DE60311408T2

DE60311408T2 - Elektrooptische Vorrichtung, Herstellungsverfahren derselben und elektronisches Gerät

Info

Publication number: DE60311408T2
Application number: DE60311408T
Authority: DE
Inventors: Hisaki Suwa-shi Kurashina; Kenichi Suwa-shi Takahara; Hidenori Suwa-shi Kawata
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2003-11-17
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2023-11-18
Also published as: KR100564510B1; CN1503041A; DE60311408D1; EP1437618A2; EP1437618A3; JP3767590B2; KR20040047647A; US7053410B2; TWI234126B; TW200414097A; EP1437618B1; US20040141223A1; CN1257428C; JP2004191931A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrooptische Vorrichtung, wie eine Flüssigkristallvorrichtung, und ein elektronisches Gerät, das eine solche elektrooptische Vorrichtung enthält. Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine elektrolumineszente (EL) Vorrichtung, eine Vorrichtung, die ein Elektronenemissionselement enthält, und eine elektrophoretische Vorrichtung, wie ein elektronisches Papierblatt, wobei die das Elektronenemittissionselemente enthaltende Vorrichtung Feldemissionsanzeigen und Oberflächenleitungs-Elektronenemissionsanzeigen enthält.
Elektrooptische Vorrichtungen, wie Flüssigkristallvorrichtungen, die jeweils die folgenden Komponenten enthalten, sind bekannt: ein Paar von Substraten und elektrooptischen Materialien, wie Flüssigkristalle, die dazwischen angeordnet sind. In solchen elektrooptischen Vorrichtungen kann ein Bild angezeigt werden, indem Licht durch die Substrate und elektrooptischen Materialien hindurchgeht. Die Anzeige eines Bildes kann wie folgt erreicht werden: die Durchlässigkeit von Licht wird für jedes Pixel variiert, in dem der Zustand solcher elektrooptischer Materialien geändert wird, wodurch verschiedene Grauschattierungen für jedes Pixel in erkennbarer Weise angezeigt werden.
Als solche elektrooptische Vorrichtungen ist eine elektrooptische Vorrichtung bekannt, die eine aktive Matrix adressiert, bei welcher auf einem der zwei Substrate Pixelelektroden in einer Matrix, Abtast- und Datenleitungen, die sich zwischen den Pixelelektroden erstrecken, und Dünnfilmtransistoren (TFTs), die als Pixelschaltelemente dienen, angeordnet sind. In der elektrooptischen Vorrichtung, die eine aktive Matrix adressiert, ist jeder TFT zwischen jeder Pixelelektrode und Datenleitung zur Steuerung der Leitung zwischen diesen angeordnet. Die TFTs sind elektrisch an die entsprechenden Abtastleitungen und Datenleitungen angeschlossen. Dadurch können die TFTs unter Verwendung der Abtastleitungen ein- oder ausgeschaltet werden, und wenn die TFTs eingeschaltet werden, können Bildsignale, die von den Datenleitungen übertragen werden, an die Pixelelektroden angelegt werden, das heißt, die Lichtdurchlässigkeit kann für jedes Pixel variiert werden.
In den zuvor beschriebenen elektrooptischen Vorrichtungen sind die obengenannten Komponenten auf einem der Substrate angeordnet. Zur zweidimensionalen Anordnung der Komponenten ist eine große Fläche notwendig, und daher besteht das Problem, dass ein Pixelaperturverhältnis verringert ist, wobei das Pixelaperturverhältnis als das Verhältnis der Fläche von Regionen, durch welche Licht geht, zu der gesamten Oberfläche des Substrats definiert ist. Somit wurde in bekannten Herstellungsprozessen die folgende Konfiguration verwendet: die Komponenten sind dreidimensional angeordnet, das heißt, die Komponenten sind unter Verwendung von Zwischenisolierschichten gestapelt. Insbesondere sind die TFTs und die Abtastleitungen, die als Gate-Elektroden der TFTs dienen, auf einem der Substrate angeordnet, die Datenleitungen sind darüber angeordnet, und die Pixelelektroden und dergleichen sind darüber angeordnet. Gemäß dieser Konfiguration können die Vorrichtungen miniaturisiert werden und das Pixelaperturverhältnis kann erhöht werden, indem die Komponenten richtig angeordnet werden.
Die US Patentschrift Nr. 2002/0153569A1 offenbart eine elektrooptische Substratvorrichtung mit Pixelelektroden und Pixelschalt-p-Kanal-TFTs, die daran angeschlossen sind, auf einem Substrat.
In den bekannten elektrooptischen Vorrichtungen besteht das Problem, dass die Lebensdauer der TFTs relativ kurz ist. Der Grund ist, dass, wenn eine Halbleiterschicht oder eine Gate-Isolierschicht, die eine Komponente jedes TFT ist, Feuchtigkeit absorbiert, Wassermoleküle in die Grenzfläche zwischen der Halbleiterschicht und der Gate-Isolierschicht diffundieren, wodurch positive Ladungen erzeugt werden und daher die Schwellenspannung V_th in einer relativ kurzen Periode erhöht wird. Dieses Phänomen tritt in p-Kanal-TFTs auf. Die kurze Lebensdauer der TFTs beeinflusst natürlich die elektrooptischen Vorrichtungen insgesamt, so dass die Bildqualität nach einer relativ kurzen Periode verschlechtert wird, und die Befürchtung besteht, dass die Vorrichtungen nicht arbeiten. Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des obengenannten Problems gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrooptische Vorrichtung bereitzustellen, die TFTs mit langer Lebensdauer enthält, und ein Bild hoher Qualität anzeigen kann. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektronisches Gerät mit einer solchen elektrooptischen Vorrichtung bereitzustellen.
Zur Lösung des obengenannten Problems enthält eine elektrooptische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ein Substrat; Datenleitungen, die sich in eine erste Richtung erstrecken; Abtastleitungen, die sich in eine zweite Richtung derart erstrecken, dass die Abtastleitungen und die Datenleitungen einander kreuzen; Pixelelektroden und Dünnfilmtransistoren, die jeweils in Regionen angeordnet sind, die Schnittpunkten der Abtastleitungen und der Datenleitungen entsprechen, wobei die Dünnfilmtransistoren jeweils unter den Datenleitungen angeordnet sind; Speicherkondensatoren, die jeweils eine Kondensatorelektrode mit konstantem Potenzial und eine Kondensatorelektrode mit Pixelpotenzial umfassen, wobei die Speicherkondensatoren jeweils unter den Datenleitungen angeordnet sind und jeweils elektrisch an entsprechende Dünnfilmtransistoren und entsprechende Pixelelektroden angeschlossen sind; und gekennzeichnet durch eine Abschirmungsschicht, die unter den Pixelelektroden angeordnet ist und zum Bedecken der Datenleitungen angeordnet ist; erste Verbindungselektroden, die unter Verwendung desselben Films wie für die Datenleitungen gebildet sind, um die entsprechenden Kondensatorelektroden mit konstantem Potenzial und die Abschirmungsschicht jeweils elektrisch zu verbinden; zweite Verbindungselektroden, die unter Verwendung desselben Films wie für die Datenleitungen gebildet sind, um jeweils die entsprechenden Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial mit den Speicherkondensatoren und den Pixelelektroden elektrisch zu verbinden; und wobei die Datenleitungen, die ersten Verbindungselektroden und die zweiten Verbindungselektroden jeweils einen Nitridfilm enthalten.
Da diese elektrooptische Vorrichtung die Abtastleitungen, Datenleitungen, Pixelelektroden und Dünnfilmtransistoren enthält, kann eine Adressierung einer aktiven Matrix erreicht werden. Da ferner die obengenannten Komponenten Teil einer Schichtstruktur bilden, kann die elektrooptische Vorrichtung kompakt sein. Ferner kann das Pixelaperturverhältnis durch richtiges Anordnen der obengenannten Komponenten kompakt sein.
Insbesondere, da die Datenleitungen, die ersten Verbindungselektroden und zweiten Verbindungselektroden jeweils einen Nitridfilm enthalten, der effektiv das Eindringen oder die Diffusion von Feuchtigkeit verhindern kann, kann ein Eindringen von Feuchtigkeit in die Halbleiterschichten der Dünnfilmtransistoren vermieden werden. Dadurch kann das Auftreten eines Problems, dass die Schwellenspannung der Dünnfilmtransistoren erhöht wird, deutlich verhindert werden; somit kann die Lebensdauer der elektrooptischen Vorrichtung verlängert werden.
In einem Aspekt der elektrooptischen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung enthalten die Datenleitungen, die ersten Verbindungselektroden und zweiten Verbindungselektroden vorzugsweise jeweils einen Nitridfilm auf einer leitenden Schicht. Insbesondere haben die Datenleitungen, die ersten Verbindungselektroden und zweiten Verbindungselektroden vorzugsweise eine laminierte Schichtstruktur, die einen Aluminiumfilm, Titannitridfilm und Siliziumnitridfilm enthält.
Gemäß dieser Konfiguration enthalten die Datenleitungen Aluminium, das einen relativ geringen widerstand hat; somit können Bildsignale kontinuierlich zu den Dünnfilmtransistoren und Pixelelektroden übertragen werden. Ferner enthalten die Datenleitungen jeweils einen Siliziumnitridfilm, der relativ ausgezeichnet das Eindringen von Feuchtigkeit verhindert; somit können die Dünnfilmtransistoren eine verbesserte Feuchtigkeitsbeständigkeit und daher eine lange Lebensdauer haben. Übringens werden die Siliziumnitridfilme vorzugsweise durch ein Plasma-CVD-Verfahren gebildet.
Die Titannitridfilme in den ersten und zweiten Verbindungselektroden dienen als Sperrmetallfilme, die ein Penetrieren der ersten und zweiten Verbindungselektroden verhindern, wenn Kontaktlöcher in diesen Elektroden durch einen Ätzprozess gebildet werden. Ferner blockieren die ersten und zweiten Verbindungselektroden wie auch die Datenleitungen ein Eindringen von Feuchtigkeit; somit können die Dünnfilmtransistoren eine verbesserte Feuchtigkeitsbeständigkeit und somit Lebensdauer haben.
In einem Aspekt der elektrooptischen Vorrichtung der Erfindung sind dritte Verbindungselektroden unter Verwendung desselben Films wie für die Abschirmungsschicht gebildet, wobei jede der zweiten Verbindungselektroden elektrisch an entsprechende Pixelelektroden mit den entsprechenden dritten Verbindungselektroden angeschlossen ist. Die Abschirmungsschicht und die dritten Verbindungselektroden enthalten jeweils einen Nitridfilm auf einem leitenden Film. Ferner haben die Abschirmungsschicht und die dritten Verbindungselektroden vorzugsweise eine laminierte Schichtstruktur, die einen Aluminiumfilm, Titannitridfilm und Siliziumnitridfilm enthält.
Gemäß dieser Konfiguration kann die Abschirmungsschicht, die zwischen den Datenleitungen und Pixelelektroden angeordnet ist, verhindern, dass eine Kondensatorkopplung dazwischen auftritt. Das heißt, eine Möglichkeit, dass eine Spannungsschwankung in den Pixelelektroden beim Leiten der Datenleitungen auftritt, kann verringert werden, wodurch ein Bild hoher Qualität angezeigt wird.
In einem Aspekt der elektrooptischen Vorrichtung der Erfindung sind untere Verbindungselektroden auf derselben Isolierschicht gebildet, auf der sich die unteren Verbindungselektroden und die Dünnfilmtransistoren befinden, wobei jede der Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial elektrisch an die entsprechenden zweiten Verbindungselektroden mit den entsprechenden unteren Verbindungselektroden angeschlossen ist.
Gemäß dieser Konfiguration sind die Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial jeweils elektrisch an die entsprechenden Pixelelektroden angeschlossen, wobei die Elektroden unter den Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial angeordnet sind, wodurch eine Penetration verhindert werden kann, wenn die Speicherkondensatoren durch einen Ätzprozess gebildet werden.
