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KR100769068B1 - 전기 광학 장치 및 그 제조 방법, 및 전자 기기 - Google Patents

전기 광학 장치 및 그 제조 방법, 및 전자 기기 Download PDF

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Publication number
KR100769068B1
KR100769068B1 KR1020060032304A KR20060032304A KR100769068B1 KR 100769068 B1 KR100769068 B1 KR 100769068B1 KR 1020060032304 A KR1020060032304 A KR 1020060032304A KR 20060032304 A KR20060032304 A KR 20060032304A KR 100769068 B1 KR100769068 B1 KR 100769068B1
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KR
South Korea
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data line
substrate
insulating film
electro
interlayer insulating
Prior art date
Application number
KR1020060032304A
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English (en)
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Inventor
야스지 야마사키
Original Assignee
세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 세이코 엡슨 가부시키가이샤 filed Critical 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Publication of KR20060107928A publication Critical patent/KR20060107928A/ko
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Abstract

과제
액정 등의 전기 광학 장치에 있어서, 적층 구조나 제조 프로세스의 단순화를 도모하고, 또한 고품질 표시를 가능하게 한다.
해결수단
전기 광학 장치는, 데이터선 및 주사선과, 기판 상에서 데이터선보다 하층 측에 배치된 박막 트랜지스터를 구비한다. 또한, 박막 트랜지스터의 상층측에 적층되어 있고, 평탄화 처리가 행하여진 제 1 층간 절연막과, 기판 상에서 평면적으로 보아 박막 트랜지스터의 채널 영역에 대향하는 영역을 포함하는 영역에 배치되고 또한 데이터선보다 상층측에 배치되는, 고정 전위측 전극, 유전체막 및 화소 전위측 전극으로 이루어지는 축적 용량과, 화소마다 배치되고 또한 축적 용량보다도 상층측에 배치되는, 화소 전위측 전극 및 박막 트랜지스터에 전기적으로 접속된 화소 전극을 구비한다. 데이터선은, 도전성 차광막으로 이루어짐과 함께 기판 상에서 평면적으로 보아 채널 영역을 덮는 영역을 포함하는 영역에 형성되어 있다.
화소 전극, 절연막, 유전체막

Description

전기 광학 장치 및 그 제조 방법, 및 전자 기기 {ELECTRO-OPTICAL DEVICE, METHOD OF MANUFACTURING ELECTRO-OPTICAL DEVICE, AND ELECTRONIC APPARATUS}
도 1 은 본 발명의 제 1 실시 형태에 관계되는 액정 장치의 전체 구성을 나타내는 평면도.
도 2 는 도 1 의 H - H' 의 단면도.
도 3 은 복수의 화소에 있어서의 각종 소자, 배선 등의 등가 회로도.
도 4 는 제 1 실시 형태에 관계되는 TFT 어레이 기판 상의 화소군의 평면도로서, 하층 부분 (도 7 에 있어서의 부호 6a (데이터선) 까지의 하층의 부분) 에 관계되는 구성만을 나타내는 것임.
도 5 는 제 1 실시 형태에 관계되는 TFT 어레이 기판 상의 화소군의 평면도로서, 상층 부분 (도 7 에 있어서의 부호 6a (데이터선) 을 넘어 상층의 부분) 에 관계되는 구성만을 나타내는 것임.
도 6 은 도 4 및 도 5 를 중첩시킨 경우의 평면도로서, 일부를 확대한 것임.
도 7 은 도 4 및 도 5 를 중첩시킨 경우의 A - A' 단면도.
도 8 은 제 1 실시 형태의 제 1 변형예에 관계되는 데이터선의 구조를 나타내는 단면도.
도 9 는 제 1 실시 형태의 제 2 변형예에 있어서의 도 8 과 동일한 취지의 단면도.
도 10 은 제 1 실시 형태에 관계되는 액정 장치의 제조 공정을, 순서대로 나타내는 단면도 (단면도 1) .
도 11 은 제 1 실시 형태에 관계되는 액정 장치의 제조 공정을, 순서대로 나타내는 단면도 (단면도 2).
도 12 는 제 1 실시 형태에 관계되는 액정 장치의 제조 공정을, 순서대로 나타내는 단면도 (단면도 3).
도 13 은 제 1 실시 형태에 관계되는 액정 장치의 제조 공정을, 순서대로 나타내는 단면도 (단면도 4).
도 14 는 전기 광학 장치를 적용한 전자 기기의 일례인 프로젝터의 구성을 나타내는 평면도.
도 15 는 전기 광학 장치를 적용한 전자 기기의 일례인 PC 의 구성을 나타내는 사시도.
도 16 은 전기 광학 장치를 적용한 전자 기기의 일례인 휴대 전화의 구성을 나타내는 사시도.
부호의 설명
1a … 반도체층, 1a' … 채널 영역,
3a, 3b … 게이트 전극, 6a … 데이터선,
9a … 화소 전극, 10 … TFT 어레이 기판,
10a … 화상 표시 영역, 11a … 주사선,
12 … 하지 절연막, 12cv … 컨택트 홀,
16 … 배향막, 20 … 대향 기판,
21 … 대향 전극, 22 … 배향막,
23 … 차광막, 30 … TFT,
41, 42, 43 … 층간 절연막, 50 … 액정층,
70 … 축적 용량, 71 … 하부 전극,
75 … 유전막, 81, 83, 84, 85 … 컨택트 홀,
300 … 용량 전극, 600 … 중계층.
[특허 문헌 1] 일본 공개특허공보 제2002-156652호
[특허 문헌 2] 일본 공개특허공보 평6-3703호
[특허 문헌 3] 일본 공개특허공보 평7-49508호
기술분야
본 발명은 예를 들어, 액정 장치 등과 같은 전기 광학 장치 및 그 제조 방법, 및 예를 들어 액정 프로젝터 등과 같은 전자 기기의 기술분야에 관한 것이다.
배경기술
이 종류의 전기 광학 장치는, 기판 상에, 화소 전극과, 그 화소 전극의 선택 적인 구동을 실시하기 위한 주사선, 데이터선, 및 화소 스위칭용 소자로서의 TFT (Thin Film Transistor) 를 구비하고, 액티브 매트릭스 구동이 가능하도록 구성된다. 또한, 고콘트라스트화 등을 목적으로 하여, TFT 와 화소 전극 사이에 축적 용량이 형성되는 경우가 있다. 이상의 구성요소는 기판상에 고밀도로 제작되어, 화소 개구율의 향상이나 장치의 소형화가 도모된다 (예를 들어, 특허 문헌 1 참조).
이와 같이, 전기 광학 장치에는 더욱 더 표시의 고품질화나 소형화·고세밀화가 요구되고 있고, 상기 이외에도 여러가지 대책이 강구되고 있다. 예를 들어, TFT 의 반도체층에 광이 입사하면, 광 리크 전류가 발생하여, 표시 품질이 저하되기 때문에, 그 반도체층 주위에 차광층이 형성된다. 또한, 축적 용량은 가능한 한 용량이 큰 편이 바람직하지만, 그 반면에, 화소 개구율을 희생하지 않도록 설계하는 것이 바람직하다. 또한, 이들 많은 회로 요소는, 장치를 소형화하기 위해, 기판에 고밀도로 만들어지는 것이 바람직하다.
한편, 이러한 종류의 전기 광학 장치에 있어서의 축적 용량 등의 전자 소자의 형상이나 제조 방법을 연구하여, 장치 성능이나 제조 수율을 높이기 위한 각종 기술도 제안되어 있다 (예를 들어, 특허 문헌 2 및 3 참조) .
그러나, 상술한 종래의 각종 기술에 의하면, 고기능화 또는 고성능화에 수반하여, 기판 상에 있어서의 적층 구조가, 기본적으로 복잡 고도화되고 있다. 이것은 또한, 제조 방법의 복잡 고도화, 제조 수율의 저하 등을 초래하고 있다. 반대로, 기판 상에 있어서의 적층 구조나 제조 프로세스를 단순화하고자 하면, 차광 성능을 저하시키고, 특히 TFT 의 반도체층에 있어서의 광 리크 전류에 의한 표시 품위의 저하를 초래할 수 있다는 기술적 문제가 있다.
