(57)【要約】【課題】薄膜トランジスターのゲート電極とドレインとのオーバーラップ領域を拡大することなく、薄膜トランジスターのリーク電流を低減することができる電気光学装置を提供する。【解決手段】この電気光学装置は、画素毎に素子基板に設けられた画素電極及び薄膜トランジスターと、薄膜トランジスターに接続された走査線及び信号線と、薄膜トランジスターの活性層の少なくとも一部に入射する光を遮光する遮光層とを備え、遮光層は、共通電位配線が配置された配線層の下層において、薄膜トランジスターの活性層の少なくとも一部上に配置され、共通電位が供給される遮光性導電体を含む。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素毎に素子基板に設けられた画素電極及び薄膜トランジスターと、
前記薄膜トランジスターに接続された走査線及び信号線と、
前記薄膜トランジスターの活性層の少なくとも一部に入射する光を遮光する遮光層と、
を備え、
前記遮光層は、共通電位配線が配置された配線層の下層において、前記薄膜トランジスターの活性層の少なくとも一部上に配置され、共通電位が供給される遮光性導電体を含む、電気光学装置。
【請求項２】
前記遮光層が、共通電位配線を含み、前記遮光性導電体は、前記共通電位配線から下方に延在している、請求項１記載の電気光学装置。
【請求項３】
前記遮光性導電体が、タングステンで構成されている、請求項１又は２記載の電気光学装置。
【請求項４】
前記遮光層が、平面視で前記薄膜トランジスターの低濃度不純物ドレイン領域を覆う、請求項１〜３のいずれか１項記載の電気光学装置。
【請求項５】
前記遮光層が、前記走査線が配置された配線層において、前記薄膜トランジスターの活性層の少なくとも一部と前記遮光性導電体との間に配置されて前記遮光性導電体に接する電極をさらに含む、請求項１〜４のいずれか１項記載の電気光学装置。
【請求項６】
前記遮光層が、前記共通電位配線が配置された配線層の下層において、平面視で前記薄膜トランジスターの活性層と重ならない領域に、少なくとも前記薄膜トランジスターの活性層と同じ深さまで延在する第２の遮光性導電体をさらに含む、請求項１〜５のいずれか１項記載の電気光学装置。
【請求項７】
前記薄膜トランジスターが、第３の遮光性導電体を介して前記信号線に接続されたソースと、第４の遮光性導電体を介して前記画素電極に接続されたドレインとを有する、請求項１〜６のいずれか１項記載の電気光学装置。
【請求項８】
前記共通電位配線の下層に位置する層間絶縁膜が、前記共通電位配線に接する平坦な面を有する、請求項２〜７のいずれか１項記載の電気光学装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項記載の電気光学装置を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気光学装置及び電子機器等に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気光学装置として、例えば、薄膜トランジスターによって液晶画素を制御して画像を表示するＬＣＤ（液晶表示）パネルを備えたアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置が知られている。そのようなＬＣＤパネルにおいては、透光性を有する素子基板に、画素毎に画素電極、薄膜トランジスター、及び、保持容量が設けられると共に、薄膜トランジスターに接続された走査線及び信号線（データ線ともいう）等が設けられている。薄膜トランジスターのゲートは走査線に接続され、ソースは信号線に接続され、ドレインは画素電極に接続される。
【０００３】
画素電極と共通電極との間に配置された液晶層は、画素電極と共通電極との間に印加される電圧に従って、光源からＬＣＤパネルに入射する照明光を透過又は反射する。ここで、光源からの光が薄膜トランジスターのＰＮ接合（特に、チャネル近傍のドレイン又はソースの部分）に照射されると、薄膜トランジスターにリーク電流が発生する。それにより、画素電極と共通電極との間の電圧保持特性が低下して、輝度が変動したり、画素間で輝度ムラが発生したりするという問題がある。
【０００４】
関連する技術として、特許文献１には、薄膜トランジスターのゲート電極が半導体層に対する遮光膜としても機能するアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置が開示されている。このゲート電極は、データ線側ＬＤＤ（lightly doped drain：低濃度不純物ドレイン）領域及び画素電極側ＬＤＤ領域と重なる領域まで延在している。ゲート電極が遮光性を有しているので、データ線側ＬＤＤ領域及び画素電極側ＬＤＤ領域に対して上層側から入射しようとする光は、ゲート電極によって遮光される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１８６８７７号公報（段落００８３−００８４、図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１によれば、薄膜トランジスターのゲート電極がＬＤＤ領域と重なる領域まで延在しているので、ＬＤＤが遮光される。しかしながら、ゲート電極とドレイン（ＬＤＤを含む）とのオーバーラップ領域が拡大すると、オーバーラップ領域に高電界が印加されてバンド間のトンネル現象を引き起こし、ＧＩＤＬ（ゲート誘導ドレインリーク）電流が増大するおそれがある。その場合には、画素電極と共通電極との間の電圧保持特性が低下して、点欠陥不良や表示斑が生じてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の幾つかの態様は、薄膜トランジスターのゲート電極とドレインとのオーバーラップ領域を拡大することなく、薄膜トランジスターのリーク電流を低減することができる電気光学装置を提供することに関連している。さらに、本発明の幾つかの態様は、そのような電気光学装置を用いた電子機器等を提供することに関連している。
