(57)【要約】【課題】画素分離領域の直下に存在する遮光層からの反射光を反射率向上に寄与させることで、輝度の向上や、シームレス(隙間の少ない)画像が得られるようにする。【解決手段】半導体基板に配置された複数のスイッチ素子５と、複数のスイッチ素子５の上方に配置された複数の反射電極１１３と、複数のスイッチ素子５と複数の反射電極１１３との間で、且つ少なくとも複数の反射電極１１３の間の空隙に応じて配置された遮光層１１０と、を含むアクティブマトリクス基板の製造方法において、遮光層１１０は、ダマシン法によって形成されることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に配置された複数のスイッチ素子と、前記複数のスイッチ素子の上方に配置された複数の反射電極と、前記複数のスイッチ素子と前記複数の反射電極との間で、且つ少なくとも前記複数の反射電極の間の空隙に応じて配置された遮光層と、を含むアクティブマトリクス基板の製造方法において、
前記遮光層は、ダマシン法によって形成されることを特徴とするアクティブマトリクス基板の製造方法。
【請求項２】
前記遮光層と前記反射電極との間に層間絶縁膜を有する請求項１に記載のアクティブマトリクス基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型液晶表示パネルの製造方法に関し、特に、高画質の表示画像を得るための反射型液晶表示パネルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、家庭用液晶表示ディスプレイにおいて、大画面化が進行している。
【０００３】
大画面液晶表示ディスプレイとしては、大別すると透過型方式と反射型方式のものがある。
【０００４】
前者は薄膜トランジスタと透明電極からなる画素をマトリクス状に配設した液晶パネルを透過する光を投影させる方式であり、後者は液晶パネルで反射した光を投影させる方式である。
【０００５】
投射型液晶表示装置では映像を高解像度に表示することが重要な課題になっている。
【０００６】
映像を高解像度化するためには、表示パネルの画素数を増やすことになる。
【０００７】
表示パネルのサイズを変更することなく画素数を増やすと、一画素における反射電極の電圧を制御するトランジスタや配線が占める面積の割合が大きくなる。
【０００８】
透過型方式では開口率が小さくなって画像の輝度が低下するという欠点がある一方で、反射型方式では、反射電極層の下側にトランジスタや配線を配置できる。
【０００９】
そのため、開口率を低下させることなく画素数を増大させて、高輝度で高解像度の画像を表示させることができる。
【００１０】
したがって、拡大投影方式の画像表示装置では、小型で高密度化が可能な反射型方式の方が適している。
【００１１】
図１０は、特許文献１に記載された従来の反射型液晶表示パネルの構造を示す断面図である。
【００１２】
反射型液晶表示パネルでは、一般に画素の微細化が進むにつれて単位面積あたりに照射される入射光量が増大する。
【００１３】
そのため、画素間の空隙から光が漏れこみ、画素ごとに設けられている反射電極を駆動するためのスイッチ素子であるトランジスタの空乏層に光が侵入すると、電圧シフトの原因となり、画質の劣化につながるという問題が発生しやすい。
【００１４】
しかしながら、この反射型液晶パネルでは、画素分離領域となる反射電極２０８の空隙２１３に応じて、少なくとも空隙２１３の直下に遮光層２０４を設けたことにより、直接入射光が基板表面に到達することを防いでいる。
【特許文献１】特開２００４−１３３１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記の従来技術では以下のような困難があった。
【００１６】
すなわち、画素の微細化に伴い、画素分離領域の占有率が無視できなくなり、輝度の向上やシームレス(隙間の少ない)画像を得る上での阻害要因となりつつある。
【００１７】
そのため、遮光層の表面をＡｌやＡｇのような高反射金属で形成して、画素の反射率を向上させる方法がある。このときには、遮光層表面と反射電極表面の距離を精密に制御しないと、反射電極からの反射光と遮光層からの反射光とが干渉を起こし、逆に反射率が低下してしまう。
【００１８】
図２は、遮光層の反射率を９０％としたときの画素ピッチが８μｍ、画素分離領域が０.３μｍ（開口率９２.６％）の場合の遮光層表面−反射電極表面間距離と入射光の波長が５５０ｎｍにおける反射率の関係を示すグラフである。
【００１９】
なお、遮光層からの反射寄与が無い場合には反射電極材料の反射率が９０％とすると、画素全体の反射率は８３％となる。