본 발명은, 예를 들어 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 적층 구조나 제조 프로세스의 단순화를 도모하기에 적합하고, 또한 고품질인 표시가 가능한 전기 광학 장치 및 그 제조 방법 그리고 그와 같은 전기 광학 장치를 구비하여 이루어지는 전자 기기를 제공하는 것을 과제로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명의 전기 광학 장치는 상기 과제를 해결하기 위해서, 기판 상에, 서로 교차하여 연재되는 데이터선 및 주사선과, 상기 기판 상에서 상기 데이터선보다 하층측에 배치된 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터의 상층측에 적층되고, 평탄화 처리가 행하여진 제 1 층간 절연막과, 상기 기판 상에서 평면적으로 보아 상기 박막 트랜지스터의 채널 영역에 대향하는 영역을 포함하는 영역에 배치되고 또한 상기 데이터선보다 상층측에 배치되고, 고정 전위측 전극, 유전체막 및 화소 전위측 전극이 하층측으로부터 순서대로 적층되어 이루어진 축적 용량과, 상기 기판 상에서 평면적으로 보아 상기 데이터선 및 주사선에 대응하여 규정되는 화소마다 배치되고 또한 상기 축적 용량보다도 상층측에 배치되고, 상기 화소 전위측 전극 및 상기 박막 트랜지스터에 전기적으로 접속된 화소 전극을 구비하고, 상기 데이터선은, 도전성 차광막으로 이루어지고, 상기 기판 상에서 평면적으로 보아 상기 채널 영역을 덮는 영역을 포함하는 영역에 형성된다.
본 발명의 전기 광학 장치에 의하면, 그 동작시에는, 박막 트랜지스터가, 주사선에 선택되는 화소 위치의 화소 전극에 대하여 데이터선으로부터 데이터 신호를 인가함으로써, 액티브 매트릭스 구동이 가능하다. 이 때, 축적 용량에 의해서, 화소 전극에 있어서의 전위 유지 특성이 향상되고, 표시의 고콘트라스트화가 가능해진다. 또, 축적 용량은, 고정 전위측 전극, 유전체막 및 화소 전위측 전극이, 하층측에서 이 순서로 적층되어 있어도 되고, 반대의 순서로 적층되어 있어도 된다.
본 발명에서는 특히, 데이터선은, 평탄화 처리가 행하여진 제 1 층간 절연막 상에 형성되기 때문에, 데이터선에 있어서의 채널 영역을 덮는 부분, 즉 채널 영역을 차광하는 부분도 평탄하게 된다. 따라서, 데이터선의 채널 영역에 면하는 측에서의, 복귀광이나 경사광에 기인한 난반사나 광산란이 저감되게 된다. 또한, 데이터선의 채널 영역에 면하는 측의 반대측에서의, 투사광에 기인한 난반사나 광산란이 저감되게 된다. 더구나, 데이터선은, 평탄화 처리가 행해져 있고 비교적 얇게 구성하는 것도 가능한 제 1 층간 절연막을 개재하여, 즉 박막 트랜지스터에 비교적 근접한 적층 위치에 차광을 실시하는 것이 된다. 이 때문에, 투사광에 예를 들어 수십% 정도 포함되는 경사광이나, 전기 광학 장치내에서의 다른 부위로 반사하여 이루어지는 난반사광 또는 미광으로부터 박막 트랜지스터를 차광하는 능력도, 데이터선부터 박막 트랜지스터까지의 거리에 따라서 매우 높게 할 수도 있다. 따라서, 상술한 바와 같이 동작시에, 박막 트랜지스터에 있어서의 광 리 크 전류는 저감되어, 콘트라스트비를 향상시킬 수 있어, 고품위의 화상 표시가 가능해진다.
또한, 비교적 기판에 가까운 제 1 층간 절연막에 평탄화 처리가 행해지기 때문에, 기판상의 요철의 밀도에서 생기는 물결 또는 단차, 즉 글로벌 단차를 저감할 수 있다. 예를 들어, 이러한 적층 구조를 갖는 기판과, 이것에 대향하는 대향 기판 사이에 액정 등의 전기 광학 물질이 끼워져 있는 경우는, 기판 표면에 글로벌 단차가 거의 없고, 평탄한 점에서, 전기 광학 물질의 배향 상태에 혼란을 발생시킬 가능성을 저감할 수 있어, 보다 고품위인 표시가 가능해진다. 가령 글로벌 단차가 있으면, 화상 표시 영역 내에서의 중앙 근방 영역과 주변 근방 영역에서 콘트라스트 편차나 휘도 편차가 생길 수 있지만, 본 발명에 의하면, 이러한 현상을 저감 또는 미연에 방지할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 광 리크 전류에 관한 이익은, 평탄화 처리가 행해진 제 1 층간 절연막 상에 형성된 데이터선이라는 비교적 간단한 기본 구성에 의해서 얻을 수 있다. 따라서 기판 상에 있어서 적층 구조의 단순화를 도모할 수 있고, 제조 프로세스의 단순화, 수율의 향상으로도 이어진다.
본 발명의 전기 광학 장치의 일 양태에서는, 상기 제 1 층간 절연막에는, 상기 평탄화 처리로서, CMP 연마 처리가 행해지고 있다.
이 양태에 의하면, CMP 연마 (Chemical Mechanical Polishing) 처리에 의해 제 1 층간 절연막의 표면의 평활성을 높이면서, 제 1 층간 절연막의 표면을 평탄하게 할 수 있다. 따라서, 데이터선의 채널 영역에 면하는 측에 있어서의, 복귀 광이나 경사광에 기인한 난반사나 광산란을 저감할 수 있다. 또한, 데이터선의 채널 영역에 면하는 측의 반대측에 있어서의, 투사광에 기인한 난반사나 광산란을 저감할 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 양태에서는, 상기 제 1 층간 절연막은, 소정의 온도에서 유동화하는 제 1 유동화 재료를 포함하고 있고, 상기 제 1 층간 절연막에는, 상기 평탄화 처리로서, 상기 제 1 유동화 재료를 유동화시키는 유동화 처리가 행해지고 있다.
이 양태에 의하면, 제 1 층간 절연막이, 예를 들어 소정의 온도에서 유동화하는 보론인 유리 (Borophosphosilicateglass :이하 적절히, 「BPSG」 라고 부름) 등의 제 1 유동화 재료를 포함하고 있는 경우에는, 리플로우에 의해서 제 1 층간 절연막을 평탄화할 수 있다. 따라서, 데이터선의 채널 영역에 면하는 측에서의, 복귀광이나 경사광에 기인한 난반사나 광산란을 저감할 수 있다. 또한, 데이터선의 채널 영역에 면하는 측의 반대측에 있어서의, 투사광에 기인한 난반사나 광산란을 저감할 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 양태에 의해, 상기 기판 상에서, 상기 데이터선, 상기 축적 용량 및 상기 화소 전극의 층간 중 적어도 1 개소에는, 평탄화 처리가 행하여진 다른 층간 절연막이 적층되어 있다.
이 양태에 의하면, 기판 상에서, 데이터선, 축적 용량 및 화소 전극이 다른 층간 절연막을 개재하여 적층된다. 적층 직후의 다른 층간 절연막의 표면에는, 하층측의 이들의 요소에 기인한 요철이 발생한다. 그래서, 이렇게 해서 된 요 철을, 예를 들어, CMP 연마 처리나 연마 처리, 스핀 코트 처리, 오목으로의 매립 처리 등의 평탄화 처리에 의해서 제거하면, 층간 절연층의 표면은 평탄화된다. 예를 들어, 이러한 적층 구조를 갖는 기판과, 이것에 대향하는 대향 기판 사이에 액정 등의 전기 광학 물질이 끼워져 있는 경우는, 기판 표면이 평탄하므로, 전기 광학 물질의 배향 상태에 혼란을 발생시킬 가능성을 저감할 수 있어, 보다 고품위인 표시가 가능해진다. 또, 이러한 평탄화 처리는, 바람직하게는 모든 층간 절연막의 표면에 대하여 실시하면 되지만, 어느 하나의 층간 절연막의 표면에 대하여 실시하는 경우에도, 전혀 평탄화 처리를 하지 않은 경우와 비교하여, 기판 표면이 다소나마 평탄하기 때문에, 전기 광학 물질의 배향 상태에 혼란을 발생시킬 가능성을 저감할 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 양태에서는, 상기 데이터선은, 상기 도전성 차광막의 일부분으로서의 본체부와, 상기 도전성 차광막의 다른 부분으로서의, 상기 본체부에 있어서의 상기 채널 영역에 대향하는 측에 막형성되어 있고, 상기 본체부에 비해 반사율이 낮은 저반사부를 구비한다.
이 양태에 의하면, 저반사부가 형성되어 있기 때문에, 데이터선에 있어서의 채널 영역에 대향하는 측의 면, 즉 데이터선의 하층측의 면에서의, 기판에 있어서의 이면 반사나, 복판식의 프로젝터 등에서 다른 전기 광학 장치로부터 발생되어 합성 광학계를 꿰뚫고 오는 광 등의, 복귀광의 반사를 방지할 수 있다. 따라서, 채널 영역에 대한 광의 영향을 저감할 수 있다. 이러한 저반사부로서는, 예를 들어, 데이터선의 본체부를 구성하는 Al 막 등보다도 반사율이 낮은 재질의 메탈, 또는, 배리어 메탈을 형성하면 된다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 양태에서는, 상기 데이터선은, 상기 도전성 차광막의 일부분으로서의 본체부와, 상기 도전성 차광막의 다른 부분으로서의, 상기 본체부에 있어서의 상기 채널 영역에 대향하는 측에 막형성되어 있고, 상기 본체부에 비해 반사율이 낮은 하측 저반사부와, 상기 도전성 차광막의 또 다른 부분으로서의, 상기 본체부에 있어서의 상기 채널 영역에 대향하는 측의 반대측에 막형성되어 있고, 상기 본체부에 비해 반사율이 낮은 상측 저반사부를 구비한다.