【０００８】
本発明の第１の態様に係る電気光学装置は、画素毎に素子基板に設けられた画素電極及び薄膜トランジスターと、薄膜トランジスターに接続された走査線及び信号線と、薄膜トランジスターの活性層の少なくとも一部に入射する光を遮光する遮光層とを備え、遮光層は、共通電位配線が配置された配線層の下層において、薄膜トランジスターの活性層の少なくとも一部上に配置され、共通電位が供給される遮光性導電体を含む。
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、共通電位が供給される遮光性導電体が、薄膜トランジスターの活性層の少なくとも一部に入射する光を遮光するので、ゲート電極とドレインとのオーバーラップ領域を拡大することなく、薄膜トランジスターのリーク電流を低減することができる。その結果、画素電極と共通電極との間の電圧保持特性が向上して、輝度の変動や画素間の輝度ムラが低減される。例えば、遮光性導電体は、薄膜トランジスターの活性層の少なくとも一部上に絶縁膜を介して配置されていても良い。それにより、薄膜トランジスターの活性層の少なくとも一部に前方又は斜め前方から入射する光を遮光性導電体によって遮光することができる。
【００１０】
ここで、遮光層が、共通電位配線を含み、遮光性導電体は、共通電位配線から下方に延在するようにしても良い。それにより、保持容量の一端に共通電位を供給するために設けられている共通電位配線を、遮光性導電体に共通電位を供給するために利用することができる。
【００１１】
また、遮光性導電体が、タングステンで構成されていても良い。それにより、遮光性が高いタングステンが薄膜トランジスターの活性層の近傍に配置されるので、薄膜トランジスターへの光の侵入を効果的に抑制することができる。
【００１２】
さらに、遮光層が、平面視で薄膜トランジスターの低濃度不純物ドレイン領域を覆うようにしても良い。低濃度不純物ドレイン領域は薄膜トランジスターの空乏層が広がる領域であるので、遮光層が平面視で低濃度不純物ドレイン領域を覆うことにより、薄膜トランジスターのリーク電流を低減する効果が大きくなる。
【００１３】
また、遮光層が、走査線が配置された配線層において、薄膜トランジスターの活性層の少なくとも一部と遮光性導電体との間に配置されて遮光性導電体に接する電極をさらに含むようにしても良い。それにより、絶縁膜に対するエッチング選択比が高い配線材料からなる電極を、遮光性導電体が埋め込まれるトレンチを形成する際のエッチングストッパー膜として用いて、エッチングのばらつきを低減すると共に、遮光層の一部としても利用して、遮光層の遮光性能を向上させることができる。
【００１４】
以上において、遮光層が、共通電位配線が配置された配線層の下層において、平面視で薄膜トランジスターの活性層と重ならない領域に、少なくとも薄膜トランジスターの活性層と同じ深さまで延在する第２の遮光性導電体をさらに含むようにしても良い。それにより、共通電位が供給される第２の遮光性導電体によって、薄膜トランジスターの側方の少なくとも一部を遮光することができる。
【００１５】
また、薄膜トランジスターが、第３の遮光性導電体を介して信号線に接続されたソースと、第４の遮光性導電体を介して画素電極に接続されたドレインとを有するようにしても良い。それにより、薄膜トランジスターのソース及びドレインにそれぞれ接続される第３及び第４の遮光性導電体を形成する工程において、遮光層の遮光性導電体又は第２の遮光性導電体を同時に形成することができるので、遮光性導電体又は第２の遮光性導電体を含む遮光層を設けるための工程やコストを削減することができる。
【００１６】
以上において、共通電位配線の下層に位置する層間絶縁膜が、共通電位配線に接する平坦な面を有するようにしても良い。それにより、層間絶縁膜の段差による共通電位配線の加工不良のおそれを低減することができる。
【００１７】
本発明の第２の態様に係る電子機器は、上記いずれかの電気光学装置を備える。本発明の第２の態様によれば、輝度の変動や画素間の輝度ムラが低減された電気光学装置を用いて、品位の高い画像を表示する電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の各実施形態に係る液晶表示装置の構成例を示す平面図。
【図２】図１に示すII−IIに沿った断面図。
【図３】図１及び図２に示す素子基板における電気的接続を示す回路図。
【図４】第１の実施形態における素子基板の一部を示す平面図。
【図５】図４に示すＶ−Ｖに沿った断面図。
【図６】図４に示すVI−VIに沿った断面図。
【図７】図４に示すVII−VIIに沿った断面図。
【図８】第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための工程図。
【図９】第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための工程図。
【図１０】第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための工程図。
【図１１】第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための工程図。