【００２０】
図２より、遮光層の反射率が９０％の高反射膜材料を用いたときでも、画素の全体の反射率が８３％以上となる膜厚範囲は、例えば３９００Åを中心として±５％（±１９５Å）の範囲に限定される。
【００２１】
この範囲では、最大で約５％の反射率向上が見込める。逆に、この領域外では、遮光層からの反射寄与が無い場合よりも低下する場合もある。
【００２２】
すなわち、遮光層に高反射率材料を用いて画素全体の反射率を向上させるには、限定された構造でのみ達成できるのである。
【００２３】
遮光層表面と反射電極表面の距離を決める要素としては、遮光層と反射電極間に存在する層間絶縁膜の膜厚と反射電極の膜厚である。
【００２４】
従来、遮光層上に層間絶縁膜を形成するときは、層間絶縁膜材料を成膜した後、層間絶縁膜のＣＭＰ(化学機械研磨)により平坦化するのが一般的であった。
【００２５】
しかしながら、ＣＭＰによる膜厚制御は、ＣＭＰプロセス固有の下記の問題点がある。
【００２６】
すなわち、ＣＭＰによる層間絶縁膜の平坦化では、
１）研磨部材により研磨速度のばらつきが生じやすい基板に対する研磨布の圧力がウエハ全面にわたって均一ではないので、研磨速度の面内均一性を損ねやすい。
【００２７】
２）被研磨膜のパターン密度すなわち遮光層のパターン密度の疎密により、研磨速度が変化し、ウエハ面内の膜厚ムラの原因となるといった問題がある。そのため、ウエハ全面にわたって均一な、具体的には±５％以下レベルの層間絶縁膜の膜厚制御は困難である。
【００２８】
一方、上記の平坦化を行わずに、層間絶縁膜を成膜により形成する方法もある。
【００２９】
ただし、この場合には、遮光層パターンで形成される段差が残存した状態で反射電極を形成するので反射電極を平坦にできない。
【００３０】
このため、反射電極の一部の領域が凹凸を有することになり、結果として、反射率を低下させてしまう。
【００３１】
したがって、遮光層上に高精度の膜厚制御で層間絶縁膜を形成し、かつ反射電極を高平坦性で形成することが従来の技術では困難であった。
【００３２】
そこで、本発明は、画素分離領域の直下に存在する遮光層からの反射光を反射率向上に寄与させることで、輝度の向上や、シームレス(隙間の少ない)画像が得られる反射型液晶表示パネルの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、半導体基板に配置された複数のスイッチ素子と、前記複数のスイッチ素子の上方に配置された複数の反射電極と、前記複数のスイッチ素子と前記複数の反射電極との間で、且つ少なくとも前記複数の反射電極の間の空隙に応じて配置された遮光層と、を含むアクティブマトリクス基板の製造方法において、前記遮光層は、ダマシン法によって形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、遮光層の金属配線層の形成をダマシンプロセスにて形成したことにより、遮光層表面−反射電極表面間距離を高精度で制御することを可能とした。
【００３５】
これにより、画素分離領域の直下に存在する遮光層からの反射光を反射率向上に寄与させることで、輝度の向上や、シームレス(隙間の少ない)画像が得られる。
【００３６】
また、遮光層と反射電極層との間の絶縁層をＣＭＰによる平坦化を用いずに形成できるため、膜厚を薄く制御することが可能となった。
【００３７】
これにより、遮光層と反射電極層間に形成される電荷容量を大きく確保できるため、良好な反射電極の信号保持特性が得られるという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の実施の形態を説明する。
【００３９】
図１は、本発明の一実施形態としての反射型液晶表示パネルの製造方法で製造した液晶表示パネルの画素部分の拡大断面図である。
【００４０】
本実施の形態では、Ｓｉ基板１０１上に、ゲート電極５ｇ、ソース電極５ｓ、ドレイン電極５ｄからなるＭＯＳ−ＦＥＴ５及び上部電極６ａ、下部電極６ｂからなるＭＯＳキャパシタ部６が形成されている。
【００４１】
ＭＯＳ−ＦＥＴ５のドレイン電極５ｄは、第１接続部１０５及び信号線１０６を介してＭＯＳキャパシタ部６に接続されている。
【００４２】
そして、ＭＯＳキャパシタ部６の上部電極６ａは、第１接続部１０５、信号線１０６、第２接続部１０８、第３接続部１１２を介して反射電極１１３に接続されている。
【００４３】
反射電極１１３は対向基板１１８側からの入射光を反射するとともに、液晶層１１６に対して選択的に駆動電圧を印加する。
【００４４】