이 양태에 의하면, 하측 저반사부가 형성되어 있기 때문에, 데이터선에 있어서의 채널 영역에 대향하는 측의 면, 즉 데이터선의 하층측의 면에서의, 기판에 있어서의 이면 반사나, 복판식의 프로젝터 등에서 다른 전기 광학 장치로부터 발생되어 합성 광학계를 꿰뚫고 오는 광 등의, 복귀광의 반사를 방지할 수 있다. 또한, 상측 반사부가 형성되어 있기 때문에, 데이터선에 있어서의 채널 영역에 대향하는 측의 반대측의 면, 즉 데이터선의 상층측의 면에서의, 투사광에 기인한 난반사나 광산란을 방지할 수 있다. 따라서, 채널 영역에 대한 광의 영향을 저감할 수 있다. 이러한 하측 저반사부 및 상측 저반사부로서는 예를 들어, 데이터선의 본체부를 구성하는 Al 막 등보다도 반사율이 낮은 재질인 메탈, 또는, 배리어 메탈을 형성하면 된다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 양태에서는, 상기 기판 상에서 상기 박막 트랜지스터보다 하층측에 배치된 하측 차광막과, 상기 하측 차광막 상에 적층되어 있고, 평탄화 처리가 행하여진 하지 절연막을 추가로 구비한다.
이 양태에 의하면, 평탄화 처리가 행하여진 하지 절연막의 상층측에 박막 트랜지스터, 주사선 및 제 1 층간 절연막이 적층되기 때문에, 평탄화 처리를 행하기 전의 제 1 층간 절연막의 표면은, 하지 절연막에 평탄화 처리가 행해지지 않은 경우에 비교하여, 요철이 작아진다. 이 때문에, 제 1 층간 절연막을 용이하게 평탄화할 수 있다.
상술한 하지 절연막에 평탄화 처리가 행하여진 양태에서는, 상기 하지 절연막에는, 상기 평탄화 처리로서, CMP 연마 처리가 행해져도 된다.
이 경우, CMP 연마 처리에 의해 하지 절연막의 표면의 평활성을 높이면서, 하지 절연막의 표면을 평탄하게 할 수 있다. 이 때문에, 제 1 층간 절연막을 용이하게 평탄화할 수 있다.
상술한 하지 절연막에 평탄화 처리가 행하여진 양태에서는, 상기 하지 절연막은, 소정의 온도에서 유동화하는 제 2 유동화 재료를 포함하고 있고, 상기 하지 절연막에는, 상기 평탄화 처리로서, 상기 제 2 유동화 재료를 유동화시키는 유동화 처리가 행해지고 있어도 된다.
이 경우, 하지 절연막이, 예를 들어 소정의 온도에서 유동화 하는 BPSG 등의 제 2 유동화 재료를 포함하고 있을 때에는, 리플로우에 의해서 하지 절연막을 평탄화할 수 있다. 이 때문에, 제 1 층간 절연막을 용이하게 평탄화할 수 있다.
본 발명의 전자 기기는, 상술한 본 발명의 전기 광학 장치를 구비하여 이루어지기 때문에, 고품위의 화상이 표시 가능한, 텔레비전, 휴대 전화, 전자 수첩, 워드프로세서, 뷰파인더형 또는 모니터 직시형의 비디오테이프레코더, 워크스테이 션, 텔레비전 전화, POS 단말, 터치 패널 등, 또한 전기 광학 장치를 노광용 헤드로서 사용한 프린터, 카피, 팩시밀리 등의 화상 형성장치 등, 각종 전자 기기를 실현할 수 있다. 또한, 본 발명의 전자 기기로서, 예를들어, 전자 페이퍼 등의 전기 영동 장치, 전자 방출 장치 (Field Emission Display 및 conduction Electron - Emitter Display) 등을 실현할 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치의 제조 방법은 상기 과제를 해결하기 위해서, 기판 상에, 서로 교차하여 연재되는 데이터선 및 주사선과, 상기 데이터선보다 하층측에 제 1 층간 절연막을 개재하여 배치된 톱게이트형 박막 트랜지스터와, 상기 데이터선보다 상층측에 배치된 축적 용량과, 상기 축적 용량보다도 상층측에 배치된 화소 전극을 구비한 전기 광학 장치의 제조방법으로서, 상기 기판상의 평면적으로 보아 상기 데이터선 및 주사선의 교차에 대응하는 영역에, 상기 박막 트랜지스터의 채널 영역이 상기 데이터선에 의해 덮이도록, 상기 박막 트랜지스터를 형성하는 공정과, 상기 박막 트랜지스터 상에, 상기 제 1 층간 절연막을 형성하는 공정과, 상기 제 1 층간 절연막에 평탄화 처리를 행하는 공정과, 상기 제 1 층간 절연막 상에, 도전성 차광막으로 이루어지는 상기 데이터선을 형성하는 공정과, 상기 축적 용량을, 상기 기판 상에서 평면적으로 보아 상기 박막 트랜지스터의 채널 영역에 대향하는 영역을 포함하는 영역에, 상기 데이터선보다 상층측에 고정 전위측 전극, 유전체막 및 화소 전위측 전극이 순차로 적층되어 이루어지도록 형성하는 공정과, 상기 축적 용량상에, 상기 기판 상에서 평면적으로 보아 상기 데이터선 및 주사선에 대응하여 규정되는 화소마다, 상기 박막 트랜지스터 및 상기 화소 전위측 전극 에 전기적으로 접속되도록, 상기 화소 전극을 형성하는 공정을 포함한다.
본 발명의 전기 광학 장치의 제조 방법에 의하면, 상술한 본 발명의 전기 광학 장치를 제조할 수 있다. 여기서 특히, 도전성 차광막으로 이루어지는 데이터선을, 평탄화 처리를 행한 제 1 층간 절연막 상에 형성하기 때문에, 박막 트랜지스터에 있어서의 광 리크 전류는 저감되고, 콘트라스트비를 향상시킬 수 있어, 고품위의 화상 표시가 가능해진다. 또한, 기판상의 적층 구조가 비교적 단순하기 때문에, 제조 프로세스의 단순화를 꾀할 수 있어, 수율도 향상 가능하다. 또, 축적 용량의 제조 공정에 있어서는, 고정 전위측 전극, 유전체막 및 화소 전위측 전극을, 이 순차로 적층해도 되고, 반대의 순차로 적층해도 된다.
본 발명의 이러한 작용 및 다른 이득은 다음에 설명하는 실시 형태로부터 분명하게 된다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하에서는, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 이하의 실시 형태에서는, 본 발명의 전기 광학 장치의 일례인 구동 회로 내장형의 TFT 액티브 매트릭스 구동 방식의 액정 장치를 예로 한다.
<제 1 실시 형태>
본 발명의 제 1 실시 형태에 관계되는 액정 장치에 관해서, 도 1 내지 도 9 를 참조하여 설명한다.
<전기 광학 장치의 전체 구성>
먼저, 도 1 및 도 2 를 참조하여, 본 실시 형태에 관계되는 액정 장치의 전 체 구성에 관해서 설명한다. 여기에 도 1 은, 본 실시 형태에 관계되는 액정 장치의 구성을 나타내는 평면도이고, 도 2 는, 도 1 의 H - H' 선에서의 단면도이다.
도 1 및 도 2 에 있어서, 본 실시 형태에 관계되는 액정 장치에서는, TFT 어레이 기판 (10) 과 대향 기판 (20) 이 대향 배치되어 있다. TFT 어레이 기판 (10) 과 대향 기판 (20) 사이에 액정층 (50) 이 봉입되어 있고, TFT 어레이 기판 (10) 과 대향 기판 (20) 은, 화상 표시 영역 (10a) 의 주위에 위치하는 시일 영역에 형성된 시일재 (52) 에 의해 서로 접착되어 있다.
도 1 에 있어서, 시일재 (52) 가 배치된 시일 영역의 내측에 병행하여, 화상 표시 영역 (10a) 의 프레임 영역을 규정하는 차광성 프레임 차광막 (53) 이, 대향 기판 (20) 측에 형성되어 있다. 주변 영역 중, 시일재 (52) 가 배치된 시일 영역의 외측에 위치하는 영역에는, 데이터선 구동 회로 (101) 및 외부 회로 접속 단자 (102) 가 TFT 어레이 기판 (10) 의 한 변을 따라 형성되어 있다. 이 한 변에 따른 시일 영역보다도 내측에, 샘플링 회로 (7) 가 프레임 차광막 (53) 에 덮이도록 하여 형성되어 있다. 또한, 주사선 구동 회로 (104) 는, 이 한 변에 인접하는 2 개의 변을 따른 시일 영역의 내측에, 프레임 차광막 (53) 에 덮이도록 하여 형성되어 있다. 또한, TFT 어레이 기판 (10) 상에는, 대향 기판 (20) 의 4 개의 코너부에 대향하는 영역에, 양 기판 사이를 상하 도통재 (107) 에 의해 접속하기 위한 상하도통 단자 (106) 가 배치되어 있다. 이들에 의해, TFT 어레이 기판 (10) 과 대향 기판 (20) 사이에서 전기적인 도통을 취할 수 있다.
