  • Example 1 a liquid crystal projection display device in which a gate electrode is composed of a first conductive film and a second conductive material having a light-shielding property, and the second conductive film extends to the bottom surface of a connection hole with a scanning line.
  • Example 1-1 Configuration of liquid crystal panel 1-2.
  • Action / Effect Second embodiment an example in which an electrically floating light
  • FIG. 1 illustrates a cross-sectional configuration of a liquid crystal panel 1 included in a projection display device (projector 100, see FIG. 4) according to a first embodiment of the present disclosure.
  • the projector 100 includes, for example, the liquid crystal panel 1 shown in FIG. 1, a drive circuit 40 having a display control unit 41, a data driver 42, and a gate driver 43, and the like, and an image based on a video signal Din input from the outside. Is displayed on the screen 200 (see FIGS. 4 and 5).
  • FIG. 2A shows a planar configuration of the liquid crystal panel 1 shown in FIG. 1, and FIG. 1 is a cross-sectional view corresponding to the line II in FIG.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional configuration taken along line II-II in FIG. 2A.
  • a liquid crystal layer 30 is sealed between a drive substrate 10 and a counter substrate 20 that are disposed to face each other.
  • the drive substrate 10 is provided with, for example, a scanning line WSL on the support substrate 11 (on the counter substrate 20 side), and the transistor 13, the interlayer insulating layer 14, the planarization layer 15, the pixel electrode 16, and the protection through the interlayer insulating layer 12.
  • the layer 17 and the alignment film 18 are provided in this order.
  • a polarizing plate 19 is disposed on the back surface of the support substrate 11.
  • the drive substrate 10 further includes a signal line DTL and a common connection line COM (not shown).
  • the counter substrate 20 has, for example, a counter electrode 22 and an alignment film 23 on the support substrate 21 (drive substrate 10 side), and a polarizing plate 24 on the back surface (image light emission surface side) of the support substrate 21. .
  • the support substrate 11 is made of, for example, a glass substrate, and has, for example, a rectangular surface shape (surface shape parallel to the display screen).
  • the scanning line WSL extends, for example, in the X-axis direction, and extends at least directly below (opposed region) of the LDD region (LDD region 13a) of the transistor 13. Specifically, the scanning line WSL extends, for example, directly below the LDD regions 13a and 13b and the channel region 13c (opposing region) and its periphery.
  • the scanning line WSL is configured using a low reflectance material. Specifically, it is preferable to use a low-reflectance material such as tungsten silicide (WSi) and a conductive silicide-based semiconductor material.
  • low reflectivity materials such as tungsten (W), titanium (Ti), molybdenum (Mo), chromium (Cr), tantalum (Ta), and silicide compounds thereof may be used.
  • the film thickness (hereinafter simply referred to as thickness) of the scanning line WSL in the Y-axis direction is, for example, 30 nm or more and 400 nm or less.
  • the interlayer insulating layers 12 and 14 are made of, for example, silicon oxide (SiO 2 ).
  • the interlayer insulating layer 12 covers the scanning line WSL and is provided on the entire surface of the support substrate 11.
  • a transistor 13 is provided on the interlayer insulating layer 12.
  • the interlayer insulating layer 14 is provided so as to cover the gate insulating layer 13B and the gate electrode 13C of the transistor 13.
  • the transistor 13 is a TFT element and has an LDD (Lightly Doped Drain) structure.
  • the transistor 13 includes a semiconductor layer 13A, a gate electrode 13C that applies an electric field to the semiconductor layer 13A (particularly, the channel region 13c), and a gate insulating layer 13B that isolates and isolates the semiconductor layer 13A and the gate electrode 13C from each other. ing.
  • the transistor 13 includes an LDD region 13a and an LDD region 13b provided on both sides of the channel region 13c, a source region 13d provided on the further outside of the LDD region 13a, and a drain provided on the further outside of the LDD region 13b. And a region 13e.
  • the source region 13 d is connected to the signal line DTL
  • the gate electrode 13 C is connected to the scanning line WSL
  • the drain region 13 e is connected to the pixel electrode 16.
  • a pair of openings A1 and A2 penetrating the gate insulating layer 13B and the interlayer insulating layer 12 are provided on both sides of the semiconductor layer 13A extending in the X-axis direction.
  • the openings A1 and A2 are connection holes for electrically connecting the gate electrode 13C and the scanning line WSL.
  • the openings A1 and A2 may be provided at least at positions corresponding to the channel region 13c and the LDD region 13b of the semiconductor layer 13A.
  • the openings A1 and A2 are provided from the LDD region 13a to the LDD region 13b.
  • the openings A1 and A2 only need to be arranged in parallel with the semiconductor layer 13A as in the above embodiment. That is, the openings A1 and A2 may be formed in parallel to the scanning line WSL extending in the Z-axis direction as shown in FIG. 2A, or in the X-axis direction as shown in FIG. 2B. It may be formed in parallel to the extending scanning line WSL.
  • the channel region 13c, the LDD regions 13a and 13b, the source region 13d, and the drain region 13e are all formed in the same layer, for example, and are made of, for example, amorphous silicon, polycrystalline silicon, or the like.
  • the source region 13d and the drain region 13e are doped with impurities such as n-type impurities to reduce the resistance.
  • the LDD regions 13a and 13b are doped with impurities so that the impurity concentration is lower than that of the source region 13d and the drain region 13e.
  • the gate insulating layer 13B is for electrically insulating the semiconductor layer 13A and the gate electrode 13C.
  • the gate insulating layer 13B is made of, for example, silicon oxide or silicon nitride (Si 3 O 4 ), and is formed by, for example, a thermal oxidation method or a CVD (Chemical Vapor Deposition) method.
  • the gate electrode 13C is provided so as to straddle the semiconductor layer 13A in the X-axis direction via the gate insulating layer 13B.
  • a region facing the gate electrode 13C is a channel region 13c.
  • the gate electrode 13C has a stacked structure in which a first conductive film 13C1 and a light-shielding second conductive film 13C2 are stacked in this order.
  • the first conductive film 13C1 is formed of a conductive material such as polysilicon or amorphous silicon, and is doped with an impurity such as phosphorus (P).
  • the thickness of the first conductive film 13C1 is preferably 40 nm or more, for example.
  • the upper limit is, for example, 1 ⁇ m or less.
  • the second conductive film 13C2 is made of a material having low reflectivity (low refractive index) and conductivity, and preferably has a thickness of 30 nm to 400 nm, for example. Specifically, for example, when the short diameter of the openings A1 and A2 (for example, the width of the bottom surface in the X-axis direction in FIG. 2A) is 0.7 ⁇ m, the thickness of the second conductive film 13C2 is 0.35 ⁇ m or less. It is desirable. Specific examples of the material for the second conductive film 13C2 include low reflectivity materials such as W, Ti, Mo, Cr, Ta, and silicide compounds thereof.
  • the second conductive film 13C2 is formed using one or more of these materials.
  • the gate electrode 13C has a stacked structure of the first conductive film 13C1 and the second conductive film 13C2, and the first conductive film 13C1 is formed between the gate insulating layer 13B and the second conductive film 13C2, thereby forming a gate.
  • the adhesion of the second conductive film 13C2 to the insulating layer 13B is ensured.
  • the gate electrode 13C straddling the semiconductor layer 13A in the X-axis direction extends at least to the bottom surfaces of the openings A1 and A2, and is electrically connected to the scanning line WSL at the bottom surfaces of the openings A1 and A2.
  • the stacked structure of the first conductive film 13C1 and the second conductive film 13C2 of the gate electrode 13C only needs to be provided on at least the gate insulating layer 13B, and the openings A1 and A2 have the first structure as shown in FIG. It is only necessary that the two conductive films 13C2 extend.
  • the second conductive film 13C2 formed of a low-reflectance material on the bottom surfaces of the openings A1 and A2 and the scanning line WSL are electrically connected to each other, whereby the channel region 13c of the semiconductor layer 13A for oblique component light and Incidence to the LDD region 13b is efficiently suppressed.
  • the first conductive film 13C1 may extend in the openings A1 and A2.
  • the stacked structure of the gate electrode 13C and the structure in the openings A1 and A2 of the present embodiment are formed using, for example, the following procedure.
  • openings A1 and A2 penetrating to the scanning line WSL are formed by dry etching, for example.
  • a second conductive film 13C2 is formed using a CVD method.
  • a gate electrode 13C having a laminated structure of the first conductive film 13C1 and the second conductive film 13C2 on the gate insulating layer 13B and having only the second conductive film 13C2 formed in the openings A1 and A2 is formed. Is done.
  • FIG. 1 shows an example in which the side surfaces and bottom surface of the openings A1 and A2 are covered with the second conductive film 13C2, the openings A1 and A2 may be completely embedded with the second conductive film 13C2.
  • the signal line DTL extends, for example, in the Y-axis direction, and is provided, for example, immediately above the semiconductor layer 13A (opposing region) on the interlayer insulating layer 14.
  • the signal line DTL is electrically connected to the semiconductor layer 13A in the opening B that penetrates the interlayer insulating layer 14 and the gate insulating layer 13B in the source region 13d of the semiconductor layer 13A.
  • the signal line DTL is configured as a laminated film made of a tungsten silicide film and a metal film such as aluminum (Al), Ti, copper (Cu), for example.
  • the thickness of the signal line DTL is, for example, not less than 100 nm and not more than 1 ⁇ m.
  • the planarization layer 15 is formed almost uniformly on the interlayer insulating layer 14.
  • the planarization layer 15 is made of, for example, an epoxy resin or an acrylic resin.
  • the pixel electrode 16 is provided for each pixel (pixel 2) and is made of, for example, a transparent conductive film.