【図１２】第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための工程図。
【図１３】第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための工程図。
【図１４】第２の実施形態における素子基板の一部を示す断面図。
【図１５】第３の実施形態における素子基板の一部を示す断面図。
【図１６】第４の実施形態における素子基板の一部を示す断面図。
【図１７】ビデオプロジェクターの構成例を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。以下の実施形態においては、電気光学装置の一例として、薄膜トランジスターによって液晶画素を制御して画像を表示するＬＣＤパネルを備えたアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の各実施形態に係る液晶表示装置の構成例を示す平面図であり、図２は、図１に示すII−IIに沿った断面図である。図１及び図２に示すように、液晶表示装置１００は、互いに対向して配置された素子基板１０及び対向基板２０と、それら一対の基板によって挟持された液晶層５０とを有している。素子基板１０の基材１０ａ及び対向基板２０の基材２０ａとしては、例えば、透光性を有するガラス基板等が用いられる。
【００２１】
素子基板１０と対向基板２０とは、対向基板２０の外縁部に沿って額縁状に配置されたシール材４０を介して貼り合わされ、その隙間に正又は負の誘電異方性を有する液晶が封入されて、液晶層５０が構成される。シール材４０としては、例えば、熱硬化性又は紫外線硬化性を有するエポキシ樹脂等の接着剤が使用され、一対の基板の間隔を一定に保持するために、シール材４０にスペーサーが混入されても良い。
【００２２】
素子基板１０の表示領域Ａには、複数の画素Ｐが２次元マトリクス状に配列されている。画面の垂直方向（図中のＹ軸方向）に延在する第１の辺及び第２の辺（図１における左辺及び右辺）に沿って、走査線駆動回路１１が配置されている。また、画面の水平方向（図中のＸ軸方向）に延在する第３の辺（図１における下辺）に沿って、データ線駆動回路１２及び複数の外部接続端子が配置されている。
【００２３】
図２に示すように、素子基板１０は、基材１０ａと、基材１０ａの液晶層５０側の面に配置された複数の画素電極１３及びＴＦＴ（図示せず）と、画素電極１３を覆う配向膜１４等とを含んでいる。また、対向基板２０は、基材２０ａと、基材２０ａの液晶層５０側の面に順に積層された見切り部２１、平坦化層２２、共通電極２３、及び、配向膜２４等とを含んでいる。
【００２４】
見切り部２１は、例えば、遮光性を有する金属又は金属酸化物等を含み、表示領域Ａを取り囲んでいる。平坦化層２２は、例えば、シリコン酸化物等の無機材料を含み、透光性を有して見切り部２１を覆うように設けられている。共通電極２３は、平坦化層２２を覆うと共に、図１に示すように対向基板２０の四隅に設けられた上下導通部１５により、素子基板１０の配線に電気的に接続されている。
【００２５】
画素電極１３及び共通電極２３としては、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウム錫）又はＩＺＯ（Indium Zinc Oxide：酸化インジウム亜鉛）等の透明導電膜が用いられる。画素電極１３を覆う配向膜１４、及び、共通電極２３を覆う配向膜２４としては、例えば、シリコン酸化物等の無機材料の斜め蒸着膜（無機配向膜）、又は、ポリイミド等の有機配向膜が用いられる。
【００２６】
液晶表示装置１００のＬＣＤパネルは、透過型であって、光源から対向基板２０に入射する光を変調して素子基板１０から射出する。液晶表示装置１００においては、非駆動時に画素Ｐが明表示となるノーマリーホワイトモードと、非駆動時に画素Ｐが暗表示となるノーマリーブラックモードとの内の一方が採用される。それに応じて、ＬＣＤパネルの光の入射側と射出側とに、２つの偏光素子がそれぞれ配置される。
【００２７】
図３は、図１及び図２に示す液晶表示装置の素子基板における電気的接続を示す回路図である。図３に示すように、液晶表示装置１００は、画素Ｐ毎に素子基板１０に設けられた画素電極１３、ＴＦＴ（薄膜トランジスター）３０、及び、保持容量１６を含む画素回路と、ＴＦＴ３０に接続された走査線１及び信号線２と、保持容量１６の一端に接続された共通電位配線３とを有している。
【００２８】
走査線１は、画面の水平方向（図中のＸ軸方向）に延在しており、信号線２及び共通電位配線３は、画面の垂直方向（図中のＹ軸方向）に延在している。共通電位配線３は、共通電極２３（図２）に電気的に接続されているので、保持容量１６は、画素電極１３と共通電極２３との間に形成される画素容量に並列接続されている。
【００２９】
ＴＦＴ３０は、走査線１に電気的に接続されたゲートと、信号線２に電気的に接続されたソースと、画素電極１３に電気的に接続されたドレインとを有し、スイッチング素子として機能する。以下においては、ＴＦＴ３０として、ＮチャネルＭＯＳトランジスターが用いられる場合について説明する。
【００３０】
複数の走査線１は、走査線駆動回路１１（図１）に電気的に接続されている。走査線駆動回路１１は、複数の走査線１を経由して、走査信号ＳＣ１、ＳＣ２、…、ＳＣｍを複数のＴＦＴ３０のゲートに供給する。また、複数の信号線２は、データ線駆動回路１２（図１）に電気的に接続されている。データ線駆動回路１２は、複数の信号線２を経由して、階調信号Ｄ１、Ｄ２、…、Ｄｎを複数のＴＦＴ３０のソースに供給する。