In einem anderen Aspekt der elektrooptischen Vorrichtung sind die unteren Verbindungselektroden unter Verwendung desselben Films wie zur Bildung von Gate-Elektroden der Dünnfilmtransistoren gebildet.
Gemäß dieser Konfiguration können die unteren Verbindungselektroden einfacher und bei geringeren Kosten im Vergleich zu einer anderen Konfiguration erhalten werden, in der die unteren Verbindungselektroden in speziellen Schritten gebildet werden. Wenn die Abtastleitungen die Gate-Elektroden enthalten, sind ferner zumindest die Gate-Elektroden der Abtastleitungen vorzugsweise aus einem leitenden Poly siliziumfilm gebildet, so dass sie effektiv funktionieren. In diesem Fall enthalten die unteren Verbindungselektroden auch den leitenden Polysiliziumfilm und dergleichen.
Wie aus diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung hervorgeht, müssen die "unteren Verbindungselektroden" der Erfindung nicht unter Verwendung desselben Films wie zur Bildung der Gate-Elektroden gebildet werden. In diesem Fall sind die unteren Verbindungselektroden und die Gate-Elektroden nicht aus demselben Material hergestellt, und daher kann ein Material zur Bildung der unteren Verbindungselektroden frei gewählt werden, solange das Material leitend ist.
In dieser Konfiguration sind die Abtastleitungen und die Gate-Elektrode in verschiedenen Ebenen der Schichtstruktur angeordnet.
Gemäß dieser Konfiguration können die Abtastleitungen auf einer tieferen Ebene der Schichtstruktur angeordnet sein, und die Gate-Elektroden können auf einer höheren Ebene angeordnet sein. Es ist auch das Gegenteil möglich. Infolgedessen muss in einer Ebene, die die Gate-Elektroden enthält, im Gegensatz zu dem Fall der Bildung der Abtastleitungen, kein streifenförmiges Muster gebildet werden. Wenn die Dünnfilmtransistoren in einer Matrix angeordnet sind, kann ein gepunktetes Muster, das einer solchen Matrix entspricht, gebildet werden, wodurch die Gate-Elektroden erhalten werden. Das heißt, die Ebene, die die Gate-Elektroden enthält, kann eine relativ große redundante Fläche aufweisen.
Wenn daher die Gate-Elektroden unter Verwendung desselben Films wie zur Bildung der unteren Verbindungselektroden gebildet werden, wie zuvor beschrieben, besteht der Vorteil, dass die unteren Verbindungselektroden leicht gebildet werden können.
In diesem Aspekt haben die Abtastleitungen vorzugsweise Fortsätze, die sich parallel zu der ersten Richtung erstrecken.
Da gemäß dieser Konfiguration die Abtastleitungen auf einer Ebene angeordnet sind, die sich von einer Ebene unterscheidet, auf der die Gate-Elektroden oder der Dünnfilmtransistor, der die Gate-Elektroden und die Abtastleitungen enthält, Fortsätze haben, die sich parallel zu der ersten Richtung erstrecken, können die Abtastleitungen als untere Lichtabschirmungsschicht dienen, um die Dünnfilmtransistoren vor Licht abzuschirmen. Das heißt, Licht wird am Eindringen in die Halbleiterschichten der Dünnfilmtransistoren gehindert, wodurch verhindert wird, dass ein Fotoleckstrom erzeugt wird. Somit kann ein Bild hoher Qualität ohne Flimmern angezeigt werden.
In dieser Konfiguration sind die Abtastleitungen vorzugsweise aus leitendem Polysilizium oder Wolframsilizid (WSi) gebildet, das relativ zufriedenstellende lichtabsorbierende Eigenschaften hat.
In einem anderen Aspekt der elektrooptischen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung können die Speicherkondensatoren jeweils entsprechende dielektrische Schichten enthalten, die jeweils zwischen den entsprechenden Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial und den Kondensatorelektroden mit konstantem Potenzial angeordnet ist, wobei die dielektrischen Schichten mehrere Sub-Schichten aus verschiedenen Materialien enthalten, und eine der Sub-Schichten vorzugsweise aus einem Material mit einer dielektrischen Konstante gebildet ist, die größer als jene der Materialien der anderen Subschichten ist. Ferner enthalten die dielektrischen Schichten vorzugsweise jeweils Siliziumdioxid-Sub-Schichten und Siliziumnitrid-Sub-Schichten.
Gemäß dieser Konfiguration können die Speicherkondensatoren bessere ladungsspeichernde Eigenschaften aufweisen und können daher die Potenzialhalteeigenschaften der Pixelelektroden noch weiter verbessern; somit kann ein Bild hoher Qualität angezeigt werden. Das "Material mit hoher dielektrischer Konstante", wie hierin spezifiziert, enthält ein Isoliermaterial, das mindestens eines enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Tantaloxid (TaOx), Bariumstrontiumtitanat (BST), Bleizirkonattitanat (PZT), Titanoxid (TiO₂), Zirkoniumoxid (ZrO₂), Hafniumoxid (HfO₂), Siiliziumoxynitrid (SiON) und Siliziumnitrid (SiN). Insbesondere, wenn das Material mit hoher dielektrischer Konstante, wie TaOx, BST, PZT, TiO₂, ZiO₂ oder HfO₂, verwendet wird, können Kondensatoren mit hoher Kapazität in einer begrenzten Fläche auf dem Substrat gebildet werden. Als Alternative, wenn das Material mit hoher dielektrischer Konstante, das Silizium enthält, wie SiO₂, SiON oder SiN, verwendet wird, kann eine Spannung, die in Zwischenisolierschichten oder dergleichen erzeugt wird, verringert werden.
Ferner werden gemäß der Erfindung die Pixelelektroden und die Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial, die in den Speicherkondensatoren enthalten sind, in der Schichtstruktur elektrisch miteinander verbunden, wobei die Verbindungselektroden unter den jeweiligen Elektroden angeordnet sind. Das heißt, die Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial sind über den Verbindungselektroden angeordnet, und die Pixelelektroden sind auch über den Verbindungselektroden angeordnet. Das heißt, die Verbindungselektroden sind in der untersten Ebene von diesen drei Elektroden angeordnet. Da in dieser Konfiguration die Pixelelektroden und die Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial mit den Verbindungselektroden elektrisch aneinander angeschlossen sind, wird es möglich, dass elektrische Kontakte unter den Pixelelektroden und den Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial angeordnet sind, aber nicht darüber angeordnet sind.
Dass solche elektrischen Kontakte nicht über den Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial angeordnet sind, bedeutet hier, dass die folgende Anordnung zur elektrischen Verbindung der Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial mit den Pixelelektroden im Gegensatz zu bekannten Anordnungen nicht notwendig ist: die Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial sind derart angeordnet, dass die Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial erkennbar sind, wenn die Schichtstruktur von oben betrachtet wird. wenn zum Beispiel die Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial unter den Kondensatorelektroden mit konstantem Potenzial angeordnet sind, und wenn die Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial durch einen Ätzprozess gebildet werden müssen, so dass sie in einem solchen Muster angeordnet sind, dass die Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial von oben sichtbar sind, müssen die Kondensatorelektroden mit konstantem Potenzial, die über den Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial angeordnet sind, weggeätzt werden, um ein vorbestimmtes Muster zu erhalten. Das heißt, die Kondensatorelektroden mit konstantem Potenzial müssen durch ein Ätzverfahren so gebildet werden, dass die Kondensatorelektroden mit konstantem Potenzial eine kleinere Fläche als die Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial haben, oder dass die Kondensatorelektroden mit konstantem Potenzial sich außerhalb der Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial erstrecken.
Es ist jedoch schwierig, ein solches Muster zu bilden, da die Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial in vielen Fällen während des Ätzens penetriert werden. Im Allgemeinen müssen Bedingungen zum Bilden der Kondensatorelektroden mit konstantem Potenzial durch einen Ätzprozess so gewählt werden, dass die Ätzrate der dielektrischen Schichten kleiner als jene der Kondensatorelektroden mit konstantem Potenzial ist. Im Allgemeinen jedoch haben die dielektrischen Schichten eine geringe Dicke, und insbesondere enthalten in der vorliegenden Erfindung die dielektrischen Schichten das Material mit hoher dielektrischer Konstante, wie insbesondere SiN oder TaOx, und es kann nicht verhindert werden, dass sich Perforierungen durch die dielektrischen Schichten erstrecken. Ferner können abhängig von einem Material, das in den dielektrischen Schichten enthalten ist, Bedingungen nicht so gewählt werden, dass die Ätzrate der dielektrischen Schichten kleiner als jene der Kondensatorelektroden mit konstantem Potenzial ist. Daher werden in vielen Fällen Perforierungen verursacht, die sich durch die Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial erstrecken. Ein solches Phänomen bewirkt im schlimmsten Fall einen Kurzschluss zwischen einem Paar von Elektroden, die in jedem Speicherkondensator enthalten sind, und daher kann ein solcher Speicherkondensator nicht mehr arbeiten.
Im Gegensatz dazu sind in der vorliegenden Erfindung die elektrischen Kontakte unter den Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial angeordnet. Daher ist es nicht notwendig, die Kondensatorelektroden mit konstantem Potenzial in einem solch schwierigen Muster anzuordnen.
Wie zuvor beschrieben, können gemäß der vorliegenden Erfindung die Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial sicher elektrisch an die Pixelelektroden angeschlossen werden. Ferner können Defekte, wie die obengenannten Perforierungen, die in den Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial verursacht werden, der obengenannte Kurzschluss und dergleichen deutlich verringert werden. Somit kann die elektrooptische Vorrichtung mit hoher Leistung bereitgestellt werden. Da die elektrooptische Vorrichtung, die die Verbindungselektroden und Speicherkondensatoren enthält, die wie zuvor beschrieben angeordnet sind, eine optimale Schichtstruktur aufweist, kann die elektrooptische Vorrichtung weiter leicht miniaturisiert werden und eine höhere Definition haben.
In der elektrooptischen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist die Abschirmungsschicht vorzugsweise aus einem Lichtabschirmungsfilm gebildet und erstreckt sich entlang den entsprechenden Datenleitungen und hat eine Breite hat, die größer als jene der Datenleitungen ist.
Die elektrooptische Vorrichtung enthält vorzugsweise des Weiteren eine erste Isolierschicht, die als Basis der Pixelelektroden angeordnet ist, und eine zweite Isolierschicht, die als Basis der Abschirmungsschicht angeordnet ist, wobei vorzugsweise mindestens die erste Isolierschicht geebnet ist.
Gemäß dieser Konfiguration ist die Zwischenisolierschicht unter den Pixelelektroden angeordnet und deren Oberfläche wird zum Beispiel durch einen chemisch-mechanischen Polier(CMP) Prozess geebnet. Daher kann die Möglichkeit verringert werden, dass die Ausrichtung elektrooptischer Materialien, wie der Flüssigkristalle, gestört ist, und daher wird die Anzeige eines Bildes hoher Qualität möglich. Die Zwischenisolierschicht, die unter den Pixelelektroden angeordnet ist, weist aufgrund der Verbindungselektroden in einigen Fällen ernsthafte Unregelmäßigkeiten auf. Daher ist die Ebnung der Zwischenisolierschicht vorteilhaft, um eine elektrooptische Vorrichtung bereitzustellen, die korrekter arbeitet.
In dem Aspekt der elektrooptischen Vorrichtung, die die Abschirmungsschicht wie zuvor beschrieben enthält, wird des Weiteren eine andere Zwischenisolierschicht als Basis der Abschirmungsschicht bereitgestellt, und deren Oberfläche wird vorzugsweise geebnet.
Da gemäß dieser Konfiguration die zusätzliche Zwischenisolierschicht als Basis der Abschirmungsschicht angeordnet ist und deren Oberfläche zum Beispiel durch einen CMP-Prozess geebnet wird, kann die Möglichkeit, dass die Ausrichtung elektrooptischer Materialien, wie der Flüssigkris talle, gestört ist, verringert werden, und dadurch wird die Anzeige eines Bildes hoher Qualität möglich.