  • a transparent conductive film for example, an oxide semiconductor called indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), zinc oxide (ZnO), or IGZO (indium, gallium, zinc-containing oxide) is used.
  • the protective layer 17 is formed in order to suppress the corrosion of the pixel electrode 16.
  • the protective layer 17 is made of an inorganic material that is chemically more stable than the material forming the alignment films 18 and 23, such as silicon oxide or silicon nitride.
  • the thickness of the protective layer 17 is, for example, 30 nm to 70 nm.
  • the protective layer 17 is formed so as to cover at least the pixel portion 1A.
  • the protective layer 17 is preferably formed by a method that is chemically more stable than the vapor deposition method, such as a CVD method or a sputtering method.
  • the alignment film 18 is for controlling the alignment of the liquid crystal layer 30 and is made of an inorganic material such as silicon oxide.
  • the thickness of the alignment film 18 is, for example, about 120 nm to 360 nm.
  • the alignment film 18 is formed by, for example, a vapor deposition method.
  • the alignment film 18 is formed so as to cover the pixel electrode 16, and is formed, for example, from the pixel portion 1A to the peripheral portion 1B.
  • the surface shape of the film formation region of the alignment film 18 is, for example, a rectangular shape substantially the same as the surface shape of the support substrate 11.
  • the alignment film 23 has a similar configuration.
  • the support substrate 21 is made of, for example, a glass substrate.
  • the support substrate 21 is provided with, for example, a color filter and a light shielding layer (black matrix layer) not shown, and these are covered with, for example, an overcoat film.
  • a counter electrode 22 is provided on the overcoat film.
  • the counter electrode 22 is an electrode common to each pixel, for example, and supplies a video voltage to the liquid crystal layer 30 together with the pixel electrode 16.
  • the counter electrode 22 is made of a transparent conductive material as described above, for example, like the pixel electrode 16.
  • the liquid crystal layer 30 has a function of controlling the transmittance of light passing therethrough according to the video voltage supplied through the pixel electrode 16 and the counter electrode 22.
  • the liquid crystal layer 30 is driven to display in, for example, a VA (Vertical Alignment) mode, a TN (Twisted Nematic) mode, an ECB (Electrically controlled birefringence) mode, an FFS (Fringe Field Switching) mode, or an IPS (In Plane Switching) mode.
  • VA Vertical Alignment
  • TN Transmission Nematic
  • ECB Electrically controlled birefringence
  • FFS Frringe Field Switching
  • IPS In Plane Switching
  • Liquid crystal Liquid crystal.
  • the liquid crystal material of the liquid crystal layer 30 is not particularly limited, but is particularly effective when alignment control is performed using an inorganic alignment film, such as the alignment films 18 and 23 described later.
  • the polarizing plates 19 and 24 are, for example, arranged in crossed Nicols, and allow only light (polarized light) in a certain vibration direction to pass therethrough.
  • FIG. 4 illustrates an example of the overall configuration of the projector 100.
  • the projector 100 is, for example, a three-plate transmission projector, and includes, for example, a light emitting unit 110, an optical path branching unit 120, a spatial light modulation unit 130, a combining unit 140, and a projecting unit 150.
  • the light emitting unit 110 supplies a light beam that irradiates the irradiated surface of the spatial light modulation unit 130, and includes, for example, a white light source lamp and a reflecting mirror formed behind the lamp. Yes.
  • the light emitting unit 110 may have some optical element in a region (on the optical axis AX) through which the light 111 of the lamp passes as necessary.
  • a filter that attenuates light other than visible light among the light 111 from the lamp, and an optical integrator that makes the illuminance distribution on the irradiated surface of the spatial light modulator 130 uniform. It is possible to provide them in this order from the lamp side.
  • the optical path branching unit 120 separates the light 111 output from the light emitting unit 110 into a plurality of color lights having different wavelength bands, and guides each color light to the irradiated surface of the spatial light modulation unit 130.
  • the optical path branching unit 120 includes one cross mirror 121, two mirrors 122, and two mirrors 123.
  • the cross mirror 121 separates the light 111 output from the light emitting unit 110 into a plurality of color lights having different wavelength bands and branches the optical path of each color light.
  • the cross mirror 121 is disposed on the optical axis AX, and is configured by connecting two mirrors having different wavelength selectivity so as to cross each other.
  • the mirrors 122 and 123 reflect the color light (red light 111R and blue light 111B in FIG. 4) branched in the optical path by the cross mirror 121, and are disposed at a location different from the optical axis AX.
  • the mirror 122 guides light (red light 111R in FIG. 4) reflected in one direction intersecting the optical axis AX by one mirror included in the cross mirror 121 to the irradiated surface of the spatial light modulator 130R. Has been placed.
  • the mirror 123 guides the light (blue light 111B in FIG. 4) reflected in another direction intersecting the optical axis AX by other mirrors included in the cross mirror 121 to the irradiated surface of the spatial light modulator 130B. Has been placed.
  • the light passing through the cross mirror 121 and passing on the optical axis AX (green light 111G in FIG. 4) is transmitted from the spatial light modulation unit 130G disposed on the optical axis AX. It is incident on the surface to be irradiated.
  • the spatial light modulator 130 modulates a plurality of color lights for each color light according to a video signal Din input from an information processing device (not shown), and generates modulated light for each color light.
  • the spatial light modulator 130 includes, for example, a spatial light modulator 130R that modulates the red light 111R, a spatial light modulator 130G that modulates the green light 111G, and a spatial light modulator 130B that modulates the blue light 111B. It is out.
  • the spatial light modulator 130R is disposed in a region facing one surface of the combining unit 140.
  • the spatial light modulation unit 130R modulates the incident red light 111R based on the video signal Din to generate red image light 112R, and the red image light 112R is output from the synthesis unit 140 behind the spatial light modulation unit 130R. It is designed to output on one side.
  • Spatial light modulation unit 130 ⁇ / b> G is arranged in a region facing the other surface of combining unit 140.
  • the spatial light modulator 130G modulates the incident green light 111G based on the video signal Din to generate a green image light 112G.
  • the green image light 112G is output from the combining unit 140 behind the spatial light modulator 130R. Output to other side.
  • Spatial light modulation unit 130 ⁇ / b> B is arranged in a region facing the other surface of combining unit 140.
  • the spatial light modulator 130B modulates the incident blue light 111B based on the video signal Din to generate blue image light 112B, and the blue image light 112B is output from the combining unit 140 behind the spatial light modulator 130R. Output to other aspects.
  • the combining unit 140 generates image light by combining a plurality of modulated lights.
  • the combining unit 140 is disposed on the optical axis AX, for example, and is, for example, a cross prism configured by joining four prisms. Two selective reflection surfaces having different wavelength selectivity are formed on the joint surfaces of these prisms by, for example, a multilayer interference film or the like.
  • the one selective reflection surface reflects the red image light 112 ⁇ / b> R output from the spatial light modulation unit 130 ⁇ / b> R in a direction parallel to the optical axis AX and guides it in the direction of the projection unit 150.
  • the other selective reflection surface for example, reflects the blue image light 112B output from the spatial light modulation unit 130B in a direction parallel to the optical axis AX and guides it in the direction of the projection unit 150.
  • the green image light 112G output from the spatial light modulation unit 130G passes through the two selective reflection surfaces and proceeds in the direction of the projection unit 150.
  • the combining unit 140 functions to generate image light 113 by combining the image light generated by the spatial light modulation units 130R, 130G, and 130B, and to output the generated image light 113 to the projection unit 150.
  • the projection unit 150 projects the image light 113 output from the synthesis unit 140 onto the screen 200 and displays an image.
  • the projection unit 150 is disposed on the optical axis AX, for example, and is configured by a projection lens, for example.
  • FIG. 5 shows an example of the overall configuration of the spatial light modulators 130R, 130G, and 130B in FIG.
  • the spatial light modulators 130R, 130G, and 130B include, for example, the liquid crystal panel 1 described above and a drive circuit 40 that drives the liquid crystal panel 1.
  • the drive circuit 40 includes a display control unit 41, a data driver 42, and a gate driver 43.
  • the liquid crystal panel 1 has a pixel portion 1A in which a plurality of pixels 2 are formed in a matrix and a peripheral portion 1B.
  • the liquid crystal panel 1 displays an image based on a video signal Din input from the outside by actively driving each pixel 2 by a data driver 42 and a gate driver 43.
  • the liquid crystal panel 1 has a plurality of scanning lines WSL extending in the row direction, a plurality of signal lines DTL extending in the column direction, and a plurality of common connection lines COM extending in the row direction. Pixels 2 are provided corresponding to the intersections between the signal lines DTL and the scanning lines WSL. Each signal line DTL is connected to an output end (not shown) of the data driver 42. Each scanning line WSL is connected to an output terminal (not shown) of the gate driver 43. Each common connection line COM is connected to, for example, an output terminal (not shown) of a circuit that outputs a fixed potential.
  • the display controller 41 stores, for example, the supplied video signal Din in a frame memory for each screen (for each display of one frame).
  • the display control unit 41 has a function of controlling the data driver 42 and the gate driver 43 that drive the liquid crystal panel 1 to operate in conjunction with each other.
  • the display control unit 41 supplies, for example, a scanning timing control signal to the data driver 42, and the data driver 42 receives an image signal for one horizontal line based on the image signal held in the frame memory.
  • a display timing control signal is supplied.
  • the data driver 42 supplies, for example, a video signal Din for one horizontal line supplied from the display control unit 41 to each pixel 2 as a signal voltage. Specifically, the data driver 42 supplies, for example, a signal voltage corresponding to the video signal Din to each pixel 2 constituting one horizontal line selected by the gate driver 43 via the signal line DTL. It is.