【００３１】
走査線駆動回路１１によって走査信号ＳＣ１、ＳＣ２、…、ＳＣｍが順次ハイレベルに活性化されると、活性化された走査信号が供給される１行の画素回路において、ＴＦＴ３０がオン状態となって、データ線駆動回路１２から供給される階調信号を画素電極１３に供給する。階調信号は、画素容量及び保持容量１６に一定期間保持される。
【００３２】
次に、図１〜図３に示す液晶表示装置１００における素子基板１０の構造について説明する。
＜第１の実施形態＞
図４は、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の素子基板の一部を示す平面図である。また、図５は、図４に示すＶ−Ｖに沿った断面図であり、図６は、図４に示すVI−VIに沿った断面図であり、図７は、図４に示すVII−VIIに沿った断面図である。なお、図４〜図７は、説明する部分が認識し易いように適宜拡大又は縮小されている。また、図４〜図６においては、共通電位配線３よりも上層が省略されている。本願において、「上」とは、素子基板１０の主面に直交する方向の内で、主面から共通電位配線３に向かう方向を表し、「下」とは、「上」と反対の方向を表す。
【００３３】
素子基板１０の基材１０ａ上には、基材１０ａ側から入射する戻り光を遮光すると共に、図２に示す対向基板２０側から入射する入射光を反射させないために、遮光部１０１が配置されている。遮光部１０１の材料としては、例えば、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、又は、タンタル（Ｔａ）等の高融点金属の金属単体、合金、金属シリサイド、それらを積層したもの、又は、導電性ポリシリコン等が用いられる。以下においては、遮光部１０１の材料として、ＷＳｉ（タングステンシリサイド）が用いられるものとする。
【００３４】
遮光部１０１上には、層間絶縁膜１１１を介してＴＦＴ３０の活性層が配置されている。層間絶縁膜１１１は、例えば、シリコン酸化膜で構成される。ＴＦＴ３０の活性層は、例えば、不純物がドープされたポリシリコンで構成され、約４０ｎｍの厚さを有する。図７を参照すると、ＴＦＴ３０の活性層は、ソース領域３０ｓと、信号線側のＬＤＤ領域３０ａと、画素電極側のＬＤＤ領域３０ｂと、ドレイン領域３０ｄとを含んでいる。
【００３５】
信号線側のＬＤＤ領域３０ａは、ソース領域３０ｓよりもチャネル領域３０ｃの近くに位置し、ソース領域３０ｓ及びドレイン領域３０ｄよりも低濃度の不純物がドープされている。また、画素電極側のＬＤＤ領域３０ｂは、ドレイン領域３０ｄよりもチャネル領域３０ｃの近くに位置し、ソース領域３０ｓ及びドレイン領域３０ｄよりも低濃度の不純物がドープされている。
【００３６】
一般に、ドレイン又はソース近傍の高い電界によって高いエネルギーを有するホットキャリアがゲート絶縁膜に注入されたりするとゲート絶縁膜にダメージを与えるが、ＬＤＤ領域３０ａ及び３０ｂを設けることにより、ドレイン又はソース近傍の電界を緩和して、ホットキャリアの発生を抑制することができる。
【００３７】
ＴＦＴ３０の活性層上には、ゲート絶縁膜１１２を介してゲート電極３０ｇが配置されている。ゲート絶縁膜１１２は、例えば、シリコン酸化膜で構成される。また、ゲート電極３０ｇは、例えば、不純物がドープされて導電性を有するポリシリコン膜を含み、ポリシリコン膜に金属シリサイド膜が積層された多層構造を有しても良い。
【００３８】
ゲート電極３０ｇ又はゲート絶縁膜１１２上には、層間絶縁膜１１３を介して、走査線１を含む第１の配線層が配置されている。走査線１は、金属を含み、例えば、チタン（Ｔｉ）層、窒化チタン（ＴｉＮ）層、アルミニウム（Ａｌ）層、チタン（Ｔｉ）層、窒化チタン（ＴｉＮ）層がこの順で積層された多層構造を有しても良い。窒化チタンは、アルミニウムよりも光反射性が低く、アルミニウムとの密着性に優れている。配線層に形成される他の配線等も、走査線１と同様に構成されても良い。
【００３９】
層間絶縁膜１１３に形成されたコンタクトホール内には、遮光性導電体としてのタングステンプラグ１２１が埋め込まれており、走査線１は、タングステンプラグ１２１を介してゲート電極３０ｇに接続されている。また、層間絶縁膜１１３、ゲート絶縁膜１１２、及び、層間絶縁膜１１１に形成されたコンタクトホール内には、遮光性導電体としてのタングステンプラグ１２２及び１２３が埋め込まれており、走査線１は、タングステンプラグ１２２及び１２３を介して遮光部１０１に接続されている。ＴＦＴ３０の活性層に側方から入射する光は、ＴＦＴ３０の活性層を挟んで配置された一対のタングステンプラグ１２２及び１２３によって遮光される。
【００４０】
さらに、本実施形態においては、ＴＦＴ３０の活性層の少なくとも一部に入射する光を遮光する遮光層が、素子基板１０に設けられている。遮光層は、共通電位配線３が配置された配線層の下層において、ＴＦＴ３０の活性層の少なくとも一部上に配置され、共通電位が供給される遮光性導電体としてのタングステンプラグ１２４を含んでいる。共通電位配線３は、ＴＦＴ３０の活性層の少なくとも一部上にゲート絶縁膜１１２、層間絶縁膜１１３、及び、層間絶縁膜１１４を介して配置されている。
【００４１】