TFT 어레이 기판 (10) 상에는, 외부 회로 접속 단자 (102) 와, 데이터선 구동 회로 (101), 주사선 구동 회로 (104), 상하 도통 단자 (106) 등을 전기적으로 접속시키기 위한 인회 배선 (90) 이 형성되어 있다.
도 2 에 있어서, TFT 어레이 기판 (10) 상에는, 구동 소자인 화소 스위칭용 TFT (Thin Film Transistor) 나 주사선, 데이터선 등의 배선이 제작된 적층 구조가 형성된다. 화상 표시 영역 (10a) 에는, 화소 스위칭용 TFT 나 주사선, 데이터선 등의 배선의 상층에 화소 전극 (9a) 이 형성되어 있다. 한편, 대향 기판 (20) 에 있어서의 TFT 어레이 기판 (10) 과의 대향면 상에, 차광막 (23) 이 형성되어 있다. 그리고, 차광막 (23) 상에, ITO 등의 투명 재료로 이루어지는 대향 전극 (21) 이 복수의 화소 전극 (9a) 과 대향하여 형성된다.
또한, TFT 어레이 기판 (10) 상에는, 데이터선 구동 회로 (101), 주사선 구동 회로 (104) 외에, 제조 도중이나 출하시의 당해 액정 장치의 품질, 결함 등을 검사하기 위한 검사 회로, 검사용 패턴 등이 형성되어 있어도 된다.
<화상 표시 영역의 구성>
다음으로, 본 실시 형태에 관계되는 액정 장치의 화소부에 있어서의 구성에 대하여, 도 3 내지 도 9 를 참조하여 설명한다. 여기에 도 3 은, 액정 장치의 화상 표시 영역을 구성하는 매트릭스 형상으로 형성된 복수의 화소에 있어서의 각종 소자, 배선 등의 등가 회로도이다. 도 4 내지 도 6 은, TFT 어레이 기판 상의 화소부에 관계되는 부분 구성을 나타내는 평면도이다. 도 4 및 도 5 는, 각각, 후술하는 적층 구조 중 하층 부분 (도 4) 과 상층 부분 (도 5) 에 상당한다. 도 6 은, 적층 구조를 확대한 평면도이고, 도 4 및 도 5 를 중첩시킨 것처럼 되어 있다. 도 7 은, 도 4 및 도 5 를 중첩시킨 경우의 A - A' 단면도이다. 도 8 은, 제 1 변형예에 관계되는 데이터선의 구조를 나타내는 단면도이다. 도 9 는, 제 2 변형예에 관계되는 도 8 과 동일한 취지의 단면도이다. 또, 도 7 내지 도 9 에 있어서는, 각 층·각 부재를 도면 상에서 인식 가능한 정도의 크기로 하기 위해서, 그 각 층·각 부재마다 축척을 달리하고 있다.
<화소부의 원리적 구성>
도 3 에 있어서, 본 실시 형태에 관계되는 액정 장치의 화상 표시 영역을 구성하는 매트릭스 형상으로 형성된 복수의 화소에는, 각각, 화소 전극 (9a) 및 당해 화소 전극 (9a) 을 스위칭 제어하기 위한 TFT (30) 가 형성되어 있고, 화상 신호가 공급되는 데이터선 (6a) 이 당해 TFT (30) 의 소스에 전기적으로 접속되어 있다. 데이터선 (6a) 에 기입하는 화상 신호 (S1, S2, …, Sn) 는, 이 순서로 선순차적으로 공급하더라도 상관없고, 서로 인접하는 복수의 데이터선 (6a) 끼리에 대하여, 그룹마다 공급하도록 해도 된다.
또한, TFT (30) 의 게이트에 주사선 (11a) 이 전기적으로 접속되어 있고, 소정의 타이밍으로, 주사선 (11a) 에 펄스적으로 주사 신호 (G1, G2, …, Gm) 를, 이 순서로 선순차적으로 인가하도록 구성되어 있다. 화소 전극 (9a) 은, TFT (30) 의 드레인에 전기적으로 접속되어 있고, 스위칭 소자인 TFT (30) 를 일정 기간만큼 그 스위치를 닫음으로써, 데이터선 (6a) 으로부터 공급되는 화상 신호 (S1, S2, …, Sn) 를 소정의 타이밍으로 기입한다.
화소 전극 (9a) 을 개재하여 전기 광학 물질의 일례로서의 액정에 기입되는 소정 레벨의 화상 신호 (S1, S2, …, Sn) 는, 대향 기판에 형성된 대향 전극과의 사이에서 일정 기간 유지된다. 액정은, 인가되는 전압 레벨에 따라 분자 집합의 배향이나 질서가 변화함으로써, 광을 변조하여, 계조 표시를 가능하게 한다. 노멀리 화이트 모드이면, 각 화소의 단위에서 인가된 전압에 따라 입사광에 대한 투과율이 감소하고, 노멀리 블랙 모드이면, 각 화소의 단위에서 인가된 전압에 따라 입사광에 대한 투과율이 증가되어, 전체적으로 액정 장치로부터는 화상 신호에 따른 콘트라스트를 갖는 광이 출사된다.
여기서 유지된 화상 신호가 리크하는 것을 방지하기 위해서, 화소 전극 (9a) 과 대향 전극 사이에 형성되는 액정 용량과 병렬로 축적 용량 (70) 이 부가되어 있다. 축적 용량 (70) 의 한쪽의 전극은, 화소 전극 (9a) 과 병렬하여 TFT (30) 의 드레인에 접속되고, 다른 쪽의 전극은, 정전위가 되도록, 전위 고정의 용량 배선 (400) 에 접속되어 있다.
<화소부의 구체적 구성>
다음으로, 상술한 동작을 실현하는 화소부의 구체적 구성에 관해서, 도 4 내지 도 9 를 참조하여 설명한다.
도 4 내지 도 9 에서는, 상술한 화소부의 각 회로 요소가, 패턴화되어, 적층된 도전막으로서 TFT 어레이 기판 (10) 상에 구축되어 있다. TFT 어레이 기판 (10) 은, 예를 들어, 유리 기판, 석영 기판, SOI 기판, 반도체 기판 등 으로 이루어지고, 예를 들어 유리 기판이나 석영 기판으로 이루어지는 대향 기판 (20) 과 대 향 배치되어 있다. 또한, 각 회로 요소는, 아래부터 순서대로, 주사선 (11a) 를 포함하는 제 1 층, TFT (30) 등을 포함하는 제 2 층, 데이터선 (6a) 등을 포함하는 제 3 층, 축적 용량 (70) 등을 포함하는 제 4 층, 화소 전극 (9a) 등을 포함하는 제 5 층으로 이루어진다. 또한, 제 1 층 - 제 2 층간에는 하지 절연막 (12), 제 2 층 - 제 3 층간에는 제 1 층간 절연막 (41), 제 3 층 - 제 4 층간에는 제 2 층간 절연막 (42), 제 4 층 - 제 5 층간에는 제 3 층간 절연막 (43) 이 각각 형성되어, 상술한 각 요소 사이가 단락되는 것을 방지하고 있다. 또한, 이 중, 제 1 층 내지 제 3 층이 하층 부분으로서 도 4 에 나타나고, 제 4 층 및 제 5 층은 상층 부분으로서 도 5 에 나타난다.
(제 1 층의 구성 - 주사선 등 -)
제 1 층은, 주사선 (11a) 으로 구성되어 있다. 주사선 (11a) 은, 도 4 의 X 방향을 따라 연장되는 본선부와, 데이터선 (6a) 이 연재되는 도 4 의 Y 방향으로 연장되는 돌출부로 이루어지는 형상으로 패터닝되어 있다. 이러한 주사선 (11a) 은, 예를 들어 도전성 폴리규소로 이루어지고, 그 외에도 티탄 (Ti), 크롬 (Cr), 텅스텐 (W), 탄탈 (Ta), 몰리브덴 (Mo) 등의 고융점 금속 중의 적어도 하나를 포함하는 금속 단체, 합금, 금속 실리사이드, 폴리실리사이드 또는 이들의 적층체 등에 의해 형성할 수 있다.