  • the gate driver 43 has a function of selecting the pixel 2 to be driven according to a scanning timing control signal supplied from the display control unit 41, for example. Specifically, the gate driver 43 applies, for example, a selection pulse to the gate electrode 13C of the transistor 13 of the pixel 2 via the scanning line WSL, so that the pixel 2 formed in a matrix in the pixel portion 1A. One row is selected as a drive target. In these pixels 2, one horizontal line is displayed according to the signal voltage supplied from the data driver 42. In this way, for example, the gate driver 43 sequentially scans one horizontal line at a time in a time-division manner, and performs display over the entire display area.
  • FIG. 6 illustrates an example of a circuit configuration of the pixel 2.
  • the pixel 2 includes a liquid crystal element 3 and a pixel circuit 4 that drives the liquid crystal element 3.
  • the liquid crystal element 3 and the pixel circuit 4 are provided corresponding to the intersection of the scanning line WSL and the signal line DTL.
  • the liquid crystal element 3 includes a liquid crystal cell (liquid crystal layer 30), a pixel electrode 16 and a counter electrode 22 that sandwich the liquid crystal layer 30 therebetween. That is, the cross-sectional views of the liquid crystal panel 1 shown in FIGS. 1 and 3 correspond to the intersections of the scanning lines WSL and the signal lines DTL.
  • the pixel circuit 4 includes a transistor 13 that writes a signal voltage to the liquid crystal element 3 and a storage capacitor 4 ⁇ / b> A that holds the voltage written to the liquid crystal element 3.
  • the storage capacitor 4A is for preventing the signal voltage held between the pixel electrode 16 and the counter electrode 22 from leaking, and a pair of capacitor electrodes 4a and 4b facing each other through a predetermined gap. It consists of
  • the capacitive electrode 4a is connected to the drain region 13e of the semiconductor layer 13A, and the capacitive electrode 4b is connected to the common connection line COM.
  • the gate electrode is made of a light-shielding material, and the gate electrode extends into contact holes with scanning lines provided on both sides of the LDD region of the semiconductor layer. Some have a light-shielding film disposed on the gate electrode.
  • the polysilicon film used as the light shielding film is inferior in the light shielding performance compared to the silicide film or the aluminum film, and the high temperature furnace in which the polysilicon film on the bottom surface of the connection hole is formed. In other words, it is oxidized to increase the resistance.
  • the light shielding performance is not sufficient with respect to the incidence of light from the side surface of the LDD region.
  • the conductive film (silicide film, aluminum film, etc.) and the insulating oxide film may have insufficient adhesion, or the conductive film may be peeled off due to the stress of each film.
  • the conductive film in the vicinity is limited in material because it attenuates the threshold voltage (Vth) from the viewpoint of work function.
  • the semiconductor layer 13A is extended to the bottom surfaces of the pair of openings A1 and A2 provided on both sides of the semiconductor layer 13A. This improves the adhesion between the gate insulating layer 13B provided between the semiconductor layer 13A and the gate electrode 13C and the gate electrode 13C having a light shielding property. Further, the incidence of oblique component light on the semiconductor layer 13A is suppressed.
  • the gate electrode 13C of the transistor 13 provided on the drive substrate 10 of the liquid crystal panel 1 is shielded from the first conductive film 13C1. It was set as the laminated film with 2 electrically conductive film 13C2. As a result, the adhesion between the gate electrode 13C having a light shielding property and the gate insulating layer 13B is improved, and the resistance to film peeling can be improved.
  • the second conductive film 13C2 having light shielding properties is extended from the side surface to the bottom surface of the pair of openings A1 and A2 provided with the semiconductor layer 13A interposed therebetween. This suppresses the incidence of oblique component light on the semiconductor layer 13A. Therefore, the light shielding performance for the semiconductor layer 13A can be improved. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of light leakage current, and it is possible to provide a projection display device having high display characteristics and an improved manufacturing yield.
  • the scanning line WSL is formed of a light-shielding material (low reflectance material), and the scanning line WSL is electrically connected to the light-shielding second conductive film 13C2 on the bottom surfaces of the openings A1 and A2. This makes it possible to further suppress the incidence of oblique component light (stray light) on the semiconductor layer 13A.
  • the openings A1 and A2 provided at positions corresponding to the semiconductor layer 13A are not necessarily provided, and may be provided in either one, and the second conductive film 13C2 may be provided in one of them. You may make it extend.
  • the openings A1 and A2 are provided on both sides of the semiconductor layer 13A and the second conductive film 13C2 extends to the bottom surfaces of the openings A1 and A2, the light shielding property to the semiconductor layer 13A is inferior, but constant. The light shielding performance can be improved.
  • FIG. 7 illustrates a cross-sectional configuration of the liquid crystal panel 5 included in the projection display device (projector 100) according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 8A shows a planar configuration of the liquid crystal panel 1 shown in FIG. 7, and FIG. 7 is a cross-sectional view corresponding to the line III-III of FIG. 8A.
  • FIG. 9 illustrates a cross-sectional configuration taken along the line IV-IV in FIG. 8A.
  • the liquid crystal panel 5 of the present embodiment is different from the first embodiment in that an electrically floating light shielding film 51 is formed on the transistor 13.
  • the light shielding film 51 is provided, for example, on the same layer as the signal line DTL, for example, on the interlayer insulating layer 14, and is electrically floating.
  • one light shielding film 51 is provided for each pixel circuit 4.
  • one light shielding film 51 may be provided for each of the plurality of pixel circuits 4, for example, one for each pixel row.
  • the light-shielding film 51 may be formed at least immediately above (opposed region) of the LDD region 13b of the semiconductor layer 13A. Preferably, for example, from the LDD regions 13a and 13b and the channel region 13c of the semiconductor layer 13A. A pair of openings A1 and A2 provided on both sides of the semiconductor layer 13A are covered.
  • the light shielding film 51 on the openings A1 and A2 is preferably formed along with the shape of the openings A1 and A2 together with the interlayer insulating layer 14.
  • the light-shielding film formed on the side surfaces of the LDD regions 13a and 13b and the channel region 13c of the semiconductor layer 13A becomes a double layer (second conductive film 13C2 and the light-shielding film 51), and incident light of an oblique component is incident. Is more suppressed.
  • the material of the light shielding film 51 as with the second conductive film 13C2 of the gate electrode 13C, for example, a low reflectivity material such as W, Ti, Mo, Cr and Ta or a silicide compound thereof can be used.
  • the light shielding film 51 is formed by using one or more of these materials.
  • the thickness of the light shielding film 51 is preferably not less than 30 nm and not more than 1 ⁇ m, for example. In particular, as described above, in order for the light shielding film 51 to be embedded in the openings A1 and A2, the total film thickness of at least the second conductive film 13C2, the interlayer insulating layer 14, and the light shielding film 51 is shorter than the openings A1 and A2.
  • the diameter for example, the width of the bottom surface in the X-axis direction in FIG. 8A.
  • the total film thickness of the three layers is desirably 0.35 ⁇ m or less.
  • the openings A1 and A2 only need to be arranged in parallel with the semiconductor layer 13A, as in the first embodiment. That is, the openings A1 and A2 may be formed in parallel to the scanning line WSL extending in the Z-axis direction as shown in FIG. 8A, or in the X-axis direction as shown in FIG. 8B. It may be formed in parallel to the extending scanning line WSL.
  • the electrically floating light shielding film 51 is provided on the transistor 13 of the liquid crystal panel 5 used in the projection display device (projector 100). Specifically, since it is provided immediately above the LDD region 13b (opposite region) of the semiconductor layer 13A, light from above (incident light from the counter substrate 20 side) enters the LDD regions 13a and 13b and the channel region 13c. It is possible to block the intrusion. Therefore, the light shielding performance in the above embodiment can be further improved.
  • the light shielding film 51 so as to cover the pair of openings A1 and A2 provided on both sides of the semiconductor layer 13A from the LDD regions 13a and 13b and the channel region 13c of the semiconductor layer 13A, It becomes possible to further improve the light shielding property.
  • FIG. 10 illustrates a part of a cross-sectional configuration of the liquid crystal panel 6 included in the projection display device (projector 100) according to the modified example of the present disclosure.
  • the gate electrode 63C has a laminated structure of the first conductive film 63C1 and the second conductive film 63C2, as in the first and second embodiments, and the second conductive film 63C2 It differs from the first and second embodiments in that it is formed as a multilayer film (here, two layers; 63x, 63y) made of different materials.
  • the gate electrode 63C has a structure in which the first conductive film 63C1 and the second conductive film 63C2 are stacked in this order from the support substrate 11 side as described above.
  • the second conductive film 63C2 further includes a multilayer film (first conductive film).
  • the second conductive films 63x and 63y) are formed in order from the 63C1 side.
  • the second conductive films 63x and 63y are preferably formed using materials having different transmission wavelength ranges, for example. Examples of the material of the second conductive film 63x include Ti, Mo and oxides, nitrides or silicide films thereof. Examples of the material of the second conductive film 63y include W and its nitride or silicide film.
  • the thicknesses of the second conductive film 63x and the second conductive film 63y are each preferably in the range of 30 nm to 400 nm, and the second conductive film 63x and the second conductive film 63y are combined to form the second embodiment. Similarly, it is desirable that it is smaller than the minor axis of the openings A1 and A2.
  • the light-shielding second conductive film 63C2 As described above, by forming the light-shielding second conductive film 63C2 as a laminated film, it is possible to further improve the light-shielding performance in addition to the effects of the first embodiment. This is because it is possible to block stray light through grain boundaries and pinholes that may be formed in the second conductive film 63C2. Furthermore, by forming the second conductive films 63x and 63y using, for example, materials having different transmission wavelengths, there is an effect that it is possible to ensure a light shielding property against light in a wider wavelength range.