Wenn in dieser Konfiguration die Zwischenisolierschicht, die unter den Pixelelektroden angeordnet ist, auch geebnet wird, kann ferner der obengenannte Vorteil verstärkt werden.
Als Alternative kann die elektrooptische Vorrichtung, die die Abschirmungsschicht enthält, die folgende Konfiguration aufweisen: auf dem Substrat sind die Abtastleitungen, die die Gate-Elektrode für die Dünnfilmtransistoren enthalten, angeordnet, die Speicherkondensatoren sind über den Abtastleitungen angeordnet, die Datenleitungen sind über den Speicherkondensatoren angeordnet, die Kondensatorleitungen sind über den Datenleitungen angeordnet, und die Pixelelektroden sind über den Kondensatorleitungen angeordnet, wobei die Speicherkondensatoren jeweils die entsprechenden Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial, dielektrischen Schichten und Kondensatorelektroden mit konstantem Potenzial enthalten, die jeweils in dieser Reihenfolge von der unteren Schichtseite angeordnet sind, und die Verbindungselektroden unter Verwendung desselben Films wie zur Bildung der Gate-Elektroden gebildet sind.
Gemäß dieser Konfiguration hat die obengenannte Schichtstruktur, die auf dem Substrat angeordnet ist, eine optimale Anordnung oder ein optimales Layout.
Zur Lösung des obengenannten Problems enthält ein Verfahren zur Herstellung einer elektrooptischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung: Bereitstellen eines Substrats; Bilden von Dünnfilmtransistoren; Bilden einer ersten Isolierzwischenschicht auf Gate-Elektroden der Dünnfilmtransistoren; Bilden von Speicherkondensatoren auf der ersten Isolierzwischenschicht, wobei die Speicherkondensatoren jeweils mit einer Kondensatorelektrode mit Pixelpotenzial, einer dielektrischen Schicht und einer Kondensatorelektrode mit konstantem Potenzial versehen sind, die in dieser Reihenfolge vom Boden aus angeordnet sind; Bilden einer zweiten Isolierzwischenschicht auf den Speicherkondensatoren; Bilden von Datenleitungen, ersten Verbindungselektroden und zweiten Verbindungselektroden auf der zweiten Isolierzwischenschicht unter Verwendung eines leitenden Materials, das einen Nitridfilm enthält, wobei die Datenleitungen jeweils elektrisch an die entsprechenden Halbleiterschichten der Dünnfilmtransistoren angeschlossen sind, die zweiten Verbindungselektroden jeweils elektrisch an die entsprechenden Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial angeschlossen sind, und die ersten Verbindungselektroden jeweils elektrisch an die entsprechenden Kondensatorelektroden mit konstantem Potenzial angeschlossen sind; Bilden einer dritten Isolierzwischenschicht auf den Datenleitungen, ersten Verbindungselektroden und zweiten Verbindungselektroden; Bilden dritter Verbindungselektroden und einer Abschirmungsschicht auf der dritten Isolierzwischenschicht, wobei die dritten Verbindungselektroden jeweils elektrisch an die entsprechenden zweiten Verbindungselektroden angeschlossen sind und die Abschirmungsschicht elektrisch an die entsprechenden ersten Verbindungselektroden angeschlossen ist; Bilden einer vierten Isolierzwischenschicht auf den dritten Verbindungselektroden und der Abschirmungsschicht; und Bilden von Pixelelektroden, die jeweils elektrisch an die entsprechenden dritten Verbindungselektroden angeschlossen sind, auf der vierten Isolierzwischenschicht.
Gemäß diesem Verfahren kann die elektrooptische Vorrichtung relativ leicht hergestellt werden.
In einem Aspekt des Herstellungsverfahrens der Erfindung enthält der Schritt zum Bilden des Speicherkondensators einen Sub-Schritt zum Bilden eines ersten Vorläuferfilms zum Bilden der Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial; einen Sub-Schritt zum Bilden eines zweiten Vorläuferfilms zum Bilden der dielektrischen Schichten auf dem ersten Vorläuferfilm; einen Sub-Schritt zum Bilden eines dritten Vorläuferfilms zum Bilden der Kondensatorelektroden mit konstantem Potenzial auf dem zweiten Vorläuferfilm; und einen Sub-Schritt zum Ätzen des ersten, zweiten und dritten Vorläuferfilms in einem Schritt zum Bilden der Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial, der dielektrischen Schichten und der Kondensatorelektroden mit konstantem Potenzial.
Gemäß dem obengenannten Aspekt des Herstellungsverfahrens werden in dem Schritt zum Bilden der Speicherkondensatoren der erste, zweite und dritte Vorläuferfilm zum Bilden der Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial, dielektrischen Schichten beziehungsweise Kondensatorelektroden mit konstantem Potenzial einmal gebildet, und diese Vorläuferfilme werden dann in einem Schritt geätzt. Daher haben die drei Komponenten der Speicherkondensatoren im Allgemeinen dieselbe Form, wenn sie von oben betrachtet werden. Dies ermöglicht die Bildung der Speicherkondensatoren mit einer relativ großen Kapazität ohne unnötig den zweidimensionalen Raum für die Komponenten zu erhöhen, das heißt, ohne das Pixelaperturverhältnis zu senken. Ferner ist in dem obengenannten Aspekt, anders als nach dem Stand der Technik, die folgende schwierige Prozedur nicht notwendig: nur die Kondensatorelektroden mit konstantem Potenzial werden geätzt, aber die dielektrischen Schichten und Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial werden nicht geätzt und können unverändert bleiben. Somit können gemäß der vorliegenden Erfindung die Speicherkondensatoren leicht und zuverlässig gebildet werden.
In einem anderen Aspekt des Herstellungsverfahrens der Erfindung enthält der Schritt zum Bilden der Speicherkondensatoren einen Sub-Schritt zum Bilden eines ersten Vorläuferfilms zum Bilden der Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial; einen Sub-Schritt zum Ätzen des ersten Vorläuferfilms zum Bilden der Kondensatorelektroden mit Pixelpo tenzial; einen Sub-Schritt zum Bilden eines zweiten Vorläuferfilms zum Bilden der dielektrischen Schichten auf dem ersten Vorläuferfilm; einen Sub-Schritt zum Bilden eines dritten Vorläuferfilms zum Bilden der Kondensatorelektroden mit konstantem Potenzial auf dem zweiten Vorläuferfilm; und einen Sub-Schritt zum Ätzen des dritten Vorläuferfilms zum Bilden der dielektrischen Schichten und der Kondensatorelektroden mit konstantem Potenzial, wobei die Kondensatorelektroden mit konstantem Potenzial und die dielektrischen Schichten eine größere Fläche als jene der dielektrischen Schichten und der Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial haben.
In diesem Aspekt wird, anders als in der vorherigen Beschreibung, der erste Vorläuferfilm einmal geätzt, wodurch die Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial gebildet werden, und dann werden die dielektrischen Schichten und die Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial gebildet. Ferner haben in diesem Aspekt die Kondensatorelektroden mit konstantem Potenzial eine größere Fläche als die dielektrischen Schichten und die Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial. Daher können die Speicherkondensatoren mit der folgenden Konfiguration gebildet werden: einer Konfiguration, in der die dielektrischen Schichten und die Kondensatorelektroden mit konstantem Potenzial jeweils die entsprechenden Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial bedecken. Somit ist jede dielektrische Schicht mit jeder Kondensatorelektrode mit Pixelpotenzial und Kondensatorelektrode mit konstantem Potenzial mit einer größeren Fläche in Kontakt, und daher werden die Speicherkondensatoren mit einer größeren Kapazität erreicht. Insbesondere können zum Beispiel Seiten dieser drei Komponenten der Speicherkondensatoren als Kondensatorabschnitte verwendet werden, und daher kann eine Steigerung in der Kapazität erwartet werden. Wenn daher die Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial so gebildet sind, dass sie eine große Dicke oder dergleichen haben, haben Seiten der Kondensatorelektroden mit Pixelpo tenzial eine größere Fläche, wodurch effektiv eine erhöhte Kapazität erreicht wird. Zusätzlich wird gemäß dieser Konfiguration jede Kondensatorelektrode mit Pixelpotenzial und jede Kondensatorelektrode mit konstantem Potenzial kaum kurzgeschlossen.
Übrigens kann in diesem Aspekt, wenn der dritte Vorläuferfilm geätzt wird, auch der zweite Vorläuferfilm geätzt werden.
Ein elektronisches Gerät der vorliegenden Erfindung enthält die obengenannte elektrooptische Vorrichtung. Das elektronische Gerät kann eine modifizierte elektrooptische Vorrichtung enthalten.
Da das elektronische Gerät der Erfindung die obengenannte elektrooptische Vorrichtung enthält, können die Pixelelektroden sicher elektrisch an die Speicherkondensatoren angeschlossen werden, die korrekt arbeiten. Dadurch kann ein Bild hoher Qualität angezeigt werden. Ferner können die folgenden verschiedenen elektronischen Geräte mit der elektrooptischen Vorrichtung, wie einer Flüssigkristallvorrichtung, die hohe Zuverlässigkeit aufweist, erhalten werden: Projektionsanzeigeeinheiten, Flüssigkristall-Fernsehgeräte, Mobiltelefone, elektronische Notebooks, Word-Prozessors, Videorecorder vom Bildsuchertyp oder Monitor-Direktsichttyp, Workstations, TV-Telefone, POS-Terminals und Berührungsbildschirme.
Die obengenannten Vorteile und Nutzen der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen hervor.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun anhand eines weiteren Beispiels und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 ein Diagramm ist, das eine äquivalente Schaltung mit verschiedenen Elementen, Verdrahtungsleitungen und dergleichen für Pixel, die in einer Matrix angeordnet sind, in einem Bildanzeigebereich einer elektrooptischen Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 eine Draufsicht ist, die mehrere Pixel nebeneinander zeigt, die auf einem TFT-Array-Substrat angeordnet sind, das in der elektrooptischen Vorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist, mit Datenleitungen, Abtastleitungen und Pixelelektroden darauf.
3 eine Draufsicht ist, die einen Hauptabschnitt von 2 zeigt.
4 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A' von 2 ist.
5 eine fragmentarische Schnittansicht ist, die eine Konfiguration zeigt, die mit jener von 4 verglichen wird.
6 eine erste Darstellung ist, die Schnittansichten enthält, die Herstellungsschritte der elektrooptischen Vorrichtung Schritt für Schritt zeigen.
7 eine zweite Darstellung die, die Schnittansichten enthält, die Herstellungsschritte der elektrooptischen Vorrichtung Schritt für Schritt zeigen.
8 eine Draufsicht ist, die ein TFT-Array-Substrat zeigt, das in der elektrooptischen Vorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist, mit verschiedenen Komponenten darauf, wenn es von einem Gegensubstrat betrachtet wird.
9 eine Schnittansicht entlang der Linie H-H' von 8 ist.
10 eine schematische Schnittansicht ist, die einen Flüssigkristallprojektor zeigt, der ein Beispiel einer Projektionsfarbanzeigeeinheit ist, die in einem elektronischen Gerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist.
In den Ausführungsformen, die in der Folge beschrieben sind, dient eine elektrooptische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung als Flüssigkristallvorrichtung.
[Konfiguration des Pixelabschnitts]
Eine Konfiguration jedes Pixelabschnitts einer elektrooptischen Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 bis 4 beschrieben. 1 ist eine Darstellung, die eine äquivalente Schaltung zeigt, die verschiedene Elemente und Verdrahtungsleitungen für Pixel enthält, die in einer Matrix angeordnet sind, die einen Bildanzeigebereich der elektrooptischen Vorrichtung darstellen. 2 ist eine Draufsicht, die eine Mehrzahl der Pixel nebeneinander zeigt, die auf einem TFT-Array-Substrat angeordnet sind, mit Datenleitungen, Abtastleitungen und Pixelelektroden darauf. 3 ist eine Draufsicht, die nur einen Hauptabschnitt von 2 zeigt. Insbesondere ist 3 eine Draufsicht, die die Anordnung der Datenleitungen, Abschirmungsschichten und Pixelelektroden zeigt. 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A' von 2. In 4 werden verschiedene Maßstäbe verwendet, abhängig von der Größe der Schichten und Elemente, um Schichten und Elemente in einem erkennbaren Maßstab zu zeigen.