反射電極１１３は、反射率が可視光域で９０％以上と高い。そして、材料としては、ＬＳＩの金属配線材料として用いられるシリコンを数重量％以下添加したアルミニウム金属膜（以下ＡｌＳｉと略す）又は銅を数重量％以下添加したアルミニウム金属膜（以下、ＡｌＣｕと略す）が用いられる。
【００４５】
また、反射電極１１３の画素間領域１１３ａより侵入した入射光がＭＯＳ−ＦＥＴ５に到達するのを防止するために遮光層１１０が形成されている。
【００４６】
遮光層１１０の表面と反射電極１１３の表面と間の距離は、遮光層１１０と反射電極１１３と間にある絶縁体層１１４の膜厚と反射膜の膜厚の和で決まる。
【００４７】
一般に、絶縁層はプラズマＣＶＤ法や常圧ＣＶＤ法で形成されるが、成膜速度は、原料ガス流量や圧力、時間等で決まり、再現性の高い膜厚を得ることができる。
【００４８】
また、反射電極は、スパッタリングで形成されるが、こちらもＲＦ出力や圧力、時間等で決まり、再現性の高い膜厚を得ることができる。いずれの方法でも、量産レベルでは±５％以下レベルの制御はウエハ面内、ウエハ間の均一性を含め、十分可能な技術である。
【００４９】
このため、例えば、グリーンの単色光源である５５０ｎｍの波長に対しては、遮光層と反射電極との層間絶縁膜の膜厚と反射膜の膜厚の和が、光学距離にして５６９４±２８５Åのときに、反射率向上効果が得られることになる。
【００５０】
次に、図３〜図９を用いて、図１の反射型液晶表示パネルの製造方法について説明する。図３〜図９において、図１で用いた符号と同一符号で示される各構成要素は同一の要素に相当する。
【００５１】
図３に示すように、Ｓｉ基板１０１の上に、絶縁膜１０３を介してゲート電極５ｇを形成し、ゲート電極５ｇの両側にイオン注入法等によりソース５ｓ及びドレイン５ｄを形成する。
【００５２】
同時にＭＯＳキャパシタ部６の上部電極６ａと下部電極６ｂが形成される。
【００５３】
次に、ＮＳＧ(Nondoped Silica Glass)、ＢＰＳＧ(Boron doped Phospho Silicate Glass)等の材料からなる第１の絶縁膜１０４を減圧ＣＶＤ法、常圧ＣＶＤ法によって成膜する。
【００５４】
そして、ＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)法やレジストエッチバック法によって平坦化する。
【００５５】
さらに、フォトリソグラフィとドライエッチングによる第１の接続孔１０５となる箇所を開口する。そして、Ｔｉ(チタン)、ＴｉＮ(窒化チタン)等からなるバリアメタルとＷ(タングステン)を成膜し、Ｗエッチバック又はＷ−ＣＭＰ工程により第１の接続孔１０５を形成した。
【００５６】
次いで、図４に示すように、信号線１０６をＡｌＳｉ又はＡｌＣｕを用いてスパッタリング法によって形成し、フォトリソグラフィとドライエッチングによって第１の金属配線１０６を形成する。
【００５７】
第２の層間絶縁膜１０７をプラズマＣＶＤ法等で形成し、フォトリソグラフィとドライエッチングによって第２の接続孔１０８となる箇所を開口する。そして、Ｔｉ(チタン)、ＴｉＮ(窒化チタン)等からなるバリアメタルとＷ(タングステン)を成膜し、Ｗエッチバック又はＷ−ＣＭＰ工程により第１の接続孔１０８を形成した。
【００５８】
次いで、後記するダマシン法で遮光層１１０を形成する。
【００５９】
具体的には、図５に示すように、第３の層間絶縁膜１０９を成膜したのち、その一部すなわち、遮光層１１０の形成される領域をドライエッチングで除去して遮光層形成領域となる開口１０９ｄを形成する。
【００６０】
その後、図６に示すように、Ｔｉ(チタン)、ＴｉＮ(窒化チタン)等からなるバリアメタルを積層した後、スパッタリング法でＡｌＳｉ又はＡｌＣｕを成膜する。
【００６１】
その後、図７に示すように、Ａｌ−ＣＭＰで金属配線領域以外のＡｌＳｉ又はＡｌＣｕを除去して、遮光層１１０が形成される。
【００６２】
そして、図８に示すように、第４の層間絶縁膜１１１をプラズマＣＶＤ法等で形成する。ここでは、第４の層間絶縁膜１１１の膜厚が１８７５Åになるよう設定した。
【００６３】
次に、フォトリソグラフィとドライエッチングによる第３の接続孔１１２となる箇所を開口した。
【００６４】
続いて、図９に示すように、Ｔｉ(チタン)、ＴｉＮ(窒化チタン)等からなるバリアメタルとＷ(タングステン)を成膜し、Ｗエッチバック又はＷ−ＣＭＰにより第３の接続孔１１２を形成した。
【００６５】
その後、反射電極１１３を形成するために、スパッタリング法でＡｌＳｉ又はＡｌＣｕ層を形成した。このとき、反射電極の膜厚は２０００Åになるように設定した。
【００６６】
その後、フォトリソグラフィとドライエッチングにより反射電極電極パターン１１３を形成する。
【００６７】