  • the configuration of the second conductive film 63C2 of the present modification can also be applied to the second embodiment.
  • the second embodiment and this modification light propagation in the insulating layers (interlayer insulating layers 12, 14 and gate insulating layer 13B) under the light shielding film 51 is suppressed, and higher light shielding performance is obtained. There is an effect that can be.
  • FIG. 11 shows the improvement rate of flicker in Examples 1 and 2 with respect to the comparative example when the liquid crystal panels according to the examples (Examples 1 and 2) and the comparative example are irradiated with light.
  • the liquid crystal panel according to Example 1 corresponds to the first embodiment in which the second conductive film 13C2 having light shielding properties is formed from the side surface to the bottom surface of the openings A1 and A2.
  • the liquid crystal panel according to Example 2 corresponds to the second embodiment in which an electrically floating light shielding film 51 is further provided on the semiconductor layer 13A.
  • the liquid crystal panel according to the comparative example is a general liquid crystal panel in which only a polysilicon film (corresponding to the first conductive film of the present disclosure) is formed in the openings A1 and A2.
  • Example 1 the improvement rate of Example 1 with respect to the comparative example was 11.7%, and the improvement rate of Example 2 was 24.7%.
  • the liquid crystal panel of the present disclosure incidence of oblique component light (stray light) into the channel region and the LDD region in the vicinity thereof is prevented and generation of light leakage current is suppressed as compared with a general liquid crystal panel. It was confirmed that Furthermore, it was found that a higher light shielding property can be obtained by forming the electrically floating light shielding film 51 on the semiconductor layer 13A.
  • FIG. 12 shows the measured resistance values of the connection portion between the gate electrode and the scanning line in the openings A1 and A2 of the comparative example and the first embodiment.
  • the resistance value is about 0.98 Kohm, whereas in the openings A1 and A2, the second light-shielding property is provided.
  • the resistance value was 0.01 Kohm, which was reduced to about 1/100. This is considered to be because the oxide film was formed by the high-temperature furnace operation in forming the polysilicon film in the comparative example. Since the second conductive film 13C2 (for example, WSi film) having a light shielding property used in Example 1 does not require a high-temperature furnace operation for formation, an oxide film is not formed.
  • the gate electrode 13C has a laminated structure of the first conductive film 13C1 made of polysilicon or the like and the second conductive film 13C2 having light shielding properties, and a pair of openings A1 and A2 provided on both sides of the semiconductor layer 13A. It can be seen that the flicker value could be kept low by extending the second conductive film 13C2 inside. It can also be seen that the flicker value can be further reduced by providing the electrically floating light-shielding film 51 on the semiconductor layer 13A. In addition, it can be seen that the electrical connection between the scanning line WSL and the gate electrode 13C is performed by the second conductive film, whereby the resistance value of the connection portion between the scanning line WSL and the gate electrode 13C can be reduced. .
  • the present disclosure is not limited to these embodiments and the like, and various modifications are possible.
  • the alignment film may be rectangular or the like, and is particularly useful when it has a shape including corners.
  • the structure of the gate electrode 13C (and gate electrode 63C) and the openings A1, A2 and the like of the present disclosure can be applied not only to the projection display device but also to all semiconductor devices that need to be shielded from light. Further, in the above-described embodiment and the like, an example in which a liquid crystal element is used as a display element has been described. However, the present invention is not limited thereto, and for example, an organic EL element or CLED may be used.
  • the semiconductor device and the projection display device of the present disclosure may have the following configurations.
  • a first substrate A TFT element including a semiconductor layer and a gate electrode provided on the semiconductor layer with a gate insulating layer interposed between the first interlayer insulating layer provided on the first substrate;
  • a second substrate disposed opposite to the first substrate,
  • the gate electrode has a first conductive film and a light-shielding second conductive film in order from the semiconductor layer side, The second conductive film extends from a side surface to a bottom surface of a pair of openings provided with the semiconductor layer therebetween.