(제 2 층의 구성 - TFT 등 -)
제 2 층은, TFT (30) 로 구성되어 있다. TFT (30) 는, 예를 들어 LDD (Lightly Doped Drain) 구조가 되고, 게이트 전극 (3a), 반도체층 (1a), 게이트 전 극 (3a) 과 반도체층 (1a) 을 절연하는 게이트 절연막을 포함한 절연막 (2) 을 구비하고 있다. 게이트 전극 (3a) 은, 예를 들어 도전성 폴리규소에 의해 형성된다. 반도체층 (1a) 은, 예를 들어 폴리규소로 이루어지고, 채널 영역 (1a'), 저농도 소스 영역 (1b) 및 저농도 드레인 영역 (1c), 그리고 고농도 소스 영역 (1d) 및 고농도 드레인 영역 (1e) 으로 이루어진다. 또한, TFT (30) 는, LDD 구조를 갖는 것이 바람직하지만, 저농도 소스 영역 (1b), 저농도 드레인 영역 (1c) 에 불순물 주입을 실시하지 않는 오프셋 구조여도 되고, 게이트 전극 (3a) 을 마스크로 하여 불순물을 고농도로 주입하여 고농도 소스 영역 및 고농도 드레인 영역을 형성하는 자기 정합형이어도 된다.
TFT (30) 의 게이트 전극 (3a) 은, 그 일부분 (3b) 에 있어서, 하지 절연막 (12) 에 형성된 컨택트 홀 (12cv) 을 개재하여 주사선 (11a) 에 전기적으로 접속되어 있다.
하지 절연막 (12) 은, 본 발명에 관계되는 「제 2 유동화 재료」의 일례로서, 예를 들어 규소 산화막 등으로 이루어지고, 제 1 층과 제 2 층의 층간 절연 기능 외에, TFT 어레이 기판 (10) 의 전체면에 형성됨으로써, 기판 표면의 연마에 의한 거칠어짐이나 오염 등이 야기하는 TFT (30) 의 소자 특성의 변화를 방지하는 기능을 갖고 있다. 여기서, 본 실시 형태의 변형예로서, 하지 절연막 (12) 에 평탄화 처리가 행해져 있어도 된다. 즉 예를 들어, 하지 절연막 (12) 을 가열하여 유동화, 즉 용융 (리플로우) 시키는 유동화 처리를 행하여도 된다. 이 경우, 하지 절연막 (12) 의 상층측에 적층되는, 후술하는 제 1 층간 절연막 (41) 의 표면에는, 하지 절연막 (12) 의 하측에 형성된 주사선 (11a) 등에 기인하는 요철은 거의 바람직하게는 전혀 발생하지 않는다. 따라서, 제 1 층간 절연막 (41) 을 용이하게 평탄화하는 것이 가능해진다. 이러한 평탄화 처리로서는, 하지 절연막 (12) 의 표면에 CMP 연마 처리를 행하여도 된다.
또, 본 실시 형태에 관계되는 TFT (30) 는, 톱게이트형이지만, 보텀게이트형이어도 상관없다.
(제 3 층의 구성 - 데이터선 등-)
제 3 층은, 데이터선 (6a) 및 중계층 (600) 으로 구성되어 있다.
데이터선 (6a) 은, 본 발명에 관계되는 「도전성 차광막」의 일례로서, 아래로부터 순서대로 알루미늄, 질화티탄, 질화규소의 3 층막으로서 형성되어 있다. 데이터선 (6a) 은, TFT (30) 의 채널 영역 (1a') 을 부분적으로 덮도록 형성되어 있다. 이로 인해, 채널 영역 (1a') 에 근접 배치 가능한 데이터선 (6a) 에 의해서, 상층측으로부터의 입사광에 대하여, TFT (30) 의 채널 영역 (1a') 을 차광할 수 있다. 또한, 데이터선 (6a) 은, 제 1 층간 절연막 (41) 을 관통하는 컨택트 홀 (81) 을 개재하여, TFT (30) 의 고농도 소스 영역 (1d) 과 전기적으로 접속되어 있다. 제 1 층간 절연막 (41) 은, 본 발명에 관계되는 「제 1 유동화 재료」의 일례로서, 예를 들어 NSG (논실리케이트 유리), PSG (인실리케이트 유리), BSG (보론실리케이트 유리), BPSG (보론인 유리) 등의 실리케이트 유리, 질화규소나 산화규소 등으로 이루어지고, 평탄화 처리가 행해져 있다. 즉, 본 발명에 관계되는 「평탄화 처리」의 일례로서, 예를 들어 제 1 층간 절연막 (41) 을 가열하여 유동 화, 즉 용융 (리플로우) 시키는 유동화 처리를 행하여도 된다. 또는, 이러한 평탄화 처리로서는, 제 1 층간 절연막 (41) 의 표면에 CMP 연마 처리를 행하여도 된다. 또, 스핀 코트에 의해서 평탄화막을 형성함으로써 평탄화 처리를 행하는 것이나, 아무런 평탄화 처리를 행하지 않은 경우에 볼록으로 될 제 1 층간 절연막 (41) 부분의 하측에 위치하는 절연막이나 TFT 어레이 기판 (10) 에 오목부를 형성하여 그 볼록으로 될 제 1 층간 절연막 (41) 부분을 부분적으로 그 오목부내에 매립하여, 실제로는 볼록으로 되지 않도록 함으로써 평탄화 처리를 행하는 것도 가능하다.
여기서 본 실시 형태에서는 특히, 데이터선 (6a) 은, 평탄화 처리가 행하여진 제 1 층간 절연막 (41) 상에 형성되어 있다. 따라서, 데이터선 (6a) 에서의 채널 영역 (1a') 을 덮는 부분, 즉 채널 영역 (1a') 을 차광하는 부분도 평탄하게 되어 있다. 따라서, 데이터선 (6a) 의 채널 영역 (1a') 에 면하는 측 (즉 도 7중, 하측) 에 있어서의, 복귀광이나 경사광에 기인한 난반사나 광산란이 저감된다. 또한, 데이터선 (6a) 의 채널 영역 (1a') 에 면하는 측의 반대측 (즉 도 7 중, 상측) 에 있어서의, 투사광에 기인한 난반사나 광산란이 저감된다.
또한, 데이터선 (6a) 은, 평탄화 처리가 행해져 있고 비교적 얇게 구성된 제 1 층간 절연막 (41) 을 개재하여, 즉 TFT (30) 에 비교적 근접한 적층 위치에 있어서, 차광을 실시한다. 이 때문에, 투사광에 예를 들어 수십% 정도 포함되는 경사광이나, 액정 장치 내에 있어서의 다른 부위에서 반사하여 이루어지는 난반사광 또는 미광으로부터 TFT (30) 를 차광하는 능력도, 데이터선 (6a) 에서 TFT (30) 까 지의 근접도에 따라서 매우 높게 할 수 있다. 따라서, TFT (30) 에 있어서의 광 리크 전류는 저감되고, 콘트라스트비를 향상시킬 수 있다.
또한, 비교적 TFT 어레이 기판 (10) 에 가까운 제 1 층간 절연막 (41) 에 평탄화 처리가 행해지기 때문에, TFT 어레이 기판 (10) 상의 요철의 밀도에서 발생하는 물결 또는 단차, 즉 글로벌 단차를 저감할 수 있다. 따라서, TFT 어레이 기판 (10) 표면에 글로벌 단차가 거의 없고, 평탄한 점에서, 액정층 (50) 의 배향 상태에 혼란을 발생시킬 가능성을 저감할 수 있다. 즉, 글로벌 단차에 기인한, 화상 표시 영역 (1Oa) (도 1 참조) 내에서의 중앙 근방 영역과 주변 근방 영역의 콘트라스트 편차나 휘도 편차의 발생을 저감 또는 미연에 방지할 수 있다.
도 8 에 본 실시 형태의 제 1 변형예로서 나타내는 바와 같이, 데이터선 (6a) 은, 본체부 (60) 와 저반사부 (61) 로 형성되어 있어도 된다. 이 경우, 본체부 (60) 는, 예를 들어 Al 막 등으로 이루어진다. 반사부 (61) 는, 본체부 (60) 에 있어서의 채널 영역 (1a') (도 7 참조) 에 대향하는 측 (도 8 중, 하측) 에 막형성되어 있고, 본체부 (60) 에 비해 반사율이 낮은 재질의 메탈, 또는, 배리어 메탈로 이루어진다. 이 때문에, 데이터선 (6a) 에 있어서의 채널 영역 (1a') 에 대향하는 측의 면 (즉, 도 8 중, 하측의 면) 에서의, TFT 어레이 기판 (10) (도 7 참조) 에 있어서의 이면 반사나, 복판식 프로젝터 등에서 다른 전기 광학 장치로부터 발생되어 합성 광학계를 꿰뚫고 오는 광 등의, 복귀광의 반사를 방지할 수 있다. 따라서, 채널 영역 (1a') 에 대한 광의 영향을 저감할 수 있다. 또한, Al 막 등보다도 반사율이 낮은 재질의 메탈, 또는, 배리어메탈로서는, 크롬 (Cr), 티탄 (Ti), 질화티탄 (TiN), 텅스텐 (W) 등을 사용할 수 있다.