さらに、プラズマＣＶＤ法と、必要に応じてＣＭＰ法やレジストエッチバック法等によって絶縁体層１１４を形成する。
【００６８】
次いで、図１に示すように液晶層１１６に配向性を持たせるための配向膜１１５を形成する。
【００６９】
その後、別途作成したＩＴＯ(インジウム錫酸化膜)などの透明導電性材料からなる対向電極１１７が形成された対向基板１１８とをシール材を介して対向させ、液晶注入口から液晶を注入して液晶層２を形成する。
【００７０】
最後に、液晶注入口を封止することで反射型液晶表示パネルが製造される。
【００７１】
なお、今回の実施形態では、３板式の反射型液晶表示パネルにおける、グリーンの単色光源を想定して高反射率の得られる遮光層表面−反射電極表面間距離を設定した。
【００７２】
ブルーやレッドの単色光源ではそれぞれ、高反射率を得るための最適な遮光層表面−反射電極表面間距離は異なるために、第４の層間絶縁膜の膜厚と反射電極の膜厚を別個に設定する必要がある。しかし、その他の手法は上記実施形態と同様である。
【００７３】
ここでダマシン法について説明する。
【００７４】
ダマシン法とは金属膜の形成方法の一種である。あらかじめ下地となる絶縁膜に溝パターンを形成した後、絶縁膜の全面に導電性膜を形成し、形成された導電性膜の表面を研磨するなどして、溝部分に埋め込まれた配線層を形成する技術のことをいう。
【００７５】
ダマシン法には、シングルダマシン法とデュアルダマシン法の二種類がある。
【００７６】
シングルダマシン法は、下地の絶縁層中に埋め込まれた配線層のみをダマシン法で形成するものである。
【００７７】
デュアルダマシン法は、下地の絶縁層中に埋め込まれた配線層を形成すると同時に、コンタクトホールやスルーホール（又は、ビアホール）の金属層もダマシン法で形成するものである。デュアルダマシン法では、まず、あらかじめ下地の絶縁層中にコンタクトホールやスルーホールと配線層用の溝パターンを形成する。その後、全面に金属などの導電性膜を形成し、形成された導電性膜の表面を研磨するなどして、溝部分に埋め込まれた配線層とコンタクトホールやスルーホールなどを形成するものである。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、プロジェクションディスプレイなどに利用される反射型液晶表示パネルに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の一実施形態としての反射型液晶表示パネルの製造方法で製造した液晶表示パネルの画素部分の拡大断面図である。
【図２】遮光層の反射率を９０％としたときの画素ピッチが８μｍ、画素分離領域が０.３μｍ（開口率９２.６％）の場合の遮光層表面−反射電極表面間距離と入射光の波長が５５０ｎｍにおける反射率の関係を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施形態としての反射型液晶表示パネルの製造方法の工程を示す拡大断面図である。
【図４】本発明の一実施形態としての反射型液晶表示パネルの製造方法の工程を示す拡大断面図である。
【図５】本発明の一実施形態としての反射型液晶表示パネルの製造方法の工程を示す拡大断面図である。
【図６】本発明の一実施形態としての反射型液晶表示パネルの製造方法の工程を示す拡大断面図である。
【図７】本発明の一実施形態としての反射型液晶表示パネルの製造方法の工程を示す拡大断面図である。
【図８】本発明の一実施形態としての反射型液晶表示パネルの製造方法の工程を示す拡大断面図である。
【図９】本発明の一実施形態としての反射型液晶表示パネルの製造方法の工程を示す拡大断面図である。
【図１０】従来の反射型液晶表示パネルの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１  能動素子基板
２  液晶層
３  透明基板
１０１  Ｓｉ基板(基板)
５  ＭＯＳ-ＦＥＴ(スイッチング素子)
５ｓ  ソース(入力端子)
５ｇ  ゲート(制御端子)
５ｄ  ドレイン(出力端子)
６  ＭＯＳキャパシタ部（電荷蓄積容量部）
６ａ  ＭＯＳキャパシタ上部電極
６ｂ  ＭＯＳキャパシタ下部電極
１０２  分離絶縁部
１０５  コンタクトホール
１０８、１１２  ヴィアホール
１０４、１０７、１０９、１１１、１１４  絶縁体層
１０６  信号線
１１０  遮光層
１１３  反射電極層
１１５  配向層
１１６  液晶層
１１７  対向電極
１１８  対向基板
【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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