遮光性導電体がタングステン（Ｗ）で構成される場合には、遮光性が高いタングステン（Ｗ）がＴＦＴ３０の活性層の近傍に配置されるので、ＴＦＴ３０への光の侵入を効果的に抑制することができる。なお、遮光性導電体の材料としては、タングステン（Ｗ）以外にも、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、チタンナイトライド（ＴｉＮ）、クロム（Ｃｒ）、又は、モリブデン（Ｍｏ）を用いることができる。遮光性導電体の形成方法としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）を用いたリフローを適用することができ、その際に、チタン（Ｔｉ）又はチタンナイトライド（ＴｉＮ）を含むバリア膜を形成しても良い。
【００４２】
例えば、タングステンプラグ１２４は、ＴＦＴ３０の活性層の少なくとも一部上に絶縁膜を介して配置されていても良い。それにより、ＴＦＴ３０の活性層の少なくとも一部に前方又は斜め前方から入射する光をタングステンプラグ１２４によって遮光することができる。
【００４３】
また、遮光層が、共通電位配線３を含み、タングステンプラグ１２４は、共通電位配線３から下方に延在するようにしても良い。それにより、保持容量の一端に共通電位を供給するために設けられている共通電位配線３を、タングステンプラグ１２４に共通電位を供給するために利用することができる。
【００４４】
そのために、共通電位配線３の下層の層間絶縁膜の厚さが局所的に薄くされて、トレンチ（凹部）が形成される。タングステンプラグ１２４は、層間絶縁膜のトレンチ内に埋め込まれて、共通電位配線３に接続されている。図６及び図７に示す例においては、トレンチが層間絶縁膜１１４を超えて層間絶縁膜１１３内にまで形成されて、タングステンプラグ１２４が共通電位配線３から層間絶縁膜１１３内にまで延在している。
【００４５】
遮光層は、平面視でＴＦＴのＬＤＤ領域３０ａ及び３０ｂを覆うようにしても良い。本願において、「平面視」とは、素子基板１０の主面（図中の上面）に垂直な方向から各部を透視することをいう。ＬＤＤ領域３０ａ及び３０ｂはＴＦＴ３０の空乏層が広がる領域であるので、遮光層が平面視でＬＤＤ領域３０ａ及び３０ｂを覆うことにより、ＴＦＴ３０のリーク電流を低減する効果が大きくなる。
【００４６】
また、遮光層は、図６に示すように、共通電位配線３が配置された第２の配線層の下層において、平面視でＴＦＴ３０の活性層と重ならない領域に、少なくともＴＦＴ３０の活性層と同じ深さまで延在するタングステンプラグ１２７（第２の遮光性導電体）をさらに含むようにしても良い。それにより、共通電位が供給されるタングステンプラグ１２７によって、ＴＦＴ３０の側方の少なくとも一部を遮光することができる。
【００４７】
図７に示すように、共通電位配線３が配置された第２の配線層は、タングステンプラグ１２５を介してＴＦＴのソース領域３０ｓに接続された配線１３１と、タングステンプラグ１２６を介してＴＦＴのドレイン領域３０ｄに接続された配線１３２とをさらに含んでいる。第２の配線層上には、層間絶縁膜１１５を介して第３の配線層が配置されている。
【００４８】
層間絶縁膜１１５にはトレンチが形成され、層間絶縁膜１１５上からトレンチ内に亘って、保持容量１６の第１の電極となる導電膜１４１が配置されている。導電膜１４１は、共通電位配線３に接続されている。導電膜１４１上には、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜又は酸化ハフニム（ＨｆＯ２）膜等を含む誘電体膜１４０を介して、保持容量１６の第２の電極となる導電膜１４２が配置されている。導電膜１４２は、ＴＦＴのドレイン領域３０ｄに電気的に接続されている。導電膜１４１及び１４２は、例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）又は金属で構成される。
【００４９】
第３の配線層上には、層間絶縁膜１１６を介して第４の配線層が配置されている。第４の配線層は、ＴＦＴのソース領域３０ｓに電気的に接続された信号線２と、ＴＦＴのドレイン領域３０ｄに電気的に接続された配線１５１とを含んでいる。第４の配線層上には、層間絶縁膜１１７を介して画素電極１３が配置されている。画素電極１３は、配線１５１等を介して、ＴＦＴのドレイン領域３０ｄ及び保持容量１６の第２の電極（導電膜１４２）に電気的に接続されている。
【００５０】
このように、ＴＦＴ３０は、タングステンプラグ１２５（第３の遮光性導電体）を介して信号線２に接続されたソースと、タングステンプラグ１２６（第４の遮光性導電体）を介して画素電極１３に接続されたドレインとを有している。それにより、ＴＦＴ３０のソース及びドレインにそれぞれ接続されるタングステンプラグ１２５及び１２６を形成する工程において、遮光層のタングステンプラグ１２４又は１２７を同時に形成することができるので、タングステンプラグ１２４又は１２７を含む遮光層を設けるための工程やコストを削減することができる。
【００５１】
＜製造方法＞
次に、図４〜図７に示す液晶表示装置の素子基板１０の製造方法について、図８〜図１３を参照しながら説明する。図８〜図１３は、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための工程図である。
【００５２】
まず、図８に示すように、素子基板の基材１０ａ上に遮光部１０１が形成される。例えば、基材１０ａ上に、スパッター法によってタングステンシリサイド（ＷＳｉ）膜が形成され、タングステンシリサイド膜上に、フォトリソグラフィー技術によって、所定のパターン形状を有するフォトレジストが形成される。このフォトレジストをマスクとして用いてエッチングを行うことにより、タングステンシリサイド膜がパターニングされる。その後、フォトレジストが除去される。
【００５３】