도 9 에 본 실시 형태의 제 2 변형예로서 나타내는 바와 같이, 데이터선 (6a) 은, 본체부 (60), 하측 저반사부 (63) 및 상측 저반사부 (62) 로 형성되어 있어도 된다. 본체부 (60) 는, 예를 들어 Al 막 등으로 이루어진다. 하측 반사부 (63) 는, 본체부 (60) 에 있어서의 채널 영역 (1a') (도 7 참조) 에 대향하는 측 (도 9 중, 하측) 에 막형성되어 있고, 본체부 (60) 에 비해 반사율이 낮은 재질의 메탈, 또는, 배리어메탈로 이루어진다. 상측 저반사부 (62) 는, 본체부 (60) 에 있어서의 채널 영역 (1a') (도 7 참조) 에 대향하는 측과 반대측 (도 9 중, 상측) 에 막형성되어 있고, 본체부 (60) 에 비해 반사율이 낮은 재질의 메탈, 또는, 배리어메탈로 이루어진다.
이 때문에, 하측 저반사부 (63) 에 의해서, 데이터선 (6a) 에 있어서의 채널 영역 (1a') 에 대향하는 측의 면 (도 9 중, 하측의 면) 에서의, TFT 어레이 기판 (10) (도 7 참조) 에 있어서의 이면 반사나, 복판식 프로젝터 등 다른 전기 광학 장치로부터 발생하여 합성 광학계를 꿰뚫고 오는 광 등의, 복귀광의 반사를 방지할 수 있다. 또한, 상측 반사부 (61) 에 의해서, 데이터선 (6a) 에 있어서의 채널 영역 (1a') 에 대향하는 측의 반대측 면 (도 9 중, 상측의 면) 에서의, 투사광에 기인한 난반사나 광산란을 방지할 수 있다. 따라서, 채널 영역에 대한 광의 영향을 저감할 수 있다. 또한, Al 막 등보다도 반사율이 낮은 재질의 메탈, 또는, 배리어메탈로서는, 크롬 (Cr), 티탄 (Ti), 질화티탄 (TiN), 텅스텐 (W) 등을 사용할 수 있다.
중계층 (600) 은, 데이터선 (6a) 과 동일 막으로서 형성되어 있다. 중계층 (600) 과 데이터선 (6a) 은, 도 4 에 나타낸 바와 같이, 각각이 분단되도록 형성되어 있다. 또한, 중계층 (600) 은, 제 1 층간 절연막 (41) 을 관통하는 컨택트 홀 (83) 을 개재하여, TFT (30) 의 고농도 드레인 영역 (1e) 과 전기적으로 접속되어 있다.
(제 4 층의 구성 - 축적 용량등 -)
제 4 층은, 축적 용량 (70) 으로 구성되어 있다. 축적 용량 (70) 은, 용량 전극 (300) 과 하부 전극 (71) 이 유전체막 (75) 을 개재하여 대향 배치된 구성으로 되어있다. 여기에 용량 전극 (300) 은, 본 발명에 관계되는 「화소 전위측 전극」의 일례이고, 하부 전극 (71) 은, 본 발명에 관계되는 「고정 전위측 전극」의 일례이다. 용량 전극 (300) 의 연재부는, 제 2 층간 절연막 (42) 을 관통하는 컨택트 홀 (84) 을 개재하여, 중계층 (600) 과 전기적으로 접속되어 있다.
용량 전극 (300) 또는 하부 전극 (71) 은, 예를 들어, Ti, Cr, W, Ta, Mo 등의 고융점 금속 중의 적어도 하나를 포함하는 금속 단체, 합금, 금속 실리사이드, 폴리실리사이드, 이들을 적층한 것, 또는 바람직하게는 텅스텐실리사이드로 이루어진다.
유전체막 (75) 은, 도 5 에 나타내는 바와 같이, TFT 어레이 기판 (10) 상에서 평면적으로 보아 화소마다의 개구 영역의 간극에 위치하는 비개구 영역에 형성되어 있는, 즉, 개구 영역에 거의 형성되어 있지 않다. 따라서, 유전체막 (75) 이, 가령 불투명한 막이더라도, 개구 영역에 있어서의 투과율을 저하시키지 않는 다. 따라서, 유전체막 (75) 은, 투과율을 고려하지 않고, 유전율이 높은 규소질화막 등으로 형성되어 있다. 또한, 유전체막으로서는, 규소질화막 외에, 예를 들어, 산화하프늄 (HfO2), 알루미나 (Al2O3), 산화탄탈 (Ta2O5) 등의 단층막 또는 다층막을 사용해도 된다.
제 2 층간 절연막 (42) 은, 예를 들어 NSG 에 의해서 형성되어 있다. 그 외에, 제 2 층간 절연막 (42) 에는, PSG, BSG, BPSG 등의 실리케이트 유리, 질화규소나 산화규소 등을 사용할 수 있다. 제 2 층간 절연막 (42) 의 표면은, CMP 연마 처리나 연마 처리, 스핀 코트 처리, 오목부로의 매립 처리 등의 평탄화 처리가 되어 있다. 따라서, 하층측의 이들의 요소에 기인한 요철이 제거되어, 제 2 층간 절연층 (42) 의 표면은 평탄화되어 있다. 이로 인해, TFT 어레이 기판 (10) 과 대향 기판 (20) 사이에 개재된 액정층 (50) 의 배향 상태에 혼란을 발생시킬 가능성을 저감할 수 있어, 보다 고품위인 표시가 가능해진다.
(제 5 층의 구성 - 화소 전극 등 -)
제 4 층의 전체면에는 제 3 층간 절연막 (43) 이 형성되고, 다시 그 위에, 제 5 층으로서 화소 전극 (9a) 이 형성되어 있다. 제 3 층간 절연막 (43) 은, 예를 들어 NSG 에 의해서 형성되어 있다. 그 외, 제 3 층간 절연막 (43) 에는, PSG, BSG, BPSG 등의 실리케이트 유리, 질화규소나 산화규소 등을 사용할 수 있다. 제 3 층간 절연막 (43) 의 표면은, 제 2 층간 절연막 (42) 과 마찬가지로 CMP 등의 평탄화 처리가 되어 있다.
화소 전극 (9a) (도 5 중, 파선 (9a') 으로 윤곽이 나타남) 은, 종횡으로 구 획 배열된 화소 영역의 각각에 배치되고, 그 경계에 데이터선 (6a) 및 주사선 (11a) 이 격자 형상으로 배열되도록 형성되어 있다 (도 4 및 도 5 참조). 또한, 화소 전극 (9a) 은, 예를 들어 ITO (Indium Tin Oxide) 등의 투명 도전막으로 이루어진다.
화소 전극 (9a) 은, 층간 절연막 (43) 을 관통하는 컨택트 홀 (85) 을 개재하여, 용량 전극 (300) 의 연재부와 전기적으로 접속되어 있다 (도 7 참조).
또한 상술한 한 바와 같이, 용량 전극 (300) 의 연재부와 중계층 (600), 및, 중계층 (600) 과 TFT (30) 의 고농도 드레인 영역 (1e) 은, 각각 컨택트 홀 (84) 및 컨택트 홀 (83) 을 개재하여, 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 화소 전극 (9a) 과 TFT (30) 의 고농도 드레인 영역 (1e) 은, 중계층 (600) 및 용량 전극 (300) 의 연재부를 중계하여 중계 접속되어 있다. 화소 전극 (9a) 의 상측에는, 러빙 처리 등의 소정의 배향 처리가 행하여진 배향막 (16) 이 형성되어 있다.
이상이, TFT 어레이 기판 (10) 측 화소부의 구성이다.
한편, 대향 기판 (20) 에는, 그 대향면의 전체면에 대향 전극 (21) 이 형성되고 있고, 다시 그 위 (도 7 에서는 대향 전극 (21) 의 하측) 에 배향막 (22) 이 형성되어 있다. 대향 전극 (21) 은, 화소 전극 (9a) 과 마찬가지로, 예를 들어 ITO 막 등의 투명 도전성막으로 이루어진다. 또한, 대향 기판 (20) 과 대향 전극 (21) 사이에는, TFT (30) 에 있어서의 광 리크 전류의 발생 등을 방지하기 위해서, 적어도 TFT (30) 와 정면 대향하는 영역을 덮도록 차광막 (23) 이 형성되어 있다.
이와 같이 구성된 TFT 어레이 기판 (10) 과 대향 기판 (20) 사이에는, 액정층 (50) 이 형성되어 있다. 액정층 (50) 은, 기판 (10 및 20) 의 둘레 가장자리부를 시일재에 의해 밀봉하여 형성된 공간에 액정을 봉입하여 형성된다. 액정층 (50) 은, 화소 전극 (9a) 과 대향 전극 (21) 사이에 전계가 인가되어 있지 않은 상태에 있어서, 러빙 처리 등의 배향 처리가 행하여진 배향막 (16) 및 배향막 (22) 에 의해서, 소정의 배향 상태를 취하도록 되어 있다.