  • a light-shielding film is provided on the TFT element via a second interlayer insulating layer.
  • the second conductive film is a stacked film including a plurality of layers.
  • the semiconductor layer has an LDD region.
  • the semiconductor device according to any one of (1) to (9), wherein the second conductive film is formed using a low refractive index material.

Abstract

本開示の一実施形態の半導体装置は、第1基板と、第1基板の上に設けられた第1の層間絶縁層を介すると共に、半導体層と、半導体層上にゲート絶縁層を介して設けられたゲート電極とを含むTFT素子と、第1基板に対向配置された第2基板とを備えたものであり、ゲート電極は、半導体層側から順に第1の導電膜および遮光性を有する第2の導電膜を有し、第2の導電膜は、半導体層を間に設けられた一対の開口の側面から底面にかけて延在している。

Description

半導体装置および投射型表示装置
 本開示は、半導体層上に遮光膜を有する半導体装置およびこれを備えた投射型表示装置に関する。
 近年、オフィスだけでなく、家庭でもスクリーンに映像を投影する投射型の液晶表示装置(LCD:Liquid Crystal Display)が広く利用されている。投射型の液晶表示装置(プロジェクタ)は、光源からの光をライトバルブで変調することにより画像光を生成し、スクリーンに投射して表示を行うものである。ライトバルブは、液晶パネルで構成されており、例えば各画素が外部からの映像信号に応じてアクティブマトリクス駆動されることにより、光を変調するようになっている。このため、液晶パネルの画像不良(フリッカ、表示ムラ等)の改善が求められている。
 液晶パネルの画像不良の発生を抑制するためには、画素回路に含まれるTFT(Thin Film Transistor)素子、具体的には、半導体層に光が照射されるのを遮ることが非常に重要である。半導体層(特に、LDD(Lightly Doped Drain)領域)への光の照射は、光リーク電流を発生させるからである。例えば特許文献1では、走査線の上方に半導体層およびゲート電極をこの順に形成し、半導体層のチャネル領域の両側に配置された接続孔をゲート電極で埋設してゲート電極と走査線とを一体化することで、チャネル領域に対する遮光状態を向上させた薄膜半導体装置が開示されている。また、特許文献2の投射型表示装置では、走査線の上方に半導体層を配置し、半導体層のLDD領域の上層に絶縁膜を挟んで遮光膜を配置することでLDD領域への遮光性能を向上させた構造が開示されている。更に、特許文献3の電気光学装置では、走査線の上方に半導体層およびゲート電極部をこの順に形成し、半導体層のLDD領域の両側に設けられた走査線とのコンタクトホールに、ゲート電極部から延在する第1導電膜を埋め込むことでチャネル領域に対する遮光性の向上が図られている。また、特許文献3には、さらに第1導電膜の上方に絶縁膜を介してデータ線から延在する第2導電膜を形成し、この第2導電膜を走査線とのコンタクトホールに埋め込むことでチャネル領域に対する遮光性をさらに向上させた構造が開示されている。
特開2006-171136号公報 特開2013-57823号公報 特開2012-108407号公報
 しかしながら、上記特許文献1~3において開示されている構造には、LDD領域への横からの光入射に対する遮光性能の低さや、絶縁膜と導電膜との密着性の低さおよび各膜の応力差によって膜剥れが起こりやすい等の問題があった。
 従って、遮光性能および膜剥れに対する耐性を向上させることが可能な半導体装置および投射型表示装置を提供することが望ましい。
 本開示の一実施形態の半導体装置は、第1基板と、第1基板の上に設けられた第1の層間絶縁層を介すると共に、半導体層と、半導体層上にゲート絶縁層を介して設けられたゲート電極とを含むTFT素子と、第1基板に対向配置された第2基板とを備えたものであり、ゲート電極は、半導体層側から順に第1の導電膜および遮光性を有する第2の導電膜を有し、第2の導電膜は、半導体層を間に設けられた一対の開口の側面から底面にかけて延在している。
 本開示の一実施形態の投射型表示装置は、上記一実施形態の半導体装置と共に、表示層を有する。
 本開示の一実施形態の半導体装置および一実施形態の投射型表示装置では、半導体層上にゲート絶縁層を介して設けられたゲート電極を、半導体層側から順に第1の導電膜および遮光性を有する第2の導電膜を用いて構成する。この第2の導電膜を、半導体層を間に設けられた一対の開孔の側面から底面にかけて延在させるようにした。これにより、遮光膜を有するゲート電極とゲート絶縁層の密着性が向上すると共に、半導体層に対する遮光性が向上する。
 本開示の一実施形態の半導体装置および一実施形態の投射型表示装置によれば、ゲート電極を第1の導電膜と遮光性を有する第2の導電膜との積層膜としたので、遮光性を有するゲート電極とゲート絶縁層との密着性が向上する。また、この第2の導電膜を、ゲート絶縁層を介してゲート電極の下層に設けられた半導体層を間に形成された一対の開口の側面から底面にかけて延在させるようにしたので、半導体層に対する遮光性が向上する。よって、遮光性能および膜剥れに対する耐性を向上させることが可能となる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であってもよい。
本開示の第1の実施の形態に係る液晶パネルの断面図である。 図1に示した液晶パネルの平面模式図である。 本開示の第1の実施の形態に係る他の例としての液晶パネルの平面模式図である。 図2Aに示したII-II線に対応する断面図である。 本開示の第1の実施の形態に係る表示装置の構成の一例を表わす図である。 空間光変調部の構成の一例を表す図である。 画素の回路構成の一例を表す図である。 本開示の第2の実施の形態に係る一例としての液晶パネルの断面図である。 図7に示した液晶パネルの平面模式図である。 本開示の第2の実施の形態に係る液晶パネルの平面模式図である。 図8Aに示したIV-IV線に対応する断面図である。 本開示の変形例1に係る液晶パネルの一部を表す断面図である。 比較例に対する実施例1,2におけるフリッカの改善率を表す特性図である。 走査線とゲート電極との接続部における抵抗値を比較した特性図である。
 以下、本開示における一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施の形態(ゲート電極を第1導電膜および遮光性を有する第2導電から構成し、第2導電膜を走査線との接続孔の底面まで延在させた液晶投射型表示装置の例)
  1-1.液晶パネルの構成
  1-2.投射型表示装置の全体構成
  1-3.作用・効果
2.第2の実施の形態(更に、ゲート電極の上方に電気的にフローティングな遮光膜を設けた例)
3.変形例(第2導電膜を積層膜として形成した例)
4.実施例
<1.第1の実施の形態>
 図1は、本開示の第1の実施の形態に係る投射型表示装置(プロジェクタ100,図4参照)に含まれる液晶パネル1の断面構成を表したものである。プロジェクタ100は、例えば、図1に示した液晶パネル1と、表示制御部41、データドライバ42およびゲートドライバ43とを有する駆動回路40等を備え、外部から入力される映像信号Dinに基づいて画像をスクリーン200に表示するものである(いずれも図4,図5参照)。
(1-1.液晶パネルの構成)
 図2Aは、図1に示した液晶パネル1の平面構成を表したものであり、図1は、図2のI-I線に対応する断面図である。図3は、図2AのII-II線における断面構成を表したものである。液晶パネル1は、対向配置された駆動基板10と対向基板20との間に、液晶層30が封止されたものである。
 駆動基板10は、支持基板11上(対向基板20側)に、例えば走査線WSLが設けられ、層間絶縁層12を介してトランジスタ13、層間絶縁層14、平坦化層15、画素電極16、保護層17および配向膜18をこの順に有している。支持基板11の裏面には、偏光板19が配設されている。駆動基板10は、さらに、信号線DTLおよび共通接続線COM(図示せず)を有している。対向基板20は、例えば支持基板21上(駆動基板10側)に対向電極22および配向膜23を有し、支持基板21の裏面(画像光の射出面側)に偏光板24を有している。
 支持基板11は、例えばガラス基板よりなり、例えば矩形状の面形状(表示画面に平行な面形状)を有する。
 走査線WSLは、例えばX軸方向に延伸すると共に、少なくともトランジスタ13のLDD領域(LDD領域13a)の直下(対向領域)に延在している。具体的には、走査線WSLは、例えばLDD領域13a,13bおよびチャネル領域13cの直下(対向領域)およびその周辺に延在している。走査線WSLは、低反射率材料を用いて構成される。具体的には、タングステンシリサイド(WSi)等の低反射率材料であると共に、導電性を有するシリサイド系半導体材料を用いることが好ましい。この他、タングステン(W),チタン(Ti),モリブデン(Mo),クロム(Cr)およびタンタル(Ta)あるいはこれらのシリサイド化合物等の低反射率材料を用いてもよい。走査線WSLのY軸方向の膜厚(以下、単に厚みという)は、例えば30nm以上400nm以下である。
 層間絶縁層12,14は、例えば酸化シリコン(SiO2)によって構成されている。層間絶縁層12は、走査線WSLを覆うと共に、支持基板11の全面に設けられている。層間絶縁層12上には、トランジスタ13が設けられている。層間絶縁層14は、トランジスタ13のゲート絶縁層13Bおよびゲート電極13Cを覆うように設けられている。
 トランジスタ13は、TFT素子であり、LDD(Lightly Doped Drain)構造を有している。トランジスタ13は、半導体層13Aと、半導体層13A(特に、チャネル領域13c)に電界を印加するゲート電極13Cと、半導体層13Aとゲート電極13Cとを互いに絶縁分離するゲート絶縁層13Bとを有している。トランジスタ13は、また、チャネル領域13cの両脇に設けられたLDD領域13aおよびLDD領域13bと、LDD領域13aのさらに外側に設けられたソース領域13dおよびLDD領域13bのさらに外側に設けられたドレイン領域13eとを有している。トランジスタ13では、ソース領域13dが信号線DTLに接続され、ゲート電極13Cが走査線WSLに接続され、ドレイン領域13eが画素電極16に接続されている。X軸方向に延伸する半導体層13Aの両側には、ゲート絶縁層13Bおよび層間絶縁層12を貫通する一対の開口A1,A2が設けられている。開口A1,A2は、ゲート電極13Cと走査線WSLとが電気的に接続するための接続孔である。開口A1,A2は、少なくとも半導体層13Aのチャネル領域13cおよびLDD領域13bに対応する位置に設けられていればよく、ここではLDD領域13aからLDD領域13bまでして設けられている。
 なお、開口A1,A2は、上記実施の形態と同様に半導体層13Aと並列して配置されていればよい。即ち、図2Aに示したように開口A1,A2は、Z軸方向に延在する走査線WSLに対して平行に形成されていてもよいし、図2Bに示したように、X軸方向に延伸する走査線WSLに対して平行に形成されていてもよい。