次に、図９に示すように、例えば、プラズマＣＶＤ法によって、遮光部１０１を覆う層間絶縁膜１１１が形成され、層間絶縁膜１１１の主面（図中の上面）が、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学機械研磨）によって平坦化される。続いて、層間絶縁膜１１１上に、ＴＦＴの半導体層３０ｐ及びゲート絶縁膜１１２が順次形成される。
【００５４】
例えば、層間絶縁膜１１１上にアモルファスシリコン膜が形成され、アニールによって、アモルファスシリコンが結晶化されてポリシリコンとなる。さらに、ポリシリコン膜上に、フォトリソグラフィー技術によって、所定のパターン形状を有するフォトレジストが形成される。このフォトレジストをマスクとして用いてエッチングを行うことにより、ポリシリコン膜がパターニングされて半導体層３０ｐが形成される。その後、フォトレジストが除去されてゲート絶縁膜１１２が形成され、ゲート絶縁膜１１２を介して半導体層３０ｐにボロン（Ｂ）等のＰ型の不純物が注入される（第１の注入工程）。
【００５５】
次に、図１０に示すように、ゲート絶縁膜１１２上にゲート電極３０ｇが形成される。例えば、ゲート絶縁膜１１２上に導電性を有するポリシリコン膜が形成され、ポリシリコン膜上に、フォトリソグラフィー技術によって、所定のパターン形状を有するフォトレジストが形成される。このフォトレジストをマスクとして用いてエッチングを行うことにより、ポリシリコン膜がパターニングされてゲート電極３０ｇが形成される。その後、フォトレジストが除去される。
【００５６】
続いて、ゲート電極３０ｇをマスクとして用いて、半導体層３０ｐ（図９）に燐（Ｐ）等のＮ型の不純物を低濃度で注入することにより（第２の注入工程）、ＴＦＴのＬＤＤ領域３０ａ及び３０ｂが形成される。一方、ゲート電極３０ｇ下方の半導体層３０ｐは、ＴＦＴのチャネル領域３０ｃとなる。
【００５７】
さらに、フォトリソグラフィー技術によって、ゲート電極３０ｇ及びその周囲を覆うフォトレジストが形成される。このフォトレジストをマスクとして用いて、半導体層３０ｐ（図９）にＮ型の不純物を第２の注入工程におけるよりも高濃度で注入することにより（第３の注入工程）、ＴＦＴのソース領域３０ｓ及びドレイン領域３０ｄが形成される。その後、フォトレジストが除去されて、ゲート絶縁膜１１２及びゲート電極３０ｇ上に層間絶縁膜１１３が形成され、アニールによって、半導体層３０ｐ（図９）に注入されたＮ型の不純物が活性化されて活性層を構成する。
【００５８】
続いて、層間絶縁膜１１３上に、フォトリソグラフィー技術によって、所定のパターン形状を有するフォトレジストが形成される。このフォトレジストをマスクとして用いて、層間絶縁膜１１３、ゲート絶縁膜１１２、及び、層間絶縁膜１１１がエッチングされる。それにより、ゲート電極３０ｇ上の層間絶縁膜１１３にコンタクトホールが形成されると共に、図５及び図６に示すタングステンプラグ１２２及び１２３が埋め込まれるコンタクトホールが形成される。その後、フォトレジストが除去される。
【００５９】
次に、図１１に示すように、ゲート電極３０ｇ上の層間絶縁膜１１３のコンタクトホールにタングステンプラグ１２１が形成される。その際に、図５及び図６に示すように、遮光部１０１に接続されるタングステンプラグ１２２及び１２３も同時に形成される。さらに、層間絶縁膜１１３上に、タングステンプラグ１２１〜１２３に接続される走査線１を含む第１の配線層が形成される。
【００６０】
例えば、スパッター法によって層間絶縁膜１１３上に導電膜が形成され、導電膜上に、フォトリソグラフィー技術によって、所定のパターン形状を有するフォトレジストが形成される。このフォトレジストをマスクとして用いてエッチングを行うことにより、導電膜がパターニングされて走査線１を含む第１の配線層が形成される。その後、フォトレジストが除去される。あるいは、タングステンプラグ１２１〜１２３を省略して、走査線１をコンタクトホール内に形成しても良い。
【００６１】
次に、図１２に示すように、第１の配線層上に層間絶縁膜１１４が形成され、層間絶縁膜１１４の主面（図中の上面）が、ＣＭＰ等によって平坦化される。さらに、層間絶縁膜１１４上に、フォトリソグラフィー技術によって、所定のパターン形状を有するフォトレジストが形成される。このフォトレジストをマスクとして用いて、層間絶縁膜１１４、層間絶縁膜１１３、及び、ゲート絶縁膜１１２をエッチングすることにより、ＴＦＴ３０の活性層に達する複数のコンタクトホールが形成される。その後、フォトレジストが除去される。また、別のフォトレジストをマスクとして用いて、層間絶縁膜１１４をハーフエッチングすることにより、タングステンプラグ１２４が埋め込まれるトレンチが形成される。その後、フォトレジストが除去される。
【００６２】
続いて、層間絶縁膜１１４等に形成された複数のコンタクトホールに、ＴＦＴのソース領域３０ｓに接続されるタングステンプラグ１２５、及び、ＴＦＴのドレイン領域３０ｄに接続されるタングステンプラグ１２６が形成される。その際に、層間絶縁膜１１４に形成されたトレンチに、遮光層の一部を構成するタングステンプラグ１２４が同時に形成される。さらに、層間絶縁膜１１４の主面をＣＭＰ又はエッチバックによって平坦化することにより、タングステンプラグ１２４〜１２６が整形される。
【００６３】
次に、図１３に示すように、層間絶縁膜１１４上に、タングステンプラグ１２４に接続される共通電位配線３と、タングステンプラグ１２５及び１２６にそれぞれ接続される配線１３１及び１３２とを含む第２の配線層が形成される。例えば、スパッター法によって層間絶縁膜１１４上に導電膜が形成され、導電膜上に、フォトリソグラフィー技術によって、所定のパターン形状を有するフォトレジストが形成される。このフォトレジストをマスクとして用いてエッチングを行うことにより、導電膜がパターニングされて共通電位配線３等を含む第２の配線層が形成される。その後、フォトレジストが除去される。