Unter Bezugnahme auf 1 sind mehrere Pixel in einer Matrix angeordnet, die den Bildanzeigebereich der elektro optischen Vorrichtung dieser Ausführungsform darstellen, und jedes enthält entsprechende Pixelelektroden 9a und TFTs 30 zur Steuerung des Schaltens der Pixelelektroden. Datenleitungen 6a, an welche Bildsignale S1, S2, .... und Sn übertragen werden, sind jeweils elektrisch an entsprechende Sources der TFTs 30 angeschlossen. Die Bildsignale S1, S2, ..., und Sn, die in die Datenleitungen 6a geschrieben werden, können in der Reihenfolge der Leitungen zu den Datenleitungen 6a übertragen werden oder können zu jeder Gruppe der Datenleitungen 6a übertragen werden, die nebeneinander liegen.
Gate-Elektroden sind jeweils elektrisch an entsprechende Gates der TFTs 30 angeschlossen und Abtastsignale G1, G2, ..., und Gm werden in der Reihenfolge der Leitungen zu Abtastleitungen 11a und Gate-Elektroden bei einer vorbestimmten Zeitsteuerung in einem diskontinuierlichen Modus angelegt. Die Pixelelektroden 9a sind elektrisch an Drains der TFTs 30 angeschlossen und die Bildsignale S1, S2, ..., und Sn, die von den Datenleitungen 6a übertragen werden, werden in die Pixelelektroden 9a mit einer vorbestimmten Zeitsteuerung geschrieben, indem die TFTs 30, die als Schaltelemente dienen, für eine vorbestimmte Periode eingeschaltet werden.
Die Bildsignale S1, S2, ..., und Sn, die in den Flüssigkristallen, die ein Beispiel eines elektrooptischen Materials sind, durch die Pixelelektroden 9a aufgezeichnet werden, haben einen vorbestimmten Pegel und werden zwischen den Pixelelektroden 9a und einer Gegenelektrode, die auf einem Gegensubstrat angeordnet ist, für eine vorbestimmte Periode gehalten. Wenn die Ausrichtung und Reihenfolge der Flüssigkristallmoleküle abhängig von dem Pegel der angelegten Spannungen geändert wird, modulieren die Flüssigkristalle Licht, wodurch Grauschattierungen angezeigt werden. Im normalerweise weißen Modus wird die Durchlässigkeit von einfallendem Licht im umgekehrten Verhältnis zu der Span nung gesenkt, die an jedes Pixel angelegt wird. In einem normalerweise schwarzen Modus wird die Durchlässigkeit von einfallendem Licht im Verhältnis zu der Spannung erhöht, die an jedes Pixel angelegt wird. Dadurch wird insgesamt Licht mit einem Kontrast, der von den Bildsignalen S1, S2, ..., und Sn abhängig ist, von der elektrooptischen Vorrichtung ausgestrahlt.
Um einen Austritt der gehaltenen Bildsignale S1, S2, ..., und Sn zu verhindern, sind Speicherkondensatoren 70 jeweils parallel zu entsprechenden Flüssigkristallkondensatoren angeordnet, die zwischen den Pixelelektroden 9a und der Gegenelektrode angeordnet sind. Die Speicherkondensatoren 70 sind jeweils neben den entsprechenden Abtastleitungen 11a angeordnet und enthalten jeweils Kondensatorelektroden mit konstantem Potenzial und Kondensatorelektroden 300, die an eine Energieversorgung mit konstanter Spannung angeschlossen sind.
Eine tatsächliche Konfiguration der elektrooptischen Vorrichtung ist in der Folge unter Bezugnahme auf 2 bis 4 beschrieben. In der elektrooptischen Vorrichtung kann der zuvor beschriebene Schaltungsbetrieb unter Verwendung der Datenleitungen 6a, Abtastleitungen 11a, Gate-Elektroden und TFTs 30 erreicht werden.
Unter Bezugnahme auf 2 ist eine Mehrzahl der Pixelelektroden 9a (die Kontur ist durch eine Punktlinie angegeben) auf einem TFT-Array-Substrat 10 in einer Matrix angeordnet. Die Datenleitungen 6a und Abtastleitungen 11a erstrecken sich entlang den vertikalen beziehungsweise horizontalen Grenzen zwischen den Pixelelektroden 9a. Die Datenleitungen 6a haben eine Schichtstruktur, die einen Aluminiumfilm und dergleichen enthält, wie in der Folge beschrieben ist. Die Abtastleitungen 11a umfassen zum Beispiel einen leitenden Polysiliziumfilm oder dergleichen. Die Abtastleitungen 11a sind jeweils elektrisch an entspre chende Gate-Elektroden 3a angeschlossen, die den Kanalregionen 1a' der entsprechenden Halbleiterschichten 1a zugewandt sind, wobei die Kanalregionen 1a' durch die diagonal nach rechts oben verlaufenden Linien in der Figur angegeben sind. Die Gate-Elektroden 3a sind jeweils in den entsprechenden Abtastleitungen 11a enthalten. Die TFTs 30 zum Umschalten der Pixel sind jeweils an den entsprechenden Schnittpunkten der Gate-Elektroden 3a und der Datenleitungen 6a angeordnet und jeder enthält die entsprechenden Gate-Elektroden 3a, die in den Abtastleitungen 11a enthalten sind, die den Kanalregionen 1a' zugewandt sind. Das heißt, die TFTs 30 (mit Ausnahme der Gate-Elektroden 3a) sind jeweils zwischen den entsprechenden Gate-Elektroden 3a und den Abtastleitungen 11a angeordnet.
Anschließend enthält unter Bezugnahme auf 4, die eine Schnittansicht entlang der Linie A-A' von 2 ist, die elektrooptische Vorrichtung das TFT-Array-Substrat 10, das zum Beispiel aus Quarz, Glas oder Silizium besteht, und ein Gegensubstrat 20, das dem TFT-Array-Substrat 10 zugewandt ist, und zum Beispiel aus Glas oder Silizium besteht.
Wie in 4 dargestellt ist, sind die Pixelelektroden 9a auf dem TFT-Array-Substrat 10 angeordnet, und eine erste Ausrichtungsschicht 16, die durch einen vorbestimmten Prozess behandelt wird, wie einen Reibprozess, wird auf den Pixelelektroden 9a aufgebracht. Die Pixelelektroden 9a umfassen zum Beispiel einen transparenten leitenden Film, wie einen ITO-Film. Andererseits ist eine Gegenelektrode 21 über der gesamten Oberfläche des Gegensubstrats 20 angeordnet, und eine zweite Ausrichtungsschicht 22, die durch einen vorbestimmten Prozess behandelt wird, wie einen Reibprozess, wird unter der Gegenelektrode 21 angebracht. Die Gegenelektrode 21, umfasst, ähnlich wie die Pixelelektroden 9a zum Beispiel einen transparenten leitenden Film, wie einen ITO-Film. Die erste und zweite Ausrichtungs schicht 16 und 22 enthalten zum Beispiel ein transparentes organisches Material, wie Polyimid.
In einem Raum zwischen dem TFT-Array-Substrat 10 und dem Gegensubstrat 20, das dem TFT-Array-Substrat 10 zugewandt ist, sind elektrooptische Substanzen, wie Flüssigkristall, umgeben von einem Abdichtungselement 52 (siehe 8 und 9), das in der Folge beschrieben wird, eingeschlossen, um eine Flüssigkristallschicht 50 zu bilden. Die Flüssigkristallschicht 50 nimmt einen vorbestimmten Ausrichtungszustand aufgrund der ersten und zweiten Ausrichtungsschichten 16 und 22 an, wenn von den Pixelelektroden 9a kein elektrisches Feld an die Flüssigkristallschicht 50 angelegt wird. Die Flüssigkristallschicht 50 enthält elektrooptische Substanzen, die zum Beispiel eine oder mehr Spezies von nematischen Flüssigkristallen enthalten. Das Abdichtungselement 52 wird zur Verbindung des TFT-Array-Substrats 10 mit dem Gegensubstrat 20 verwendet und wird an deren Peripherie angebracht. Das Abdichtungselement 52 enthält ein Haftmittel, wie ein fotohärtbares Harz oder ein wärmehärtendes Harz, und Abstandshalter, wie Glasfasern oder Glaskügelchen, um einen vorbestimmten Abstand zwischen den Substraten bereitzustellen.
Andererseits sind, zusätzlich zu den Pixelelektroden 9 und der ersten Ausrichtungsschicht 16, verschiedene Komponenten auf dem TFT-Array-Substrat 10 gestapelt bereitgestellt, wodurch eine Schichtstruktur entsteht. Unter Bezugnahme auf 4 hat die Schichtstruktur eine erste Ebene, die die Abtastleitungen 11a enthält, eine zweite Ebene, die die TFTs 30 enthält, die die Gate-Elektroden 3a und dergleichen enthalten, eine dritte Ebene, die die Speicherkondensatoren 70 enthält, eine vierte Ebene, die die Datenleitungen 6a und dergleichen enthält, einen fünfte Ebene, die die eine Abschirmungsschicht 400 und dergleichen enthält, eine sechste (oberste) Ebene, die die Pixelelektroden 9a, die erste Ausrichtungsschicht 16 und dergleichen enthält, die in dieser Reihenfolge vom Boden aus angeordnet sind. Ferner ist eine Basisisolierschicht 12 zwischen der ersten und zweiten Ebene angeordnet, eine erste Zwischenisolierschicht 41 ist zwischen der zweiten und dritten Ebene angeordnet, eine zweite Zwischenisolierschicht 42 ist zwischen der dritten und vierten Ebene angeordnet, eine dritte Zwischenisolierschicht 43 ist zwischen der vierten und fünften Ebene angeordnet, und eine vierte Zwischenisolierschicht 44 ist zwischen der fünften und sechsten Ebene angeordnet, um zu verhindern, dass die obengenannten Komponenten kurzgeschlossen werden. Diese Isolierschichten 12, 41, 42 und 43 haben auch Kontaktlöcher für einen elektrischen Anschluss zum Beispiel der Datenleitungen 6a an stark dotierte Source-Regionen 1d, die in den Halbleiterschichten 1a der TFTs 30 angeordnet sind. Diese gestapelten Komponenten sind in der Folge beginnend vom Boden beschrieben.
Zunächst enthält die erste Ebene die Abtastleitungen 11a, die eine Einzelmetallsubstanz, Legierung, Metallsilicid oder Polysilicid umfasst, einschließlich mindestens eines von Metallen mit hohem Schmelzpunkt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Titan (Ti), Chrom (Cr), Wolfram (W), Tantal (Ta) und Molybdän (Mo); eine gestapelte Schicht davon, leitendes Polysilizium oder dergleichen. Die Abtastleitungen 11a sind parallel zu der x-Achse von 2 in einem streifenförmigen Muster angeordnet, wenn sie von oben betrachtet werden. Insbesondere hat jede Abtastleitung 11a einen Hauptabschnitt, der sich parallel zu der x-Achse erstreckt, und vorstehende Abschnitte, die sich parallel zu der y-Achse erstrecken, die parallel zu den Datenleitungen 6a und der Abschirmungsschicht 400 liegt, wie in 2 dargestellt ist. Die vorstehenden Abschnitte, die von den Abtastleitungen 11a vorstehen, die nebeneinander liegen, sind nicht miteinander verbunden; somit sind die Abtastleitungen 11a voneinander isoliert.