상술한 화소부의 구성은, 도 4 및 도 5 에 나타내는 바와 같이, 각 화소부에 공통된다. 상술한 화상 표시 영역 (1Oa) (도 1 참조) 에는, 이러한 화소부가 주기적으로 형성되어 있게 된다. 한편, 이러한 액정 장치에서는, 화상 표시 영역 (1Oa) 의 주위에 위치하는 주변 영역에, 도 1 및 도 2 를 참조하여 설명한 바와 같이, 주사선 구동 회로 (104) 및 데이터선 구동 회로 (101) 등의 구동 회로가 형성되어 있다.
<제조 방법>
다음으로, 이러한 전기 광학 장치의 제조 방법에 관해서, 도 8 내지 도 13 을 참조하여 설명한다. 도 10 내지 도 l3 은, 제조 프로세스의 각 공정에 있어서의 전기 광학 장치의 적층 구조를, 도 7 에 대응하는 단면에서 순서를 따라 나타내는 공정도이다. 또한, 여기서는, 본 실시 형태에 있어서의 액정 장치 중, 주요 부분인 주사선, TFT, 데이터선, 축적 용량 및 화소 전극의 형성 공정에 관해서 주로 설명하는 것으로 한다.
먼저, 도 10 에 나타낸 바와 같이, TFT 어레이 기판 (10) 상에 주사선 (11a) 을 형성한다. 다음으로 TFT 어레이 기판 (10) 의 전체면에, 하지 절연막 (12) 을 형성한다. 이 때, 하지 절연막 (12) 에 예를 들어 CMP 연마 처리, 유동화 처리 (리플로우) 등의 평탄화 처리를 행하여도 된다. 다음으로, TFT (30) 를, 주사선 (11a) 및 나중에 형성되는 데이터선 (6a) 의 교차에 대응하는 영역에 형성한다. TFT (30) 를 형성하는 각 공정에는, 통상의 반도체 집적화 기술을 사용할 수 있다. 다음으로, TFT 어레이 기판 (10) 의 전체면에, 제 1 층간 절연막 (41) 의 전구막 (41a) 을 형성한다. 전구막 (41a) 의 표면에는, 하층측의 TFT (30) 등에 기인한 요철이 발생한다. 그래서, 전구막 (41a) 을 두껍게 막형성하고, 예를 들어 CMP 연마 처리에 의해서 도면 중의 점선의 위치까지 깎아내어, 그 표면을 평탄화함으로써 제 1 층간 절연막 (41) 을 얻는다. 평탄화 처리로서, 유동화 처리 (리플로우), 스핀 코트 등을 사용하여도 된다.
다음으로, 도 11 에 나타낸 공정에 있어서, 제 1 층간 절연막 (41) 의 표면의 소정 위치에 에칭을 행하고, 고농도 소스 영역 (1d) 에 달하는 깊이의 컨택트 홀 (81) 및 고농도 드레인 영역 (1e) 에 달하는 깊이의 컨택트 홀 (83) 을 개공한다. 다음으로, 소정의 패턴으로 도전성 차광막을 적층하고, 데이터선 (6a) 및 중계층 (600) 을 형성한다. 데이터선 (6a) 은, TFT (30) 의 채널 영역 (1a) 을 부분적으로 덮도록 형성됨과 함께, 컨택트 홀 (81) 에 의해서 고농도 소스 영역 (1d) 과 하나로 접속된다. 또한, 도 8 에 본 실시 형태의 제 1 변형예로서 나타내는 바와 같이, 데이터선 (6a) 은, 먼저, 그 저반사부 (61) 로서, Al 막 등보다도 반사율이 낮은 재질인 메탈, 또는, 배리어메탈을 적층하고, 다음으로, 그 본체 부 (60) 로서 Al 막 등을 적층하여 형성하여도 된다. 또는, 도 9 에 본 실시 형태의 제 2 변형예로서 나타내는 바와 같이, 데이터선 (6a) 은, 먼저, 그 하측 저반사부 (63) 로서, Al 막 등보다도 반사율이 낮은 재질의 메탈, 또는, 배리어메탈을 적층하고, 다음으로, 그 본체부 (60) 로서 Al 막 등을 적층하고, 추가로, 그 상측 저반사부 (63) 로서, Al 막 등보다도 반사율이 낮은 재질의 메탈, 또는, 배리어메탈을 적층하여 형성하여도 된다.
중계층 (600) 은, 컨택트 홀 (83) 에 의해서 고농도 드레인 영역 (1e) 과 하나로 접속된다. 다음으로, TFT 어레이 기판 (10) 의 전체면에, 제 2 층간 절연막 (42) 의 전구막 (42a) 을 형성한다. 전구막 (42a) 의 표면에는, 하층측의 TFT (30), 데이터선 (6a), 컨택트 홀 (81) 및 컨택트 홀 (83) 등에 기인한 요철이 발생한다. 그래서, 전구막 (42a) 을 두껍게 막형성하고, 예를 들어 CMP 연마 처리에 의해서 도면 중의 점선의 위치까지 깎아내고, 그 표면을 평탄화함으로써 제 2 층간 절연막 (42) 을 얻는다.
다음으로, 도 12 에 나타낸 공정에 있어서, 제 2 층간 절연막 (42) 의 표면의, 채널 영역 (1a') 에 대향하는 영역을 포함하는 소정의 영역에 도전성 차광막을 적층하여 하부 전극 (71) 을 형성한다. 다음으로, TFT 어레이 기판 (10) 상의 비개구 영역에 유전체막 (75) 을 형성한다. 다음으로, 유전체막 (75) 의 표면의 소정 위치에 에칭을 행하고, 중간층 (600) 에 달하는 깊이의 컨택트 홀 (84) 을 개공한다. 다음으로, 채널 영역 (1a') 에 대향하는 영역을 포함하는 소정의 영역에 도전성 차광막을 적층하여, 용량 전극 (300) 을 형성한다. 다음으로, TFT 어레이 기판 (10) 의 전체면에, 제 3 층간 절연막 (43) 의 전구막 (43a) 을 형성한다. 전구막 (43a) 의 표면에는, 축적 용량 (70) 이나 컨택트 홀 (84) 에 기인한 요철이 발생한다. 그래서, 전구막 (43a) 을 두껍게 막형성하고, 예를 들어 CMP 연마 처리에 의해서 도면 중의 점선의 위치까지 깎아내어, 그 표면을 평탄화함으로써 제 3 층간 절연막 (43) 을 얻는다.
다음으로, 도 13 에 나타낸 공정에 있어서, 제 3 층간 절연막 (43) 의 표면의 소정 위치에 에칭을 행하고, 용량 전극 (300) 의 연재부에 달하는 깊이의 컨택트 홀 (85) 을 개공한다. 다음으로, 제 3 층간 절연막 (43) 의 표면의 소정 위치에 화소 전극 (9a) 을 형성한다. 이 때, 화소 전극 (9a) 은 컨택트 홀 (85) 내부에도 형성되지만, 컨택트 홀 (85) 의 구멍 직경이 크기 때문에, 커버리지는 양호해진다.
이상 설명한 액정 장치의 제조 방법에 의하면, 상술한 본 실시 형태의 액정 장치를 제조할 수 있다. 여기서 특히, 도전성 차광막으로 이루어지는 데이터선 (6a) 을, 평탄화 처리를 행한 제 1 층간 절연막 (41) 상에 형성하기 때문에, TFT (30) 에 있어서의 광 리크 전류는 저감되고, 콘트라스트비를 향상시킬 수 있어, 고품위의 화상 표시가 가능해진다. 또한, TFT 어레이 기판 (10) 상의 적층 구조가 비교적 단순하기 때문에, 제조 프로세스도 단순화를 도모할 수 있고, 수율도 향상 가능하다.
<전자 기기>
다음으로, 상술한 전기 광학 장치인 액정 장치를 각종 전자 기기에 적용하는 경우에 대하여 설명한다.
우선, 이 액정 장치를 라이트 밸브로서 사용한 프로젝터에 관해서 설명한다. 도 14 는, 프로젝터의 구성예를 도시하는 평면도이다. 이 도 14 에 나타나는 바와 같이, 프로젝터 (1100) 내부에는, 할로겐 램프 등의 백색 광원으로 이루어지는 램프 유닛 (1102) 이 형성되어 있다. 이 램프 유닛 (1102) 으로부터 사출된 투사광은, 라이트 가이드 (1104) 내에 배치된 4 장의 미러 (1106) 및 2 장의 다이크로익 미러 (1108) 에 의해서 RGB 의 3 원색으로 분리되어, 각 원색에 대응하는 라이트 밸브로서의 액정 패널 (1110R, 1110B 및 1110G) 에 입사된다.