【００６４】
共通電位配線３の下層に位置する層間絶縁膜１１４は、共通電位配線３に接する平坦な面（図中の上面）を有しているので、層間絶縁膜１１４の段差による共通電位配線３の加工不良のおそれを低減することができる。その一方、走査線１上の層間絶縁膜１１４の厚さを確保する必要があり、層間絶縁膜１１４の平坦化加工のばらつきにも鑑みると、遮光層を構成する共通電位配線３がＴＦＴの活性層から遠くなってしまう。そこで、遮光層の一部としてタングステンプラグ１２４を設けることにより、遮光層をＴＦＴの活性層に近付けることができる。その後、図７に示すように、層間絶縁膜１１５、保持容量１６、層間絶縁膜１１６、信号線２及び配線１５１、層間絶縁膜１１７、画素電極１３等が順次形成される。
【００６５】
＜第２の実施形態＞
図１４は、本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の素子基板の一部を示す断面図である。図１４に示すように、第２の実施形態においては、遮光層が、共通電位配線３の下層において、ＴＦＴ３０のソース３０ｓ側に設けられたタングステンプラグ１２４ａと、ＴＦＴ３０のドレイン３０ｄ側に設けられたタングステンプラグ１２４ｂとを含んでいる。それにより、ＴＦＴ３０のソース３０ｓ側とドレイン３０ｄ側とを対称的に遮光することができる。
【００６６】
また、層間絶縁膜１１３が他の層間絶縁膜よりも薄くなっており、走査線１が、層間絶縁膜１１３に形成されたコンタクトホール、及び、層間絶縁膜１１３、ゲート絶縁膜１１２、層間絶縁膜１１１に形成されたコンタクトホール内に延在している。それにより、図５等に示すタングステンプラグ１２１〜１２３を省略して、走査線１をＴＦＴのゲート電極３０ｇ及び遮光部１０１に直接接続することができる。その他の点に関しては、第２の実施形態は、第１の実施形態と同様でも良い。
【００６７】
＜第３の実施形態＞
図１５は、本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置の素子基板の一部を示す断面図である。図１５に示すように、第３の実施形態においては、走査線１が配置された第１の配線層において、ＴＦＴ３０の活性層の少なくとも一部とタングステンプラグ１２４との間に配置されてタングステンプラグ１２４に接する電極４が設けられている。その他の点に関しては、第３の実施形態は、第１又は第２の実施形態と同様でも良い。
【００６８】
電極４は、第１の配線層の一部として、走査線１と同時に層間絶縁膜１１３上に形成される。従って、層間絶縁膜１１４をエッチングして、タングステンプラグ１２４が埋め込まれるトレンチを形成する際に、電極４は、エッチングの進行を所定の位置で停止させるエッチングストッパー膜として機能する。
【００６９】
その後、層間絶縁膜１１４のトレンチ内にタングステンプラグ１２４が形成され、タングステンプラグ１２４上に共通電位配線３が形成されると、電極４は、タングステンプラグ１２４と共に遮光層の一部となって、ＴＦＴ３０の活性層の少なくとも一部に入射する光を遮光する。
【００７０】
ここで、エッチングストッパー膜をシリコン酸化膜等の絶縁膜で構成すると、層間絶縁膜１１４に対するエッチング選択比を大きくすることができない。その場合には、エッチングのばらつきによって、トレンチの深さ、即ち、タングステンプラグ１２４の厚さで定まる遮光性能が画素毎にばらついて、表示斑の原因になる。また、シリコン酸化膜は遮光性を有していないので、遮光層がＴＦＴ３０から遠くなって遮光性能が低下してしまう。
【００７１】
第３の実施形態によれば、絶縁膜に対するエッチング選択比が高い配線材料からなる電極４を、タングステンプラグ１２４が埋め込まれるトレンチを形成する際のエッチングストッパー膜として用いて、エッチングのばらつきを低減すると共に、遮光層の一部としても利用して、遮光層の遮光性能を向上させることができる。
【００７２】
＜第４の実施形態＞
図１６は、本発明の第４の実施形態に係る液晶表示装置の素子基板の一部を示す断面図である。図１６に示すように、第４の実施形態においては、遮光層の一部を構成する共通電位配線３が、保持容量１６の第１の電極として用いられる。その他の点に関しては、第４の実施形態は、第１〜第３の実施形態のいずれかと同様でも良い。
【００７３】
保持容量１６の第１の電極となる共通電位配線３上には、誘電体膜１４０を介して、保持容量１６の第２の電極となる導電膜１４２が配置されている。導電膜１４２は、ＴＦＴのドレイン領域３０ｄに電気的に接続されている。第４の実施形態によれば、遮光層の一部として設けられた共通電位配線３を、保持容量１６の第１の電極として利用することができる。
【００７４】
本発明の第１〜第４の実施形態によれば、共通電位が供給されるタングステンプラグ１２４（又はタングステンプラグ１２４ａ及び１２４ｂ）が、ＴＦＴ３０の活性層の少なくとも一部に入射する光を遮光するので、ゲート電極３０ｇとＬＤＤ領域３０ａ及び３０ｂとのオーバーラップ領域を拡大することなく、ＴＦＴ３０のリーク電流を低減することができる。その結果、図２に示す画素電極１３と共通電極２３との間の電圧保持特性が向上して、輝度の変動や画素間の輝度ムラが低減される。
【００７５】
＜電子機器＞
次に、本発明の一実施形態に係る電子機器の一例として、本発明のいずれかの実施形態に係る液晶表示装置を用いたビデオプロジェクターについて説明する。
【００７６】