Somit hat jede Abtastleitung 11a eine Funktion, die TFTs 30, die in derselben Reihe angeordnet sind, gleichzeitig ein- oder auszuschalten. Da sich die Abtastleitungen 11a so erstrecken, dass sie Regionen füllen, in welchen keine Pixelelektroden 9a angeordnet sind, haben ferner die Abtastleitungen 11a eine Funktion, Licht, das von den unteren Oberflächen der TFTs 30 einfällt, zu blockieren. Dadurch wird die Erzeugung von Fotoleckströmen in den Halbleiterschichten 1a der TFTs 30 verhindert; somit kann ein Bild hoher Qualität ohne Flimmern angezeigt werden. Wenn die Abtastleitungen 11a leitendes Polysilizium umfassen, haben die Abtastleitungen 11a eine Funktion zur Absorption von Licht.
Die zweite Ebene enthält dann die TFTs 30 mit den Gate-Elektroden 3a. Unter Bezugnahme auf 4 haben die TFTs 30 eine leicht dotierte Drain- (LDD) Struktur und jeder enthält die entsprechenden Gate-Elektroden 3a, die entsprechenden Halbleiterschichten 1a, die entsprechenden Isolierschichten 2 zum Isolieren der Gate-Elektroden 3a von den Halbleiterschichten 1a. Die Halbleiterschichten 1a enthalten jeweils die entsprechenden Kanalregionen 1a', die zum Beispiel aus einem Polysiliziumfilm bestehen, die leicht dotierten Source-Regionen 1b, leicht dotierten Drain-Regionen 1c, stark dotierten Source-Regionen 1d und stark dotierten Drain-Regionen 1e. In den Kanalregionen 1a' werden Kanäle gebildet, wenn elektrische Felder von den Gate-Elektroden 3a angelegt werden.
Insbesondere enthält in dieser Ausführungsform die zweite Ebene des Weiteren untere Verbindungselektroden 719, die unter Verwendung desselben Films wie jenem zum Bilden der Gate-Elektroden 3a gebildet sind. Unter Bezugnahme auf 2 sind die unteren Verbindungselektroden 719 jeweils an im Wesentlichen der entsprechenden Mitte einer Seite der Pixelelektroden 9a angeordnet, so dass sie ein punktförmiges Muster haben. Da die unteren Verbindungselektroden 719 unter Verwendung desselben Films wie jenem zum Bilden der Gate-Elektroden 3a gebildet sind, enthalten die unteren Verbindungselektroden 719 leitendes Polysilizium oder dergleichen, wenn die Gate-Elektroden 3a leitendes Polysilizium oder dergleichen enthalten.
Die TFTs 30 haben vorzugsweise die LDD-Struktur, wie in 4 dargestellt ist. Die TFTs 30 können jedoch eine Offset-Struktur ohne Implantieren von Störstellen in die leicht dotierten Source-Regionen 1b und die leicht dotierten Drain-Regionen 1c aufweisen, oder können eine selbstausgerichtete Struktur mit stark dotierten Source-Regionen und stark dotierten Drain-Regionen aufweisen, die selbstausrichtend gebildet sind, indem Störstellen in Regionen der Halbleiterschichten 1a bei einer hohen Dosis unter Verwendung der Gate-Elektroden 3a als Masken implantiert werden. Fernerhaben in dieser Ausführungsform die TFTs 30 eine Einzel-Gate-Struktur, in der nur eine Gate-Elektrode 3a zwischen jeder stark dotierten Source-Region 1d und stark dotierten Drain-Region 1e angeordnet ist. Die TFTs 30 können jedoch eine doppelte oder mehrfache Gate-Struktur aufweisen, wobei zwei oder mehr Gate-Elektroden 3a zwischen diesen Regionen angeordnet sind. Wenn die TFTs 30 die obengenannte doppelte Gate-Struktur oder dreifache oder mehrfache Gate-Struktur haben, kann verhindert werden, dass Ströme an Verbindungsstellen von Kanälen und Source- oder Drain-Regionen lecken, wodurch der Strom, der während der Ausschaltperiode verbraucht wird, verringert werden kann.
Ferner können die Halbleiterschichten 1a, die in den TFTs 30 enthalten sind, Einzelkristall- oder Nicht-Einzelkristallschichten sein. Ein bekannter Prozess, wie ein Plattierprozess, kann zur Bildung solcher Einzelkristallschichten verwendet werden. Wenn die Halbleiterschichten 1a die Einzelkristallschichten sind, kann die Leistung von peripheren Schaltungen erhöht werden.
Die Basisisolierschicht 12, die zum Beispiel Siliziumoxid oder dergleichen enthält, ist zwischen den Abtastleitungen 11a und den darüber angeordneten TFTs 30 angeordnet. Die Basisisolierschicht 12 isoliert die TFTs 30 von den Abtastleitungen 11a. Ferner verhindert die Basisisolierschicht 12, dass Eigenschaften der TFTs 30 zum Umschalten der Pixel aufgrund der Oberflächenrauheit des TFT-Array-Substrats 10 verschlechtert werden, die durch Oberflächenpolieren und Kontaminanten verursacht werden, die nach der Reinigung zurückbleiben, da die Basisisolierschicht 12 über dem TFT-Array-Substrat 10 liegt.
Die Basisisolierschicht 12 hat Schlitze 12cv, die an beiden Seiten jeder Halbleiterschicht 1a angeordnet sind, wenn diese von oben betrachtet wird, die als Kontaktlöcher dienen. Die Schlitze 12cv haben dieselbe Länge und Breite wie die Kanäle der Halbleiterschichten 1a oder eine größere Länge als die Kanäle, wobei sich die Halbleiterschichten 1a entlang der Datenleitungen 6a erstrecken, wie in der Folge beschrieben. Die Gate-Elektroden 3a, die über den Schlitzen 12cv angeordnet sind, haben vertiefte Abschnitte, die an ihrer unteren Seite angeordnet sind und den Schlitzen 12cv entsprechen. Die Gate-Elektroden 3a haben Seitenwände 3b, die sich von diesen erstrecken, da die Seitenwände 3b monolithisch mit den Gate-Elektroden 3a derart gebildet sind, dass die Schlitze 12cv mit demselben Material wie jenem zur Bildung der Gate-Elektroden 3a gefüllt sind. Wie in 2 dargestellt ist, sind somit die Seiten jeder Halbleiterschicht 1a der TFTs 30 jeweils mit den entsprechenden Seitenwänden 3b bedeckt, und daher wird zumindest an diesen Abschnitten verhindert, dass Licht eindringt.
Die Seitenwände 3b füllen die entsprechenden Schlitze 12cv aus und die unteren Enden der Seitenwände 3b stehen mit den Abtastleitungen 11a in Kontakt. Da die externen Elektroden 11 in einem streifenförmigen Muster, wie zuvor beschrieben, angeordnet sind, haben die Gate-Elektroden 3a und die Abtastleitungen 11a, die in derselben Reihe angeordnet sind, immer dasselbe Potenzial.
In der vorliegenden Erfindung können zusätzliche Abtastleitungen, die die Gate-Elektroden 3a enthalten, parallel zu den Abtastleitungen 11a angeordnet sein. In dieser Konfiguration bilden die Abtastleitungen 11a und die zusätzlichen Abtastleitungen eine redundante Verdrahtungsstruktur.
Selbst wenn daher einige der Abtastleitungen 11a Defekte haben und daher eine normale Leitfähigkeit nicht zur Verfügung steht, können die TFTs 30 durch die zusätzlichen Abtastleitungen, die in derselben Reihe wie die Abtastleitungen 11a angeordnet sind, normal gesteuert werden, solange die zusätzlichen Abtastleitungen keine Defekte haben.
Die dritte Ebene enthält die Speicherkondensatoren 70. Die Speicherkondensatoren 70 enthalten jeweils entsprechende untere Elektroden 71, die als Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial dienen, die entsprechenden Kondensatorelektroden 300, die als Kondensatorelektroden mit konstantem Potenzial dienen, und entsprechende dielektrische Schichten 75, die jeweils zwischen den entsprechenden unteren Elektroden 71 und Kondensatorelektroden 300 angeordnet sind. Die unteren Elektroden 71 sind jeweils den entsprechenden Kondensatorelektroden 300 zugewandt und sind jeweils an die entsprechenden stark dotierten Drain-Regionen 1e und Pixelelektroden 9a der TFTs 30 angeschlossen. Gemäß den Speicherkondensatoren 70 können die Potenzialhalteeigenschaften der Pixelelektroden 9a stark verbessert werden. Unter Bezugnahme auf 2 erstrecken sich die Speicherkondensatoren 70 dieser Ausführungsform nicht zu den lichtdurchlässigen Regionen, die im Wesentlichen lichtdurchlässigen Regionen entsprechen, das heißt, die Speicherkondensatoren 70 sind in Lichtabschirmungsregionen so angeordnet, dass diese elektrooptische Vorrichtung insgesamt ein relativ großes Aperturverhältnis und haben und somit hellere Bilder anzeigen kann.
Insbesondere umfassen die unteren Elektroden 71 einen leitenden Polysiliziumfilm und dienen als Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial. Die unteren Elektroden 71 können jedoch einen einlagigen Film oder einen mehrlagigen Film umfassen, der ein Metall oder eine Legierung enthält. Die unteren Elektroden 71 dienen nicht nur als Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial, sondern verbinden jeweils auch die entsprechenden Pixelelektroden 9a elektrisch mit den entsprechenden stark dotierten Drain-Regionen 1e der TFTs 30. Diese Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die obengenannte elektrische Verbindung über die unteren Verbindungselektroden 719 hergestellt wird. Dieses Merkmal ist in der Folge beschrieben.
Die Kondensatorelektroden 300 dienen als Kondensatorelektroden mit konstantem Potenzial der Speicherkondensatoren 70. In dieser Ausführungsform sind die Kondensatorelektroden 300 elektrisch an die Abschirmungsschicht 400 mit konstantem Potenzial angeschlossen, so dass die Kondensatorelektroden 300 ein konstantes Potenzial haben können.
Insbesondere sind in dieser Ausführungsform die Kondensatorelektroden 300 auf dem TFT-Array-Substrat 10 in einem punktförmigen Muster angeordnet, so dass die Kondensatorelektroden 300 den Pixeln entsprechen. Die unteren Elektroden 71 haben im Wesentlichen dieselbe Form wie die Kondensatorelektroden 300.
Somit nehmen die Speicherkondensatoren 70 dieser Ausführungsform keinen unnötig großen Raum ein, das heißt, senken das Pixelaperturverhältnis nicht, während die Speicherkondensatoren 70 eine optimale Kapazität unter den obengenannten Umständen haben. Das heißt, die Speicherkondensatoren 70 dieser Ausführungsform nehmen einen kleineren Raum ein, haben aber eine größere Kapazität.
Insbesondere, wie in 4 dargestellt ist, haben die Kondensatorelektroden 300 eine Fläche, die etwas größer als jene der unteren Elektroden 71 ist, das heißt, die Kondensatorelektroden 300 bedecken jeweils die entsprechenden unteren Elektroden 71. Wie aus der Figur erkennbar ist, können gemäß dieser Konfiguration Seiten der Kondensatorelektroden 300 und der unteren Elektroden 71 als Kondensatoren verwendet werden (siehe eine linke Region jedes Speicherkondensators 70, wie in 4 dargestellt ist), wodurch die Kapazität erhöht wird. Zwischen diesen tritt kaum ein Kurzschluss ein. Von diesem Standpunkt aus ist es zur Vergrößerung der Fläche der Seiten auch effektiv, dass zum Beispiel die unteren Elektroden 71 eine relativ große Dicke haben.