 チャネル領域13c、LDD領域13a,13b、ソース領域13dおよびドレイン領域13eは、ともに、例えば、同一層に形成されており、例えば、非晶質シリコンや多結晶シリコン等により構成されている。ソース領域13dおよびドレイン領域13eは、例えばn型不純物等の不純物がドーピングされ、低抵抗化されている。LDD領域13a,13bには、ソース領域13dおよびドレイン領域13eよりも不純物濃度が低くなるように不純物がドーピングされている。
 ゲート絶縁層13Bは、半導体層13Aとゲート電極13Cとを電気的に絶縁するためのものである。ゲート絶縁層13Bは、例えば酸化シリコンあるいは窒化シリコン(Si34)等によって構成されており、例えば熱酸化法あるいはCVD(Chemical Vapor Deposition:化学気相成長)法にて形成される。
 ゲート電極13Cは、ゲート絶縁層13Bを介して半導体層13AをX軸方向に跨ぐように設けられている。半導体層13Aでは、ゲート電極13Cとの対向領域がチャネル領域13cとなる。本実施の形態では、ゲート電極13Cは、第1導電膜13C1および遮光性を有する第2導電膜13C2がこの順に積層された積層構造を有する。第1導電膜13C1は、例えばポリシリコン、アモルファスシリコン等の導電性を有する材料によって形成されており、例えばリン(P)等の不純物が添加されている。第1導電膜13C1の厚みは、例えば40nm以上であることが好ましい。上限は、例えば1um以下である。第2導電膜13C2は、低反射性(低屈折率性)且つ導電性を有する材料によって形成されており、例えば30nm以上400nm以下の厚みを有することが好ましい。具体的には、例えば開口A1,A2の短径(例えば、図2AにおけるX軸方向の底面の幅)が0.7μmの場合には、第2導電膜13C2の厚みは0.35μm以下であることが望ましい。第2導電膜13C2の具体的な材料としては、W,Ti,Mo,CrおよびTaあるいはこれらのシリサイド化合物等の低反射率材料が挙げられる。第2導電膜13C2は、これら材料を1種または2種以上を用いて形成されている。このように、ゲート電極13Cを第1導電膜13C1および第2導電膜13C2の積層構造とし、ゲート絶縁層13Bと第2導電膜13C2との間に第1導電膜13C1を形成することにより、ゲート絶縁層13Bに対する第2導電膜13C2の密着性が確保される。
 半導体層13AをX軸方向に跨ぐゲート電極13Cは、少なくとも上記開口A1,A2の底面まで延在し、開口A1,A2の底面において走査線WSLと電気的に接続されている。ゲート電極13Cの第1導電膜13C1および第2導電膜13C2の積層構造は、少なくともゲート絶縁層13B上に設けられていればよく、開口A1,A2には、図1に示したように、第2導電膜13C2が延在していればよい。開口A1,A2の底面において低反射率材料によってそれぞれ形成された第2導電膜13C2と、走査線WSLとが電気的に接続されることによって、斜め成分の光の半導体層13Aのチャネル領域13cおよびLDD領域13bへの入射が効率よく抑制される。なお、開口A1,A2内には第2導電膜13C2だけでなく、第1導電膜13C1が延在していてもかまわない。
 本実施の形態のゲート電極13Cの積層構造および開口A1,A2内の構造は、例えば以下の手順を用いて形成される。支持基板11上にゲート絶縁層13Bおよび第1導電膜13C1まで形成したのち、例えばドライエッチングにより走査線WSLまで貫通する開口A1,A2を形成する。次いで、CVD法を用いて第2導電膜13C2を形成する。これによって、ゲート絶縁層13B上に第1導電膜13C1および第2導電膜13C2の積層構造を有し、開口A1,A2内には第2導電膜13C2のみが成膜されたゲート電極13Cが形成される。
 なお、図1では、開口A1,A2の側面および底面が第2導電膜13C2によって被覆された例を示したが、開口A1,A2は第2導電膜13C2によって完全に埋設されていてもよい。
 信号線DTLは、例えばY軸方向に延伸すると共に、例えば層間絶縁層14上の半導体層13Aの直上(対向領域)に設けられている。信号線DTLは、半導体層13Aのソース領域13dにおいて、層間絶縁層14およびゲート絶縁層13Bを貫通する開口Bにおいて半導体層13Aと電気的に接続されている。信号線DTLは、例えばタングステンシリサイド膜およびアルミニウム(Al),Ti,銅(Cu)等の金属膜からなる積層膜として構成されている。信号線DTLの厚みは、例えば100nm以上1μm以下である。
 平坦化層15は、層間絶縁層14上にほぼ一様に形成されるものである。平坦化層15は、例えばエポキシ樹脂またはアクリル樹脂等からなる。
 画素電極16は、画素(画素2)毎に設けられ、例えば透明導電膜よりなる。透明導電膜としては、例えばインジウム錫酸化物(ITO),インジウム亜鉛酸化物(IZO),酸化亜鉛(ZnO)あるいはIGZO(インジウム,ガリウム,亜鉛含有酸化物)と呼ばれる酸化物半導体が用いられる。
 保護層17は、画素電極16の腐食を抑制するために形成されるものである。この保護層17は、例えば酸化シリコンあるいは窒化シリコン等の、配向膜18,23を構成する材料よりも化学的に安定な無機材料によって構成されている。保護層17の厚みは、例えば30nm~70nmである。この保護層17は、少なくとも画素部1Aを覆って形成されている。保護層17は、例えばCVD法あるいはスパッタ法等の、蒸着法よりも化学的に安定な手法により成膜することが好ましい。
 配向膜18は、液晶層30の配向制御を行うためのものであり、例えばシリコン酸化物等の無機材料により構成されている。配向膜18の厚みは、例えば120nm~360nm程度である。配向膜18は、例えば蒸着法により成膜される。配向膜18は、画素電極16を覆うように形成され、例えば画素部1Aから周辺部1Bに亘って形成されている。配向膜18の成膜領域の面形状は、例えば支持基板11の面形状と略同一の矩形状である。なお、配向膜23も同様の構成を有する。
 支持基板21は、例えばガラス基板よりなる。支持基板21には、例えば図示しないカラーフィルタおよび遮光層(ブラックマトリクス層)が設けられ、これらが例えばオーバーコート膜によって覆われている。このオーバーコート膜上に対向電極22が設けられている。
 対向電極22は、例えば各画素に共通の電極となっており、画素電極16と共に液晶層30へ映像電圧を供給するものである。対向電極22は、上記画素電極16と同様、例えば上述したような透明導電材料によって構成されている。
 液晶層30は、画素電極16および対向電極22を通じて供給される映像電圧に応じて、そこを透過する光の透過率を制御する機能を有する。この液晶層30には、例えばVA(Vertical Alignment)モード、TN(Twisted Nematic)モード、ECB(Electrically controlled birefringence)モード、FFS(Fringe Field Switching)モードあるいはIPS(In Plane Switching)モード等により表示駆動される液晶を含むものである。このように液晶層30の液晶材料は特に限定されないが、後述する配向膜18,23のように無機配向膜を用いて配向制御が行われる場合に特に有効である。
 偏光板19,24は、例えばクロスニコル配置されたものであり、ある一定の振動方向の光(偏光)のみを通過させるようになっている。
(1-2.投射型表示装置の全体構成)
 図4は、プロジェクタ100の全体構成の一例を表したものである。プロジェクタ100は、例えば、3板式の透過型プロジェクタであり、例えば、発光部110、光路分岐部120、空間光変調部130、合成部140および投影部150を有している。
 発光部110は、空間光変調部130の被照射面に照射する光束を供給するものであり、例えば、白色光源のランプと、そのランプの背後に形成された反射鏡とを含んで構成されている。この発光部110は、必要に応じて、ランプの光111が通過する領域(光軸AX上)に、何らかの光学素子を有していてもよい。例えば、ランプの光軸AX上に、ランプからの光111のうち可視光以外の光を減光するフィルタと、空間光変調部130の被照射面上の照度分布を均一にするオプティカルインテグレータとをランプ側からこの順に設けることが可能である。
 光路分岐部120は、発光部110から出力された光111を波長帯の互いに異なる複数の色光に分離して、各色光を空間光変調部130の被照射面に導くものである。光路分岐部120は、例えば、図4に示したように、1つのクロスミラー121と、2つのミラー122と、2つのミラー123とを含んで構成されている。クロスミラー121は、発光部110から出力された光111を波長帯の互いに異なる複数の色光に分離する共に各色光の光路を分岐するものである。クロスミラー121は、例えば、光軸AX上に配置されており、互いに異なる波長選択性を持つ2枚のミラーを互いに交差させて連結して構成されている。ミラー122,123は、クロスミラー121により光路分岐された色光(図4では赤色光111R,青色光111B)を反射するものであり、光軸AXとは異なる場所に配置されている。ミラー122は、クロスミラー121に含まれる一のミラーによって光軸AXと交差する一の方向に反射された光(図4では赤色光111R)を空間光変調部130Rの被照射面に導くように配置されている。ミラー123は、クロスミラー121に含まれる他のミラーによって光軸AXと交差する他の方向に反射された光(図4では青色光111B)を空間光変調部130Bの被照射面に導くように配置されている。発光部110から出力された光111のうちクロスミラー121を透過して光軸AX上を通過する光(図4では緑色光111G)は、光軸AX上に配置された空間光変調部130Gの被照射面に入射するようになっている。
 空間光変調部130は、図示しない情報処理装置から入力された映像信号Dinに応じて、複数の色光を色光ごとに変調して色光ごとに変調光を生成するものである。この空間光変調部130は、例えば、赤色光111Rを変調する空間光変調部130Rと、緑色光111Gを変調する空間光変調部130Gと、青色光111Bを変調する空間光変調部130Bとを含んでいる。
 空間光変調部130Rは、合成部140の一の面との対向領域に配置されている。この空間光変調部130Rは、入射した赤色光111Rを映像信号Dinに基づいて変調して赤画像光112Rを生成し、この赤画像光112Rを空間光変調部130Rの背後にある合成部140の一の面に出力するようになっている。空間光変調部130Gは、合成部140の他の面との対向領域に配置されている。この空間光変調部130Gは、入射した緑色光111Gを映像信号Dinに基づいて変調して緑画像光112Gを生成し、この緑画像光112Gを空間光変調部130Rの背後にある合成部140の他の面に出力するようになっている。空間光変調部130Bは、合成部140のその他の面との対向領域に配置されている。この空間光変調部130Bは、入射した青色光111Bを映像信号Dinに基づいて変調して青画像光112Bを生成し、この青画像光112Bを空間光変調部130Rの背後にある合成部140のその他の面に出力するようになっている。
 合成部140は、複数の変調光を合成して画像光を生成するものである。この合成部140は、例えば、光軸AX上に配置されており、例えば、4つのプリズムを接合して構成されたクロスプリズムである。これらのプリズムの接合面には、例えば、多層干渉膜等により、互いに異なる波長選択性を持つ2つの選択反射面が形成されている。一の選択反射面は、例えば、空間光変調部130Rから出力された赤画像光112Rを光軸AXと平行な方向に反射して投影部150の方向に導くようになっている。また、他の選択反射面は、例えば、空間光変調部130Bから出力された青画像光112Bを光軸AXと平行な方向に反射して投影部150の方向に導くようになっている。また、空間光変調部130Gから出力された緑画像光112Gは、2つの選択反射面を透過して、投影部150の方向に進むようになっている。結局、合成部140は、空間光変調部130R,130G,130Bによってそれぞれ生成された画像光を合成して画像光113を生成し、生成した画像光113を投影部150に出力するように機能する。