図１７は、ビデオプロジェクターの構成例を示す概略図である。図１７に示すように、ビデオプロジェクター１０００は、システム光軸Ｌに沿って配置された偏光照明装置１１００と、光分離素子としてのダイクロイックミラー１１０４及び１１０５と、反射ミラー１１０６〜１１０８と、リレーレンズ１２０１〜１２０５と、光合成素子としてのクロスダイクロイックプリズム１２０６と、投射レンズ１２０７と、透過型の液晶ライトバルブ１２１０、１２２０、１２３０とを備えている。
【００７７】
偏光照明装置１１００は、超高圧水銀灯やハロゲンランプ等の白色光源を含む光源としてのランプユニット１１０１と、インテグレーターレンズ１１０２と、偏光変換素子１１０３とを含んでいる。ダイクロイックミラー１１０４は、偏光照明装置１１００から射出される偏光光束の内で、赤色光（Ｒ）を反射し、緑色光（Ｇ）及び青色光（Ｂ）を透過する。ダイクロイックミラー１１０５は、ダイクロイックミラー１１０４を透過した緑色光（Ｇ）を反射し、青色光（Ｂ）を透過する。
【００７８】
ダイクロイックミラー１１０４で反射された赤色光（Ｒ）は、さらに反射ミラー１１０６で反射された後に、リレーレンズ１２０５を経由して液晶ライトバルブ１２１０に入射する。ダイクロイックミラー１１０５で反射された緑色光（Ｇ）は、リレーレンズ１２０４を経由して液晶ライトバルブ１２２０に入射する。ダイクロイックミラー１１０５を透過した青色光（Ｂ）は、リレーレンズ１２０１〜１２０３と反射ミラー１１０７及び１１０８とを含む導光系を経由して、液晶ライトバルブ１２３０に入射する。
【００７９】
液晶ライトバルブ１２１０、１２２０、１２３０の各々においては、図１等に示す液晶表示装置１００の入射側と射出側とに、クロスニコルに配置された一対の偏光素子が隙間を伴って配置されている。液晶ライトバルブ１２１０、１２２０、１２３０は、クロスダイクロイックプリズム１２０６の３つの入射面にそれぞれ対向するように配置されている。液晶ライトバルブ１２１０、１２２０、１２３０に入射した光は、画像信号に基づいて変調されて、クロスダイクロイックプリズム１２０６に向けて射出される。
【００８０】
クロスダイクロイックプリズム１２０６は、４つの直角プリズムが貼り合わされて構成され、その内面に、赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが、十字状に形成されている。それらの誘電体多層膜によって３色の光が合成されて、カラー画像を表す光が生成される。生成された光は、投射光学系としての投射レンズ１２０７によってスクリーン１３００上に投射され、画像が拡大されて表示される。
【００８１】
電子機器としては、上記のビデオプロジェクター以外にも、例えば、投射型のＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）、電子ブック、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビデオレコーダー、カーナビゲーションシステム、電子手帳、及び、情報端末機器等が該当する。本実施形態によれば、輝度の変動や画素間の輝度ムラが低減された液晶表示装置を用いて、品位の高い画像を表示する電子機器を提供することができる。
【００８２】
以上においては、本発明を液晶表示装置に適用した実施形態について説明したが、本発明は、表示パネルの画素回路に発光素子として有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を備えた電気光学装置にも適用可能である。このように、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、当該技術分野において通常の知識を有する者によって、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１…走査線、２…信号線、３…共通電位配線、４…電極、１０…素子基板、１０ａ…基材、１１…走査線駆動回路、１２…データ線駆動回路、１３…画素電極、１４…配向膜、１５…上下導通部、１６…保持容量、２０…対向基板、２０ａ…基材、２１…見切り部、２２…平坦化層、２３…共通電極、２４…配向膜、３０…ＴＦＴ、３０ａ、３０ｂ…ＬＤＤ領域、３０ｃ…チャネル領域、３０ｓ…ソース領域、３０ｄ…ドレイン領域、３０ｇ…ゲート電極、３０ｐ…半導体層、４０…シール材、５０…液晶層、１００…液晶表示装置、１０１…遮光部、１１１、１１３〜１１７…層間絶縁膜、１１２…ゲート絶縁膜、１２１〜１２７…タングステンプラグ、１３１、１３２、１５１…配線、１４０…誘電体膜、１４１、１４２…導電膜、１０００…ビデオプロジェクター、１１００…偏光照明装置、１１０１…ランプユニット、１１０２…インテグレーターレンズ、１１０３…偏光変換素子、１１０４、１１０５…ダイクロイックミラー、１１０６〜１１０８…反射ミラー、１２０１〜１２０５…リレーレンズ、１２０６…クロスダイクロイックプリズム、１２０７…投射レンズ、１２１０、１２２０、１２３０…液晶ライトバルブ、１３００…スクリーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2018146870.tif 000014
【図１３】
2018146870.tif 000015
【図１４】
2018146870.tif 000016
【図１５】
2018146870.tif 000017
【図１６】
2018146870.tif 000018
【図１７】
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