Unter Bezugnahme auf 4 bestehen die dielektrischen Schichten 75 aus einem relativ dünnen Siliziumnitrid- oder Siliziumdioxidfilm, wie einem Hochtemperaturoxid- (HTO) oder Niedertemperaturoxid- (LTO) Film mit einer Dicke von zum Beispiel 5 bis 20 nm. Zur Erhöhung der Kapazität der Speicherkondensatoren 70 ist bevorzugt, die Dicke der dielektrischen Schichten 75 zu verringern, solange die Zuverlässigkeit der dielektrischen Schichten 75 erhalten wird. Wie in 4 dargestellt ist, haben insbesondere in dieser Ausführungsform die dielektrischen Schichten 75 eine doppellagige Struktur, die eine Siliziumdioxid-Subschicht 75a als untere Schicht und eine Siliziumnitrid-Subschicht 75b als obere Schicht enthält. Die Siliziumnitrid-Sub-Schichten 75b, die obere Sub-Schichten sind, haben eine etwas größere Größe als die unteren Elektroden 71, die als Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial dienen, und sind jeweils in den Lichtabschirmungsregionen (Nicht-Aperturregionen) angeordnet. Gemäß einer solchen Konfiguration können die Speicherkondensatoren 70 eine große Kapazität aufgrund des Vorhandenseins der Siliziumnitrid-Sub-Schichten 75b mit einer relativ großen dielektrischen Konstante aufweisen, und dennoch wird die dielektrische Stärke der Speicherkondensatoren 70 wegen des Vorhandenseins der Siliziumdioxid-Sub-Schicht 75a nicht gesenkt. Da die dielektrischen Schichten 75 eine solche doppellagige Struktur aufweisen, können die zwei obengenannten, einander widersprechenden Vorteile erreicht werden. Die Siliziumnitrid-Sub-Schichten 75b, die gefärbt werden können, haben eine etwas größere Größe als die unteren Elektroden 71 und sind nicht in den lichtdurchlässigen Regionen angeordnet. Das heißt, die Siliziumnitrid-Sub-Schichten 75b sind in den Lichtabschirmungsregionen angeordnet, wodurch verhindert wird, dass die Durchlässigkeit abnimmt. Ferner verhindern die Siliziumnitrid-Sub-Schichten 75b, dass Wasser in die TFTs 30 eindringt. Dadurch wird in dieser Ausführungsform verhindert, dass die Schwellenspannung der TFTs 30 erhöht wird, und daher kann die elektrooptische Vorrichtung über eine lange Periode betrieben werden. In dieser Ausführungsform haben die dielektrischen Schichten 75 eine doppellagige Struktur. Die dielektrischen Schichten 75 können jedoch eine dreilagige oder mehrlagige Struktur aufweisen, einschließlich zum Beispiel Siliziumdioxid-Sub-Schichten und einer dazwischen angeordneten Siliziumnitrid-Sub-Schicht, falls angemessen.
Die erste Zwischenisolierschicht 41 ist auf den TFTs 30 oder den Gate-Elektroden 3a und den unteren Verbindungselektroden 719 und unter den Speicherkondensatoren 70 angeordnet. Die erste Zwischenisolierschicht 41 umfasst Silicatglas, wie undotiertes Silicatglas (NSG), Phosphorsilicatglas (PSG), Borsilicatglas (BSG) oder Borphosphorsilicatglas (BPSG); Siliziumnitrid; oder Siliziumdioxid. Die erste Zwischenisolierschicht 41, die hierin verwendet wird, enthält vorzugsweise NSG. Die erste Zwischenisolierschicht 41 hat erste Kontaktlöcher 81, die sich durch sie hindurch erstrecken, wobei jedes die entsprechende stark dotierte Source-Region 1d der TFTs 30 mit der entsprechenden Datenleitungen 6a, wie in der Folge beschrieben, elektrisch verbindet, wobei sich die ersten Kontaktlöcher 81 weiter durch die zweite Zwischenisolierschicht 42 erstrecken. Die erste Zwischenisolierschicht 41 hat auch zweite Kontaktlöcher 83, die jeweils die entsprechende stark dotierten Drain-Regionen 1e der TFTs 30 mit den entsprechenden unteren Elektroden 71 der Speicherkondensatoren 70 elektrisch verbinden.
Die erste Zwischenisolierschicht 41 hat ferner dritte Kontaktlöcher 881, die sich durch sie hindurch erstrecken, die jeweils die entsprechenden unteren Elektroden 71, die die Elektroden mit Pixelpotenzial der Speicherkondensatoren 70 sind, mit entsprechenden unteren Verbindungselektroden 719 elektrisch verbinden. Die erste Zwischenisolierschicht 41 hat des Weiteren vierte Kontaktlöcher 882, die sich durch die zweite Zwischenisolierschicht erstrecken, die in der Folge beschrieben sind, um jeweils die entsprechenden unteren Verbindungselektroden 719 mit zweiten Verbindungselektrode 6a2 elektrisch zu verbinden, die in der Folge beschrieben sind.
Die dielektrischen Schichten 75 sind nicht in Regionen angeordnet, in welchen die ersten Kontaktlöcher 81 und vierten Kontaktlöcher 882 von den obengenannten vier Arten von Kontaktlöchern angeordnet sind, das heißt, Aperturregionen sind an den entsprechenden dielektrischen Schichten 75 angeordnet. Der Grund ist, dass die ersten Kontaktlöcher 81 jeweils für die elektrische Verbindung der entsprechenden stark dotierten Source-Regionen 1d mit den entsprechenden Datenleitungen 6a verwendet werden müssen, und die vierten Kontaktlöcher 882 sich durch die erste und zweite Zwischenisolierschicht 41 und 42 erstrecken müssen. Wenn solche Aperturen in den dielektrischen Schichten 75 bereitgestellt sind, kann, wenn eine Hydrobehandlung an den Halbleiterschichten 1a der TFTs 30 ausgeführt wird, Wasserstoff durch die Aperturen leicht an die Halbleiterschichten 1a abgegeben werden.
In dieser Ausführungsform kann die erste Zwischenisolierschicht 41 bei etwa 1000°C beheizt werden, wodurch Ionen aktiviert werden, die in Polysiliziumfilmen implantiert sind, die in den Halbleiterschichten 1a oder Gate-Elektroden 3a enthalten sind.
Die vierte Ebene, die auf der dritten Ebene angeordnet ist, enthält die Datenleitungen 6a. Die Datenleitungen 6a sind in einem streifenförmigen Muster so angeordnet, dass sie sich in dieselbe Richtung wie die Halbleiterschichten 1a erstrecken, das heißt, parallel zu der y-Achse in 2. Unter Bezugnahme auf 4 hat jede Datenleitung 6a eine dreilagige Struktur, die aus einem Aluminiumfilm (siehe 41A in 4), einem Titannitridfilm (siehe 41TN in 4) und einem Siliziumnitridfilm (siehe 401 in 1) besteht, die in dieser Reihenfolge von der unteren Seite angeordnet sind. Der Siliziumnitridfilm 401 hat eine etwas größere Größe als der Titannitridfilm 41TN und der Aluminiumfilm 41A, so dass er den Titannitridfilm 41TN und den Aluminiumfilm 41A bedeckt. Da die Datenleitungen 6a Aluminium mit einem relativ geringen Widerstand enthalten, können Bildsignale reibungslos zu den TFTs 30 und den Pixelelektroden 9a übertragen werden. Da ferner die Datenleitungen 6a die Siliziumnitridfilme 401 mit einer relativ ausgezeichneten Funktion zum Blockieren eines Wassereintritts enthalten, können die Feuchtigkeitsbeständigkeitseigenschaften der TFTs 30 verbessert werden, wodurch eine lange Lebensdauer der TFTs 30 erreicht wird. Die Siliziumnitridfilme 401 werden vorzugsweise durch einen Plasma-CVD-Prozess gebildet.
Die vierte Ebene enthält des Weiteren erste Verbindungselektroden 6a1 und zweite Verbindungselektroden 6a2, wobei die ersten und zweiten Verbindungselektroden 6a1 und 6a2 unter Verwendung desselben Films wie jenem zur Bildung der Datenleitungen 6a gebildet werden. Unter Bezugnahme auf 2 sind die ersten und zweiten Verbindungselektrode 6a1 und 6a2 nicht kontinuierlich mit den entsprechenden Datenleitungen 6a gebildet, wenn sie von oben betrachtet werden, das heißt, diese Komponenten sind in unabhängigen Mustern angeordnet. In einer linken Fläche von 2 sind jede Datenleitung 6a, erste Verbindungselektrode 6a1 und zweite Verbindungselektrode 6a2 in dieser Reihenfolge von links angeordnet, wobei die erste Verbindungselektrode 6a1 im Wesentlichen eine rechteckige Form hat und die zweite Verbindungselektrode 6a2 im Wesentlichen eine rechteckige Form hat und eine Fläche, die etwas größer als jene der ersten Verbindungselektrode 6a1 ist. Die erste und zweite Verbindungselektrode 6a1 und 6a2 werden in demselben Schritt wie jenem zur Bildung der Datenleitungen 6a gebildet, und haben daher die dreilagige Struktur, die jeweils aus einem Aluminiumfilm 41A, Titannitridfilm 41TN und Plasmasiliziumnitridfilm 401 besteht, die in dieser Reihenfolge von der untersten Schicht aus angeordnet sind.
Die Plasmasiliziumnitridfilme 401 haben eine etwas größere Größe als die Titannitridfilme 41TN und Aluminiumfilme 41A, so dass die entsprechenden Titannitridfilme 41TN und Aluminiumfilme 41A bedeckt sind. Die Plasmasiliziumnitridfilme 401 dienen als Sperrmetallfilme, die verhindern, das die ersten und zweiten Verbindungselektroden 61 und 6a2 penetriert werden, wenn die fünften und sechsten Kontaktlöcher 803 und 804 in der dritten Zwischenisolierschicht 43 durch ein Ätzverfahren gebildet werden.
Da ferner die Plasmasiliziumnitridfilme 401 jeweils an der Oberseite der entsprechenden ersten Verbindungselektroden 6a1 und zweiten Verbindungselektroden 6a2 angeordnet sind und eine Funktion zum Blockieren eines Wassereintritts haben, können die Feuchtigkeitsbeständigkeitseigenschaften der TFTs 30 verbessert werden, wodurch eine lange Lebens dauer der TFTs 30 erreicht wird. Die Siliziumnitridfilme 401 werden vorzugsweise durch einen Plasma-CVD-Prozess gebildet.
Die zweite Zwischenisolierschicht 42 wird auf den Speicherkondensatoren 70 aufgebracht und liegt unter den Datenleitungen 6a. Die zweite Zwischenisolierschicht 42 enthält Silicatglas, wie NSG, PSG, BSG oder BPSG; Siliziumnitrid; oder Siliziumdioxid. Die zweite Zwischenisolierschicht 42, die hierin verwendet wird, wird vorzugsweise durch einen Plasma-CVD-Prozess unter Verwendung von TEOS-Gas gebildet. Die zweite Zwischenisolierschicht 42 hat die ersten Kontaktlöcher 81, die sich durch sie hindurch erstrecken, um jeweils die entsprechenden stark dotierten Source-Regionen 1d der TFTs 30 mit den entsprechenden Datenleitungen 6a elektrisch zu verbinden. Die zweite Zwischenisolierschicht 42 hat des Weiteren siebente Kontaktlöcher 801, die sich durch sie hindurch erstrecken, um jeweils die entsprechenden ersten Verbindungselektroden 6a1 mit den entsprechenden Kondensatorelektroden 300, die als die oberen Elektroden der Speicherkondensatoren 70 dienen, elektrisch zu verbinden. Ferner hat die zweite Zwischenisolierschicht 42 die vierten Kontaktlöcher 882, die sich durch sie hindurch erstrecken, um jeweils die entsprechenden unteren Verbindungselektroden 719 mit den entsprechenden zweiten Verbindungselektroden 6a2 elektrisch zu verbinden.
Die fünfte Ebene, die auf der vierten Ebene angeordnet ist, enthält die Abschirmungsschicht 400. Unter Bezugnahme auf 2 und 3 weist die Abschirmungsschicht 400 ein Gittermuster auf und erstreckt sich parallel zu der x- und y-Achse. Die Abschnitte der Abschirmungsschicht 400, die sich parallel zu der y-Achse erstrecken, sind insbesondere so gebildet, dass sie eine größere Breite als die Datenleitungen 6a haben und die Datenleitungen 6a bedecken. Die Abschnitte der Abschirmungsschicht 400, die sich parallel zu der x-Achse erstrecken, haben entsprechende Kerben, die jeweils nahe der Mitte einer Seite jeder Pixelelektrode 9a angeordnet sind, um Regionen zur Bildung dritter Verbindungselektroden 402 zu sichern, die in der Folge beschrieben sind.