 投影部150は、合成部140から出力された画像光113をスクリーン200上に投影して画像を表示させるものである。この投影部150は、例えば、光軸AX上に配置されており、例えば、投影レンズによって構成されている。
 図5は、図4の空間光変調部130R,130G,130Bの全体構成の一例を表したものである。空間光変調部130R,130G,130Bは、例えば、上述した液晶パネル1と、液晶パネル1を駆動する駆動回路40とを備えたものである。駆動回路40は、表示制御部41と、データドライバ42と、ゲートドライバ43とを有している。
 液晶パネル1は、複数の画素2がマトリクス状に形成された画素部1Aと、その周辺部1Bとを有するものである。液晶パネル1は、各画素2をデータドライバ42およびゲートドライバ43によってアクティブ駆動することにより、外部から入力された映像信号Dinに基づく画像を表示するものである。
 液晶パネル1は、行方向に延在する複数の走査線WSLと、列方向に延在する複数の信号線DTLと、行方向に延在する複数の共通接続線COMとを有している。信号線DTLと走査線WSLとの交差部分に対応して、画素2が設けられている。各信号線DTLは、データドライバ42の出力端(図示せず)に接続されている。各走査線WSLは、ゲートドライバ43の出力端(図示せず)に接続されている。各共通接続線COMは、例えば、固定の電位を出力する回路の出力端(図示せず)に接続されている。
 表示制御部41は、例えば供給される映像信号Dinを1画面ごと(1フレームの表示ごと)にフレームメモリに格納して保持するものである。表示制御部41は、また、例えば、液晶パネル1を駆動するデータドライバ42およびゲートドライバ43が連動して動作するように制御する機能を有している。具体的には、表示制御部41は、例えば、データドライバ42に走査タイミング制御信号を供給し、データドライバ42に、フレームメモリに保持されている画像信号に基づいた1水平ライン分の画像信号と表示タイミング制御信号を供給するようになっている。
 データドライバ42は、例えば表示制御部41から供給される1水平ライン分の映像信号Dinを、各画素2に信号電圧として供給するものである。具体的には、データドライバ42は、例えば、映像信号Dinに対応する信号電圧を、ゲートドライバ43により選択された1水平ラインを構成する各画素2に、信号線DTLを介してそれぞれ供給するものである。
 ゲートドライバ43は、例えば表示制御部41から供給される走査タイミング制御信号に応じて、駆動対象の画素2を選択する機能を有している。具体的には、ゲートドライバ43は、例えば、走査線WSLを介して、選択パルスを画素2のトランジスタ13のゲート電極13Cに印加することにより、画素部1Aにマトリックス状に形成されている画素2のうちの1行を駆動対象として選択するようになっている。そして、これらの画素2では、データドライバ42から供給される信号電圧に応じて、1水平ラインの表示がなされる。このようにして、ゲートドライバ43は、例えば、時分割的に1水平ラインずつ順次走査を行い、表示領域全体に亘った表示を行うようになっている。
 次に、画素2の回路構成について説明する。図6は、画素2の回路構成の一例を表わしたものである。画素2は、液晶素子3と、液晶素子3を駆動する画素回路4とを有している。液晶素子3および画素回路4は、走査線WSLおよび信号線DTLの交差部分に対応して設けられている。液晶素子3は、液晶セル(液晶層30)と、液晶層30を挟み込む画素電極16および対向電極22とにより構成されている。即ち、図1および図3に示した液晶パネル1の断面図は、走査線WSLおよび信号線DTLの交差部分に対応するものである。画素回路4は、液晶素子3に信号電圧を書き込むトランジスタ13と、液晶素子3に書き込んだ電圧を保持する蓄積容量4Aとにより構成されている。蓄積容量4Aは、画素電極16と対向電極22との間に保持された信号電圧がリークするのを防止するためのものであり、所定の間隙を介して互いに対向する一対の容量電極4a,4bで構成されている。容量電極4aは、半導体層13Aのドレイン領域13eに接続されており、容量電極4bは、共通接続線COMに接続されている。
(1-3.作用・効果)
 前述したように、液晶パネルの画像不良の発生を抑制するためには、画素回路に含まれるTFT素子の半導体層に光が照射されるのを遮ることが非常に重要である。このため、半導体層に対する遮光性能を向上させた様々な構造が提案されている。第1の構造としては、走査線の上方に半導体層およびゲート電極をこの順に形成し、半導体層のチャネル領域の両側に配置された接続孔をゲート電極で埋設し、ゲート電極と走査線とを一体化したものがある。第2の構造は、半導体層のLDD領域の上層に絶縁膜を挟んで遮光膜を配置することでLDD領域への遮光性能を向上させたものがある。第3の構造は、ゲート電極を、遮光性を有する材料で構成し、このゲート電極を半導体層のLDD領域の両側に設けられた走査線とのコンタクトホールに延在させたもの、あるいは、さらにゲート電極上に遮光膜を配置したものがある。
 しかしながら、上記構造には、それぞれ課題がある。まず、第1の構造では、遮光膜として使用しているポリシリコン膜がシリサイド膜やアルミニウム膜に比べて遮光性能が劣る点と、接続孔の底面部のポリシリコン膜が成膜時の高温炉における作業により酸化し、高抵抗化してしまう点が挙げられる。また、第2の構造では、LDD領域側面からの光の入射に対して遮光性能が十分でない点が挙げられる。更に、第3の構造では、導電膜(シリサイド膜やアルミニウム膜等)と絶縁酸化膜間の密着性不足や各膜のストレスにより導電膜の膜剥れが発生する虞があることや、LDD領域近辺の導電膜は仕事関数の観点により閾値電圧(Vth)を減衰させてしまうため材料が制約されるという点が挙げられる。
 これに対して本実施の形態では、第1導電膜13C1上に遮光性を有する第2導電膜13C2が積層された積層構造を有するゲート電極13Cを形成するようにし、さらに第2導電膜13C2を、半導体層13Aの両側に設けられた一対の開口A1,A2の底面まで延在させるようにした。これにより、半導体層13Aとゲート電極13Cとの間に設けられたゲート絶縁層13Bと、遮光性を有するゲート電極13Cとの密着性が向上する。また、半導体層13Aへの斜め成分の光の入射が抑制される。
 以上のことから、本実施の形態の投射型表示装置(プロジェクタ100)では、液晶パネル1の駆動基板10に設けられたトランジスタ13のゲート電極13Cを、第1導電膜13C1と遮光性を有する第2導電膜13C2との積層膜とした。これにより、遮光性を有するゲート電極13Cとゲート絶縁層13Bとの密着性が向上し、膜剥れに対する耐性を向上させることが可能となる。また、遮光性を有する第2導電膜13C2を、半導体層13Aを挟んで設けられた一対の開口A1,A2の側面から底面にかけて延在させるようにした。これにより半導体層13Aへの斜め成分の光の入射が抑制される。よって、半導体層13Aに対する遮光性能を向上させることが可能となる。よって、光リーク電流の発生を防止することが可能となり、高い表示特性を有すると共に、製造歩留まりの向上した投射型表示装置を提供することが可能となる。
 また、走査線WSLを、遮光性を有する材料(低反射率材料)で形成し、開口A1,A2の底面においてこの走査線WSLと、遮光性を有する第2導電膜13C2とを電気的に接続させることにより、半導体層13Aへの斜め成分の光(迷光)の入射をより抑制することが可能となる。
 なお、半導体層13Aに対応する位置に設けられている開口A1,A2は、必ずしも両方設けられている必要はなく、どちらか一方に設けられていてもよく、その一方に第2導電膜13C2を延在させるようにしてもよい。これにより、半導体層13Aの両側に開口A1,A2を設け、開口A1,A2の底面まで第2導電膜13C2を延在させた場合と比較して半導体層13Aへの遮光性は劣るものの、一定の遮光性能の向上が得られる。
 以下、本開示の第2の実施の形態および変形例について説明する。なお、上記第1の実施の形態と同一の構成要素については同一の符号を付し説明を省略する。
<2.第2の実施の形態>
 図7は、本開示の第2の実施の形態に係る投射型表示装置(プロジェクタ100)に含まれる液晶パネル5の断面構成を表したものである。図8Aは、図7に示した液晶パネル1の平面構成を表したものであり、図7は、図8AのIII-III線に対応する断面図である。図9は、図8AのIV-IV線における断面構成を表したものである。本実施の形態の液晶パネル5は、電気的にフローティングな遮光膜51がトランジスタ13上に形成された点が上記第1の実施の形態とは異なる。
 遮光膜51は、例えば上記信号線DTLと同じ層、例えば層間絶縁層14上に設けられ、電気的にフローティングに形成されている。遮光膜51は、例えば画素回路4ごとに例えば1つずつ設けられている。なお、遮光膜51は、複数の画素回路4ごとに1つずつ設けられていてもよく、例えば、画素行ごとに1つずつ設けられていてもよい。具体的には、遮光膜51は、少なくとも半導体層13AのLDD領域13bの直上(対向領域)に形成されていればよく、好ましくは、例えば半導体層13AのLDD領域13a,13bおよびチャネル領域13cから半導体層13Aを挟んで両側に設けられた一対の開口A1,A2を覆うようになっている。開口A1,A2上の遮光膜51は、層間絶縁層14と共に、開口A1,A2の形状に沿って形成されていることが好ましい。これにより、半導体層13AのLDD領域13a,13bおよびチャネル領域13cの側面に形成された遮光性を有する膜が2重(第2導電膜13C2および遮光膜51)になり、斜め成分の光の入射がより抑制される。
 遮光膜51の材料としては、上記ゲート電極13Cの第2導電膜13C2と同様に、例えばW,Ti,Mo,CrおよびTaあるいはこれらのシリサイド化合物等の低反射率材料が挙げられる。遮光膜51は、これら材料を1種または2種以上を用いて形成されている。遮光膜51の厚みは、例えば30nm以上1μm以下であることが好ましい。特に、上述したように、遮光膜51が開口A1,A2内に埋め込ませるためには、少なくとも第2導電膜13C2、層間絶縁層14および遮光膜51の合計膜厚が、開口A1,A2の短径(例えば、図8AにおけるX軸方向の底面の幅)よりも小さいことが好ましい。例えば、開口A1,A2の短径が0.7μmの場合には、上記3層の合計膜厚は0.35μm以下であることが望ましい。
 なお、開口A1,A2は、上記第1の実施の形態と同様に半導体層13Aと並列して配置されていればよい。即ち、図8Aに示したように開口A1,A2は、Z軸方向に延在する走査線WSLに対して平行に形成されていてもよいし、図8Bに示したように、X軸方向に延伸する走査線WSLに対して平行に形成されていてもよい。
 以上のように本実施の形態の本実施の形態では、投射型表示装置(プロジェクタ100)に用いられる液晶パネル5のトランジスタ13上に、電気的にフローティングな遮光膜51を設けるようにした。具体的には、半導体層13AのLDD領域13bの直上(対向領域)に設けるようにしたので、上方からの光(対向基板20側からの入射光)がLDD領域13a,13bおよびチャネル領域13cに浸入するのを遮ることが可能となる。よって、上記実施の形態における遮光性能をより向上させることが可能となる。