액정 패널 (1110R, 1110B 및 1110G) 의 구성은, 상술한 액정 장치와 동등하고, 화상 신호 처리 회로로부터 공급되는 R, G, B 의 원색 신호에서 각각 구동되는 것이다. 그리고, 이들의 액정 패널에 의해서 변조된 광은, 다이크로익 프리즘 (1112) 에 3 방향으로부터 입사된다. 이 다이크로익 프리즘 (1112) 에 있어서는, R 및 B 의 광이 90 도로 굴절하는 한편, G 의 광은 직진한다. 따라서, 각 색의 화상이 합성되는 결과, 투사 렌즈 (1114) 를 개재하여, 스크린 등에 컬러 화상이 투사되게 된다.
여기서, 각 액정 패널 (1110R, 1110B 및 1110G) 에 의한 표시 이미지에 대해 주목하면, 액정 패널 (1110G) 에 의한 표시 이미지는, 액정 패널 (1110R 및 1110B) 에 의한 표시 이미지에 대하여 좌우 반전될 필요가 있게 된다.
또, 액정 패널 (1110R, 1110B 및 1110G) 에는, 다이크로익 미러 (1108) 에 의해서, R, G, B 의 각 원색에 대응하는 광이 입사되기 때문에, 컬러 필터를 형성 할 필요는 없다.
다음으로, 액정 장치를, 모바일형 PC 에 적용한 예에 관해서 설명한다. 도 15 는, 이 PC 의 구성을 나타내는 사시도이다. 도 15 에 있어서, 컴퓨터 (1200) 는, 키보드 (1202) 를 구비한 본체부 (1204) 와, 액정 표시 유닛 (1206) 으로 구성되어 있다. 이 액정 표시 유닛 (1206) 은, 상술한 액정 장치 (1005) 의 배면에 백 라이트를 부가함으로써 구성되어 있다.
또한, 액정 장치를, 휴대 전화에 적용한 예에 관해서 설명한다. 도 16은, 이 휴대 전화의 구성을 나타내는 사시도이다. 도 16 에 있어서, 휴대 전화 (1300) 는, 복수의 조작 버튼 (1302) 과 함께, 반사형 액정 장치 (1005) 를 구비하는 것이다. 이 반사형 액정 장치 (1005) 에 있어서는, 필요에 따라 그 전면에 프론트 라이트가 형성된다.
또, 도 14 내지 도 16 을 참조하여 설명한 전자 기기 외에도, 액정 텔레비전이나, 뷰파인더형, 모니터 직시형 비디오 테이프 레코더, 카내비게이션 장치, 페이저, 전자 수첩, 전자 계산기, 워드 프로세서, 워크 스테이션, 화상 전화, POS 단말, 터치 패널을 구비한 장치 등을 들 수 있다. 그리고, 이들 각종 전자 기기에 적용 가능한 것은 말할 필요도 없다.
또한 본 발명은, 상술한 실시 형태에서 설명한 액정 장치 이외에도, 규소 기판 상에 소자를 형성하는 반사형 액정 장치 (LCOS), 플라즈마 디스플레이 (PDP), 전계 방출형 디스플레이 (FED, SED), 유기 EL 디스플레이 등에도 적용 가능하다.
본 발명은, 상술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 청구의 범위 및 명세 서 전체로부터 판독되는 발명의 요지 또는 사상에 반하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하고, 그러한 변경에 수반하는 전기 광학 장치, 그 전기 광학 장치를 구비하여 이루어지는 전자 기기 및 그 전기 광학 장치의 제조 방법 또한 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것이다.
상술한 바와 같이 광 리크 전류에 관한 이익은, 평탄화 처리가 행해진 제 1 층간 절연막 상에 형성된 데이터선이라는 비교적 간단한 기본 구성에 의해서 얻을 수 있다. 따라서 기판 상에 있어서 적층 구조의 단순화를 도모할 수 있고, 제조 프로세스의 단순화, 수율의 향상으로도 이어진다.

Claims (11)

  1. 기판 상에, 서로 교차하여 연재되는 데이터선 및 주사선;
    상기 기판 상에서 상기 데이터선보다 하층측에 배치되는 박막 트랜지스터;
    상기 박막 트랜지스터의 상층측에 적층되고, 평탄화 처리가 행하여진 제 1 층간 절연막;
    상기 기판 상에서 평면적으로 보아 상기 박막 트랜지스터의 채널 영역에 대향하는 영역을 포함하는 영역에 배치되고, 상기 데이터선보다 상층측에 배치되고, 고정 전위측 전극, 유전체막, 및 화소 전위측 전극이 하층측으로부터 순서대로 적층되는 축적 용량; 및
    상기 기판 상에서 평면적으로 보아 상기 데이터선 및 상기 주사선에 대응하여 규정되는 화소마다 배치되고, 상기 축적 용량보다도 상층측에 배치되고, 상기 화소 전위측 전극 및 상기 박막 트랜지스터에 전기적으로 접속된 화소 전극을 구비하고,
    상기 데이터선은, 도전성 차광막으로 이루어지고, 상기 기판 상에서 평면적으로 보아 상기 채널 영역을 덮는 영역을 포함하는 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 층간 절연막에는, 상기 평탄화 처리로서, CMP 연마 처리가 행해지 는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 층간 절연막은, 소정의 온도에서 유동화하는 제 1 유동화 재료를 포함하고,
    상기 제 1 층간 절연막에는, 상기 평탄화 처리로서, 상기 제 1 유동화 재료를 유동화시키는 유동화 처리가 행해지는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 상에서, 상기 데이터선, 상기 축적 용량, 및 상기 화소 전극의 층간중 적어도 1 개소에는, 평탄화 처리가 행해지는 다른 층간 절연막이 적층되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터선은,
    상기 도전성 차광막의 일부분으로서의 본체부, 및
    상기 도전성 차광막의 다른 부분으로서의, 상기 본체부에 있어서의 상기 채널 영역에 대향하는 측에 막형성되고, 상기 본체부에 비해 반사율이 낮은 저반사부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터선은,
    상기 도전성 차광막의 일부분으로서의 본체부,
    상기 도전성 차광막의 다른 부분으로서의, 상기 본체부에 있어서의 상기 채널 영역에 대향하는 측에 막형성되고, 상기 본체부에 비해 반사율이 낮은 하측 저반사부, 및
    상기 도전성 차광막의 또 다른 부분으로서의, 상기 본체부에 있어서의 상기 채널 영역에 대향하는 측과 반대측에 막형성되고, 상기 본체부에 비해 반사율이 낮은 상측 저반사부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 상에서, 상기 박막 트랜지스터보다 하층측에 배치되는 하측 차광막, 및
    상기 하측 차광막 상에 적층되고, 평탄화 처리가 행해지는 하지 절연막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 하지 절연막에는, 상기 평탄화 처리로서, CMP 연마 처리가 행해지는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 하지 절연막은, 소정의 온도에서 유동화하는 제 2 유동화 재료를 포함하고,
    상기 하지 절연막에는, 상기 평탄화 처리로서, 상기 제 2 유동화 재료를 유동화시키는 유동화 처리가 행해지는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 전기 광학 장치를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  11. 기판 상에, 서로 교차하여 연장되는 데이터선 및 주사선,
    상기 데이터선보다 하층측에 제 1 층간 절연막을 개재하여 배치된 톱 게이트형 박막 트랜지스터,
    상기 데이터선보다 상층측에 배치된 축적 용량, 및
    상기 축적 용량보다도 상층측에 배치된 화소 전극을 구비한 전기 광학 장치의 제조 방법으로서,
    상기 기판상에서 평면적으로 보아 상기 데이터선 및 상기 주사선의 교차에 대응하는 영역에, 상기 박막 트랜지스터의 채널 영역이 상기 데이터선에 의해 덮이도록, 상기 박막 트랜지스터를 형성하는 공정,
    상기 박막 트랜지스터 상에, 상기 제 1 층간 절연막을 형성하는 공정,
    상기 제 1 층간 절연막에 평탄화 처리를 행하는 공정,
    상기 제 1 층간 절연막 상에, 도전성 차광막으로 이루어지는 상기 데이터선을 형성하는 공정,
    상기 축적 용량을, 상기 기판 상에서 평면적으로 보아 상기 박막 트랜지스터의 채널 영역에 대향하는 영역을 포함하는 영역에, 상기 데이터선보다 상층측에 고정 전위측 전극, 유전체막, 및 화소 전위측 전극이 순서대로 적층되어 이루어지도록 형성하는 공정, 및
    상기 축적 용량 상에, 상기 기판 상에서 평면적으로 보아 상기 데이터선 및 상기 주사선에 대응하여 규정되는 화소마다, 상기 박막 트랜지스터 및 상기 화소 전위측 전극에 전기적으로 접속되도록, 상기 화소 전극을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
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