Ferner sind im Wesentlichen dreieckige Abschnitte an entsprechenden Ecken jedes Schnittpunkts der Abschirmungsschichtabschnitte angeordnet, die sich parallel zu der x- und y-Achse in 2 und 3 erstrecken. Da die Abschirmungsschicht 400 die im Wesentlichen dreieckigen Abschnitte aufweist, kann Licht sicher am Eindringen in die Halbleiterschichten 1a der TFTs 30 gehindert werden. Das heißt, Licht, das auf die Halbleiterschichten 1a von einer diagonalen nach oben verlaufenden Richtung fällt, wird von den dreieckigen Abschnitten reflektiert und absorbiert, so dass es die Halbleiterschichten 1a nicht erreicht. Somit wird die Erzeugung von Fotoleckströmen verhindert, wodurch ein Bild hoher Qualität ohne Flimmern angezeigt werden kann.
Die Abschirmungsschicht 400 erstreckt sich von der Bildanzeigeregion 10a mit den Pixelelektroden 9a darin zu den peripheren Bereichen. Die Abschirmungsschicht 400 ist elektrisch an eine Energiequelle mit konstantem Potenzial angeschlossen, so dass sie ein konstantes Potenzial hat. Die "Energiequelle mit konstantem Potenzial" kann eine positive oder negative Energiequelle mit konstantem Potenzial sein, die elektrisch an eine Datenleitungstreiberschaltung 101 angeschlossen ist, oder eine andere Energiequelle mit konstantem Potenzial, die elektrisch an die Gegenelektrode 21 auf dem Gegensubstrat 20 angeschlossen ist.
Da die Abschirmungsschicht 400 so gebildet ist, dass sie die Datenleitungen 6a vollständig bedeckt, wie in 3 dargestellt ist, und auf diese Weise ein konstantes Potenzial hat, kann ein Einfluss der Kapazitätskopplung, die zwischen den Datenleitungen 6a und den Pixelelektroden 9a auftritt, beseitigt werden. Das heißt, eine Schwankung des Potenzials der Pixelelektroden 9a in Übereinstimmung mit der Stromzufuhr zu den Datenleitungen 6a kann verhindert werden, und somit kann verhindert werden, dass eine unregelmäßige Anzeige entlang den Datenleitungen 6a auf einem Schirm gebildet wird. Da die Abschirmungsschicht 400 insbesondere in dieser Ausführungsform ein Gittermuster hat, kann eine unerwünschte Kapazitätskopplung in Regionen verhindert werden, in welchen sich die Abtastleitungen 11a erstrecken.
Ferner werden in der vierten Ebene dritte Verbindungselektroden 402, ein Beispiel für die hierin spezifizierten Verbindungselektroden, unter Verwendung desselben Films wie zur Bildung der Abschirmungsschicht 400 gebildet. Die dritten Verbindungselektroden 402 werden jeweils zur elektrischen Verbindung der entsprechenden zweiten Verbindungselektroden 6a2 mit den entsprechenden Pixelelektroden 9a durch achte Kontaktlöcher 89 verwendet, die in der Folge beschrieben sind. Die Abschirmungsschicht 400 ist nicht kontinuierlich mit den dritten Verbindungselektroden 402 gebildet, sondern von den dritten Verbindungselektroden 402 isoliert, wenn sie von oben betrachtet wird.
Andererseits haben die Abschirmungsschicht 400 und die dritten Verbindungselektroden 402 jeweils eine doppellagige Struktur, die einen unteren Aluminiumfilm und einen oberen Titannitridfilm enthalten, die in dieser Reihenfolge angeordnet sind. In den dritten Verbindungselektroden 402 sind die unteren Aluminiumfilme jeweils elektrisch an die entsprechenden zweiten Verbindungselektroden 6a2 angeschlossen, während die oberen Titannitridfilme jeweils elektrisch an die entsprechenden Pixelelektroden 9a angeschlossen sind, die ITO oder dergleichen enthalten. In dieser Konfiguration können die Titannitridfilme sicher insbesondere an die Pixelelektroden 9a angeschlossen werden. Wenn im Gegensatz dazu jeder Aluminiumfilm direkt an jede Pixelelektrode 9a angeschlossen ist, die ITO enthält, tritt eine galvanische Korrosion dazwischen auf, und eine elektrische Verbindung kann nicht sicher dazwischen hergestellt werden, da der Aluminiumfilm bricht oder eine Isolierung durch die Bildung von Aluminiumoxid auftritt. Da in dieser Ausführungsform die dritten Verbindungselektroden 402 sicher an die Pixelelektroden 9a wie zuvor beschrieben angeschlossen werden können, ist es möglich, eine Spannung korrekt an die Pixelelektroden 9a anzulegen oder die Potenzialhalteeigenschaften der Pixelelektroden 9a zufriedenstellend zu halten.
Da ferner die Abschirmungsschicht 400 und die dritten Verbindungselektroden 402 Aluminium mit einer relativ ausgezeichneten lichtreflektierenden Eigenschaft und Titannitrid mit einer relativ ausgezeichneten lichtabsorbierenden Eigenschaft enthalten, können die Abschirmungsschicht 400 und die dritten Verbindungselektroden 402 als Lichtabschirmungsschichten dienen. Das heißt, gemäß dieser Konfiguration kann Licht, das auf die Halbleiterschichten 1a der TFTs 30 fällt (siehe 4) über den Halbleiterschichten 1a der TFTs 30 blockiert werden. In den obengenannten Kondensatorelektroden 300 und Datenleitungen 6a können dieselbe Vorteile wie dieser erhalten werden. In dieser Ausführungsform bilden die Abschirmungsschicht 400, die dritten Verbindungselektroden 402, die Kondensatorelektroden 300 und Datenleitungen 6a Teil der Schichtstruktur, die auf dem TFT-Array-Substrat 10 angeordnet ist, und können als obere Lichtabschirmungsschichten zum Abschirmen der TFTs 30 gegen Licht dienen, das von der oberen Seite eindringt. Die oberen Lichtabschirmungsschichten können als "eingebaute Lichtabschirmungsschichten" bezeichnet werden, da die Abschirmungsschicht 400, die dritten Verbindungselektroden 402, die Kondensatorelektroden 300 und die Datenleitungen 6a Komponenten der Schichtstruktur sind. Übrigens enthalten gemäß diesem Konzept die "oberen Lichtabschirmungsschichten" oder die "eingebauten Lichtabschir mungsschichten" auch die Gate-Elektroden 3a und unteren Elektroden 71 zusätzlich zu den obengenannten Komponenten. Unter der weitesten Definition kann jede Komponente, die auf dem TFT-Array-Substrat 10 angeordnet ist, das aus einem opaken Material besteht, als "obere Lichtabschirmungsschicht" oder "eingebaute Lichtabschirmungsschicht" bezeichnet werden.
Die dritte Zwischenisolierschicht 43 ist auf den obengenannten Datenleitungen 6a angeordnet und unter der Abschirmungsschicht 400 angeordnet. Die dritte Zwischenisolierschicht 43 enthält Silicatglas, wie NSG, PSG, BSG oder BPSG; Siliziumnitrid; oder Siliziumdioxid. Die dritte Zwischenisolierschicht 43, die hierin verwendet wird, wird vorzugsweise durch einen Plasma-CVD-Prozess unter Verwendung von TEOS-Gas gebildet. Die dritte Zwischenisolierschicht 43 hat neunte Kontaktlöcher 803, die sich durch sie hindurch erstrecken, um die Abschirmungsschicht 400 elektrisch an die entsprechenden ersten Verbindungselektroden 6a1 anzuschließen, und sechste Kontaktlöcher 804, die sich durch sie hindurch erstrecken, um die entsprechenden dritten Verbindungselektroden 402 an die entsprechenden zweiten Verbindungselektroden 6a2 elektrisch anzuschließen.
Im Gegensatz zu der ersten Zwischenisolierschicht 41 braucht die zweite Zwischenisolierschicht 42 keiner Beheizung unterzogen werden, um die Spannung zu verringern, die in den Grenzflächen zwischen den Kondensatorelektroden 300 und der zweiten Zwischenisolierschicht 42 auftritt.
Schließlich sind in der sechsten Ebene die Pixelelektroden 9a in einer Matrix angeordnet und die erste Ausrichtungsschicht 16 ist darauf aufgebracht. Die vierte Zwischenisolierschicht 44 ist unter den Pixelelektroden 9a angeordnet. Die vierte Zwischenisolierschicht 44 enthält Silicatglas, wie NSG, PSG, BSG oder BPSG; Siliziumnitrid; oder Siliziumdioxid oder dergleichen und enthält vorzugsweise BPSG. Die vierte Zwischenisolierschicht 44 hat die achten Kontaktlöcher 89, die sich durch sie hindurch erstrecken, um die Pixelelektroden 9a jeweils elektrisch an die dritten Verbindungselektroden 402 anzuschließen. Insbesondere ist in dieser Ausführungsform die Oberfläche der vierten Zwischenisolierschicht 44 durch einen chemisch-mechanischen Polier(CMP) Prozess oder dergleichen geebnet, wodurch eine Fehlausrichtung der flüssigen Schicht 50 aufgrund von Stufen verringert werden kann, wobei die Stufen durch verschiedene Verdrahtungsleitungen und/oder Elemente verursacht werden, die unter der vierten Zwischenisolierschicht 44 angeordnet sind. Anstelle von oder zusätzlich zu einer solchen Ebnung der vierten Zwischenisolierschicht 44 können in mindestens einem von dem TFT-Array-Substrat 10, einer Basisisolierschicht 12, der ersten Zwischenisolierschicht 41, der zweiten Zwischenisolierschicht 42 und der dritten Zwischenisolierschicht 43 die TFTs 30 und Verdrahtungsleitungen, wie Datenleitungen 6a darin vergraben sein.
In dieser Ausführungsform ist die elektrooptische Vorrichtung mit den obengenannten Konfigurationen dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Ebene die unteren Verbindungselektroden 719 enthält, die unter Verwendung desselben Films gebildet sind, wie jenem zur Bildung der Gate-Elektroden 3a, und die unteren Elektroden 71 der Speicherkondensatoren 70, die in der dritten Ebene angeordnet sind, jeweils elektrisch an die entsprechenden Pixelelektroden 9a, die sich in der sechsten Ebene befinden, mit den entsprechenden unteren Verbindungselektroden 719 angeschlossen sind.
Wie zuvor beschrieben sind die unteren Elektroden 71 und die Pixelelektroden 9a elektrisch aneinander angeschlossen, wobei die unteren Verbindungselektroden 719 unter den unteren Elektroden 71 und den Pixelelektroden 9a angeordnet sind. Somit sind elektrische Kontakte der unteren Verbindungselektroden 719 und der unteren Elektroden 71, insbe sondere die elektrischen Kontakte der unteren Elektroden 71, unter den unteren Elektroden 71 angeordnet, wenn die Positionen der unteren Elektroden 71 betrachtet werden (siehe die dritten Kontaktlöcher 881, die in 4 dargestellt sind).
Da die elektrooptische Vorrichtung dieser Ausführungsform die obengenannte Konfiguration hat, können die in der Folge beschriebenen Vorteile erhalten werden. Solche Vorteile können durch einen Vergleich der vorliegenden elektrooptischen Vorrichtung mit einer vergleichenden elektrooptischen Vorrichtung klargestellt werden, die eine andere Konfiguration als die obengenannte Konfiguration hat. Der Vergleich wird in der Folge unter Bezugnahme auf 5 gemacht. 5 ist eine Schnittansicht, die die vergleichende elektrooptische Vorrichtung zeigt, die mit der vorliegenden elektrooptischen Vorrichtung verglichen wird, die in 4 dargestellt ist. Zur leichteren Beschreibung haben die in 5 dargestellten Komponenten, die jenen, die in 4 dargestellt sind, im Wesentlichen gleich sind, dieselben Bezugszeichen wie jene Komponenten, die in 4 dargestellt sind. Die vergleichende elektrooptische Vorrichtung wird einfach für den Vergleich mit der elektrooptischen Vorrichtung gemäß der zuvor beschriebenen Ausführungsform verwendet, und liegt im Umfang der vorliegenden Erfindung.