 更に、遮光膜51を半導体層13AのLDD領域13a,13bおよびチャネル領域13cから半導体層13Aを挟んで両側に設けられた一対の開口A1,A2を覆うように設けることにより、斜め成分の光に対する遮光性をより向上させることが可能となる。
<3.変形例>
 図10は、本開示の変形例に係る投射型表示装置(プロジェクタ100)に含まれる液晶パネル6の断面構成の一部を表したものである。本変形例では、ゲート電極63Cは、上記第1および第2の実施の形態と同様に、第1導電膜63C1および第2導電膜63C2の積層構造を有するものであり、第2導電膜63C2が互いに異なる材料からなる多層膜(ここでは2層;63x,63y)として形成されている点が上記第1および第2の実施の形態とは異なる。
 ゲート電極63Cは、上記のように支持基板11側から順に第1導電膜63C1および第2導電膜63C2が積層された構造を有し、第2導電膜63C2は、さらに多層膜(第1導電膜63C1側から順に第2導電膜63x,63y)として形成されている。第2導電膜63x,63yは、例えば互いに透過波長域が異なる材料を用いて形成することが好ましい。第2導電膜63xの材料としては、例えばTi,Moおよびこれらの酸化物,窒化物あるいはシリサイド膜等が挙げられる。第2導電膜63yの材料としては、例えばWおよびその窒化物あるいはシリサイド膜等が挙げられる。第2導電膜63xおよび第2導電膜63yの厚みは、それぞれ30nm以上400nm以下の範囲であることが好ましく、第2導電膜63xおよび第2導電膜63yを併せて、上記第2の実施の形態と同様に、開口A1,A2の短径よりも小さいことが望ましい。
 以上のように、遮光性を有する第2導電膜63C2を積層膜として形成することにより、上記第1の実施の形態の効果に加えて、遮光性能をさらに向上させることが可能となる。これは、第2導電膜63C2に形成される虞のある粒界やピンホールを介した迷光を遮断することが可能となるためである。更に、第2導電膜63x,63yを、例えば透過波長の異なる材料を用いて形成することにより、より広い波長域の光に対する遮光性を確保することが可能となるという効果を奏する。
 なお、本変形例の第2導電膜63C2の構成は上記第2の実施の形態にも適用することが可能である。第2の実施の形態と本変形例を組み合わせることにより、遮光膜51下の絶縁層(層間絶縁層12,14およびゲート絶縁層13B)中の光伝搬を抑制し、より高い遮光性能を得ることができるという効果を奏する。
<4.実施例>
 図11は、実施例(実施例1,2)および比較例に係る液晶パネルに光を照射したときの比較例に対する実施例1,2におけるフリッカの改善率を表したものである。実施例1に係る液晶パネルは、開口A1,A2の側面から底面にかけて遮光性を有する第2導電膜13C2が形成された第1の実施の形態に対応するものである。実施例2に係る液晶パネルは、さらに半導体層13A上に電気的にフローティングな遮光膜51が設けられた第2の実施の形態に対応するものである。比較例に係る液晶パネルは、一般的な液晶パネルであり、開口A1,A2内にポリシリコン膜(本開示の第1導電膜に相当)のみが形成されたものである。
 図11から、比較例に対する実施例1の改善率は11.7%であり、実施例2の改善率は24.7%であった。このことから、本開示の液晶パネルでは、一般的な液晶パネルと比較してチャネル領域およびその近傍のLDD領域への斜め成分の光(迷光)の入射を防ぎ、光リーク電流の発生が抑制されることが確認された。更に、半導体層13A上に電気的にフローティングな遮光膜51を形成することにより、より高い遮光性が得られることがわかった。
 図12は、上記比較例および実施例1の開口A1,A2内におけるゲート電極と走査線との接続部の抵抗値を測定したものである。開口A1,A2内においてポリシリコン膜と走査線とが電気的に接続された比較例では、抵抗値が約0.98Kohmであったのに対し、開口A1,A2内において遮光性を有する第2導電膜13C2と走査線WSLとが電気的に接続された実施例1では、抵抗値は0.01Kohmと、約1/100に低抵抗化されていた。これは、比較例ではポリシリコン膜の成膜時における高温炉作業で酸化膜が形成されたためと考えられる。実施例1において用いた遮光性を有する第2導電膜13C2(例えばWSi膜)は形成に高温炉作業を必要としないため、酸化膜が形成されない。
 以上のことから、ゲート電極13Cをポリシリコン等からなる第1導電膜13C1と遮光性を有する第2導電膜13C2との積層構造とし、半導体層13Aの両側に設けられた一対の開口A1,A2内に第2導電膜13C2を延在させることにより、フリッカ値を低く抑えることができたことがわかる。また、半導体層13Aの上層に電気的にフローティングな遮光膜51を設けることによりフリッカ値をさらに低く抑えることができたことがわかる。また、走査線WSLとゲート電極13Cとの電気的な接続を第2の導電膜で行うことにより、走査線WSLとゲート電極13Cとの接続部の抵抗値を低下させることができたことがわかる。
 以上、第1および第2の実施の形態および変形例を挙げて説明したが、本開示内容はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態等では、配向膜18,23の成膜領域が矩形状である場合を例示したが、本開示内容は、矩形状以外の配向膜にも適用可能である。例えば、配向膜が方形状等であってもよく、角部を含む形状を有する場合に特に有用である。
 また、本開示のゲート電極13C(およびゲート電極63C)および開口A1,A2等における構造は、投射型表示装置に限らず、遮光が必要な半導体装置の全てに適用することができる。更に、上記実施の形態等では、表示素子として液晶素子を用いた例をあげたが、これに限らず、例えば有機EL素子や、CLEDを用いてもかまわない。
 なお、本開示の半導体装置および投射型表示装置は、以下のような構成であってもよい。
(1)
 第1基板と、
 前記第1基板の上に設けられた第1の層間絶縁層を介すると共に、半導体層と、前記半導体層上にゲート絶縁層を介して設けられたゲート電極とを含むTFT素子と、
 前記第1基板に対向配置された第2基板とを備え、
 前記ゲート電極は、前記半導体層側から順に第1の導電膜および遮光性を有する第2の導電膜を有し、
 前記第2の導電膜は、前記半導体層を間に設けられた一対の開口の側面から底面にかけて延在している
 半導体装置。
(2)
 前記第1基板と前記第1の層間絶縁層との間に走査線を有し、
 前記一対の開口は前記第1の層間絶縁層および前記ゲート絶縁層を貫通し、
 前記第2の導電膜は、前記一対の開口の前記底面において前記走査線と電気的に接続されている、前記(1)に記載の半導体装置。
(3)
 前記TFT素子上に第2の層間絶縁層を介して遮光膜が設けられている、前記(1)または(2)に記載の半導体装置。
(4)
 前記第2の導電膜は複数の層からなる積層膜である、前記(1)乃至(3)のうちのいずれかに記載の半導体装置。
(5)
 前記半導体層はLDD領域を有する、前記(1)乃至(4)のうちのいずれかに記載の半導体装置。
(6)
 前記一対の開口は、前記半導体層の前記LDD領域を間に設けられている、前記(5)に記載の半導体装置。
(7)
 前記遮光膜は、前記LDD領域上に設けられている、前記(5)または(6)に記載の半導体装置。
(8)
 前記遮光膜は、前記一対の開口によって形成される凹部の側面から底面にかけて延在している、前記(3)乃至(7)のうちのいずれかに記載の半導体装置。
(9)
 前記第2導電膜、前記第2の層間絶縁層および前記遮光膜の合計膜厚は、前記一対の開口の短径よりも小さい、前記(3)乃至(8)のうちのいずれかに記載の半導体装置。
(10)
 前記第2の導電膜は低屈折率材料を用いて形成されている、前記(1)乃至(9)のうちのいずれかに記載の半導体装置。
(11)
 第1基板と、
 前記第1基板の上に設けられた第1の層間絶縁層を介すると共に、半導体層と、前記半導体層上にゲート絶縁層を介して設けられたゲート電極とを含むTFT素子と、
 前記第1基板に対向配置された第2基板と、
 前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた表示層とを備え、
 前記ゲート電極は、前記半導体層側から順に第1の導電膜および遮光性を有する第2の導電膜を有し、
 前記第2の導電膜は、前記半導体層を間に設けられた一対の開口の側面から底面にかけて延在している
 投射型表示装置。
 本出願は、日本国特許庁において2015年11月18日に出願された日本特許出願番号2015-225702号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願の全ての内容を参照によって本出願に援用する。
 当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (11)

  1.  第1基板と、
     前記第1基板の上に設けられた第1の層間絶縁層を介すると共に、半導体層と、前記半導体層の上にゲート絶縁層を介して設けられたゲート電極とを含むTFT素子と、
     前記第1基板に対向配置された第2基板とを備え、
     前記ゲート電極は、前記半導体層の側から順に第1の導電膜および遮光性を有する第2の導電膜を有し、
     前記第2の導電膜は、前記半導体層を間に設けられた一対の開口の側面から底面にかけて延在している
     半導体装置。
  2.  前記第1基板と前記第1の層間絶縁層との間に走査線を有し、
     前記一対の開口は前記第1の層間絶縁層および前記ゲート絶縁層を貫通し、
     前記第2の導電膜は、前記一対の開口の前記底面において前記走査線と電気的に接続されている、請求項1に記載の半導体装置。
  3.  前記TFT素子上に第2の層間絶縁層を介して遮光膜が設けられている、請求項1に記載の半導体装置。
  4.  前記第2の導電膜は複数の層からなる積層膜である、請求項1に記載の半導体装置。
  5.  前記半導体層はLDD領域を有する、請求項1に記載の半導体装置。
  6.  前記一対の開口は、前記半導体層の前記LDD領域を間に設けられている、請求項5に記載の半導体装置。
  7.  前記遮光膜は、前記LDD領域上に設けられている、請求項3に記載の半導体装置。
  8.  前記遮光膜は、前記一対の開口によって形成される凹部の側面から底面にかけて延在している、請求項3に記載の半導体装置。
  9.  前記第2の導電膜、前記第2の層間絶縁層および前記遮光膜の合計膜厚は、前記一対の開口の短径よりも小さい、請求項3に記載の半導体装置。
  10.  前記第2の導電膜は低屈折率材料を用いて形成されている、請求項1に記載の半導体装置。
  11.  第1基板と、
     前記第1基板の上に設けられた第1の層間絶縁層を介すると共に、半導体層と、前記半導体層の上にゲート絶縁層を介して設けられたゲート電極とを含むTFT素子と、
     前記第1基板に対向配置された第2基板と、
     前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた表示層とを備え、
     前記ゲート電極は、前記半導体層の側から順に第1の導電膜および遮光性を有する第2の導電膜を有し、
     前記第2の導電膜は、前記半導体層を間に設けられた一対の開口の側面から底面にかけて延在している
     投射型表示装置。
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