Zunächst werden unter Bezugnahme auf 4, wie zuvor beschrieben, die unteren Elektroden 71 und die unteren Verbindungselektroden 719 elektrisch miteinander durch die dritten Kontaktlöcher 881 verbunden, die sich durch die erste Zwischenisolierschicht 41 erstrecken, die zwischen den unteren Elektroden 71 und den unteren Verbindungselektroden 719 angeordnet ist. Somit liegen die elektrischen Kontakte der unteren Verbindungselektroden 719 und der unteren Elektroden 71 "unter" den unteren Elektroden 71.
Unter Bezugnahme auf 5 gibt es im Gegensatz dazu keine unteren Verbindungselektroden 719; hier sind die vergleichenden unteren Elektroden 71' und die Pixelelektroden 9a durch vergleichende Kontaktlöcher 8821, die elektrische Kontakte aufweisen, die über den vergleichenden unteren Elektroden 71' angeordnet sind, elektrisch miteinander verbunden. Insbesondere erstrecken sich die vergleichenden Kontaktlöcher 8821 durch die zweite Zwischenisolierschicht 42 und die dielektrischen Schichten 75, und vergleichende zweite Verbindungselektroden 6a21 sind auf der zweiten Zwischenisolierschicht 42 gebildet und füllen die vergleichenden Kontaktlöcher 8821 aus. Eine Konfiguration, die über diesen Komponenten angeordnet ist, ist im wesentlichen dieselbe wie jene, die in 4 dargestellt ist.
In der vergleichenden elektrooptischen Vorrichtung mit der obengenannten Konfiguration müssen zur elektrischen Verbindung der vergleichenden unteren Elektroden 71' mit den entsprechenden Pixelelektroden 9a Regionen, die über den vergleichenden unteren Elektroden 71' liegen, verwendet werden, wie aus 5 hervorgeht. Ferner werden zur Bildung einer solchen Konfiguration "nur" die dielektrischen Schichten 75 und die Kondensatorelektroden 300, die Komponenten der vergleichenden Speicherkondensatoren 70' sind, in diesem Fall geätzt werden (siehe Flächen, die durch die Strichlinien in 5 dargestellt sind). Der Grund dafür ist, dass die Oberflächen der vergleichenden unteren Elektroden 71' frei liegen müssen, wenn sie von oben betrachtet werden, um die vergleichenden unteren Elektroden 71' und die Pixelelektroden 9a miteinander zu verbinden.
Eine solche Ätzbehandlung ist jedoch schwierig, da die vergleichenden unteren Elektroden 71' und dielektrischen Schichten 75 für gewöhnlich eine so geringe Dicke wie möglich haben. Ferner enthalten in dieser Ausführungsform die dielektrischen Schichten 75 jeweils die entsprechenden Siliziumnitridfilme oder dergleichen, und daher sind die Siliziumnitridfilme um dieses Maß dünner. Wenn zum Beispiel die Kondensatorelektroden 300 Polysilizium, Wolframsilizium oder eine gestapelte Schicht daraus umfassen, können die Kondensatorelektroden 300 geätzt werden, indem die Ätzrate der Siliziumdioxidfilme, die in den dielektrischen Schichten 75 enthalten sind, deutlich geringer eingestellt wird als jene der Kondensatorelektroden 300, um den Ätzvorgang auf den dielektrischen Schichten 75 zu stoppen. Die dielektrischen Schichten 75 werden jedoch durch Ätzen nicht penetriert und die Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial werden auch leicht geätzt, wenn die Siliziumdioxidfilme, die in den dielektrischen Schichten 75 enthalten sind, haben eine geringe Dicke. Somit werden in dieser Konfiguration wahrscheinlich sogenannte "Penetrierungen" oder dergleichen in den vergleichenden unteren Elektroden 71' verursacht. Daher besteht ein Problem, dass die Kondensatorelektroden 300 und die vergleichenden unteren Elektroden 71', die Komponenten der Speicherkondensatoren 70 sind, im schlimmsten Fall kurzgeschlossen werden.
In dieser Ausführungsform jedoch ist ein solch schwieriger Ätzschritt nicht erforderlich, wie in 4 dargestellt ist, und daher können die unteren Elektroden 71 jeweils sicher elektrisch an die entsprechenden Pixelelektroden 9a angeschlossen werden. Dies ist nur, weil die unteren Elektroden 71 und Pixelelektroden 9a mit den entsprechenden unteren Verbindungselektroden 719 elektrisch aneinander angeschlossen sind. Ferner werden in dieser Ausführungsform aus demselben Grund wie oben die Kondensatorelektroden 300 und unteren Elektrode 71 kaum kurzgeschlossen. Somit haben die Speicherkondensatoren 70 keine Defekte und können vorzugsweise gebildet werden.
Wie zuvor beschrieben, können in dieser Ausführungsform die Speicherkondensatoren 70 sicher elektrisch an die Pixelelektroden 9a angeschlossen werden, und das Risiko, dass die Speicherkondensatoren 70 Defekte haben, ist deutlich verringert. Somit kann die elektrooptische Vorrichtung, die viel besser arbeitet, erhalten werden.
In dieser Ausführungsform werden die unteren Verbindungselektroden 719 unter Verwendung desselben Films zur Bildung der Gate-Elektroden 3a gebildet; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Zum Beispiel enthält die dritte Ebene in dieser Ausführungsform die Speicherkondensatoren 70; es kann jedoch eine andere Schicht, die über der dritten Ebene angeordnet ist, die Speicherkondensatoren 70 den Bedürfnissen entsprechend enthalten. In einem solchen Fall können die unteren Verbindungselektroden 719 in einer höheren Ebene als die Gate-Elektroden 3a angeordnet sein. Für die zwei- oder dreidimensionale Anordnung der verschiedenen Komponenten der elektrooptischen Vorrichtung ist die vorliegende Erfindung nicht auf die obengenannte Ausführungsform beschränkt. Verschiedene Anordnungen, die sich von jenen, die in 1 bis 4 dargestellt sind, unterscheiden, können verwendet werden.
In dieser Ausführungsform haben die Speicherkondensatoren 70 die dreilagige Struktur, die aus jeder Kondensatorelektrode mit Pixelpotenzial, dielektrischen Schicht und Kondensatorelektrode mit konstantem Potenzial besteht, die in dieser Reihenfolge von unten angeordnet sind; diese Komponenten können jedoch nach Bedarf in umgekehrter Reihenfolge zu der obengenannten angeordnet sein. In dieser Konfiguration hat die Kondensatorelektrode mit Pixelpotenzial, die als obere Elektrode dient, vorzugsweise eine Fläche, die größer als jene der Kondensatorelektrode mit Pixelpotenzial ist, das heißt, die Kondensatorelektrode mit Pixelpotenzial hat vorzugsweise eine Region, die sich aus der Kondensatorelektrode mit Pixelpotenzial in der Draufsicht erstreckt. Die verlängerte Region ist vorzugsweise entsprechend einer Region zur Bildung eines Kontaktlochs angeordnet, das sich zu der unteren Verbindungselektrode 719 erstreckt. Gemäß dieser Konfiguration kann die untere Verbindungselektrode 719 leicht durch dieses Kontaktloch an die Kondensatorelektrode mit Pixelpotenzial elektrisch angeschlossen werden.
Somit müssen die "Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial", die hierin spezifiziert sind, nicht die "unteren" Elektroden 71 der Speicherkondensatoren 70 bilden, wie in dieser Ausführungsform beschrieben ist, sondern können deren obere Elektroden bilden.
[Herstellungsprozess]
Ein Herstellungsprozess einer elektrooptischen Vorrichtung ähnlich der obengenannten Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf 6 und 7 beschrieben. 6 und 7 enthalten jeweils Schnittansichten, die Herstellungsschritte der elektrooptischen Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform Schritt für Schritt zeigen.
Wie in 6(1) dargestellt ist, wird das TFT-Array-Substrat 10, das Quarz, Hartglas oder Silizium enthält, hergestellt. Das TFT-Array-Substrat 10 wird dann vorbehandelt, das heißt, das TFT-Array-Substrat 10 wird vorzugsweise bei einer hohen Temperatur, die von etwa 900 bis 1300°C reicht, in einer Inertgasatmosphäre, vorzugsweise zum Beispiel Stickstoff (N₂) geglüht, so dass die Verformung des TFT-Array-Substrats 10, die in anschließenden Schritten bei einer hohen Temperatur verursacht wird, verringert wird.
Ein erster Vorläuferfilm wird über der gesamten Oberfläche des erhaltenen TFT-Array-Substrats 10 durch einen Sputterprozess gebildet. Der erste Vorläuferfilm enthält ein Metall, wie Ti, Cr, W, Ta oder Mo; oder eine Metalllegierung, wie ein Metallsilicid, das Metalle wie zuvor beschrieben enthält, und eine Dicke von etwa 100 bis 500 nm, vorzugsweise 200 nm aufweist. Der erste Vorläuferfilm wird dann einer Fotolithografie und einem Ätzen unterzogen, wodurch die Abtastleitungen 11a gebildet werden, die, wenn sie von oben betrachtet werden, in einem streifenförmigen Muster angeordnet sind. Die Basisisolierschicht 12 wird auf den Abtastleitungen 11a durch einen atmosphärischen oder Vakuum-CVD-Prozess oder dergleichen unter Verwendung von Tetraethylorthosilicat- (TEOS-) Gas, Tetraethylborat- (TEB) Gas oder Trimethylorthophosphat- (TMOP) Gas gebildet. Die Basisisolierschicht 12 hat eine Dicke von etwa 500 bis 2000 nm und enthält Silicatglas, wie undotiertes Silicatglas (NSG), Phosphorsilicatglas (PSG), Borsilicatglas (BSG) oder Borphosphorsilicatglas (BPG); Siliziumnitrid; oder Siliziumdioxid.
Dann wird eine amorphe Siliziumschicht auf der Basisisolierschicht 12 bei einer relativ niedrigen Temperatur im Bereich von 450 bis 550°C, vorzugsweise etwa 500°C (bei einem Druck von etwa 20 bis 40 Pa) durch einen Vakuum-CVD-Prozess unter Verwendung von Monosilangas oder Disilangas gebildet. Die Strömungsrate von Monosilan- oder Disilangas ist etwa 400 bis 600 cc/min. Die amorphe Siliziumschicht wird dann etwa 1 bis 10 Stunden, vorzugsweise 4 bis 6 Stunden, bei etwa 600 bis 700°C in einer Stickstoffgasatmosphäre wärmebehandelt, wodurch eine Polysilizium- (p-Si) Schicht mit einer Dicke von etwa 50 bis 200 nm, vorzugsweise etwa 100 nm, durch Festphasenepitaxie gebildet wird. Die Festphasenepitaxie kann durch einen Glühprozess unter Verwendung von RTA oder durch einen Laserglühprozess unter Verwendung eines Exzimerlasers oder dergleichen ausgeführt werden. Die Polysiliziumschicht kann dann leicht mit einem Dotiermittel, wie einem Element der Gruppe V oder einem Element der Gruppe III, durch Ionenimplantation dotiert werden, abhängig von der Art der TFTs 30 zum Umschalten der Pixel: einem n-Kanal-Typ oder einem p-Kanal-Typ. Die Polysiliziumschicht wird einer Fotolithografie und einem Ätzen unterzogen, wodurch die Halbleiterschichten 1a in einem vorbestimmten Muster gebildet werden.
Anschließend, wie in 6(2) dargestellt ist, werden die Halbleiterschichten 1a, die in den TFTs 30 enthalten sind, bei einer Temperatur von etwa 900 bis 1300°C, vorzugsweise etwa 1000°C, wärmeoxidiert, wodurch untere Gate-isolierende Sub-Schichten gebildet werden. Obere Gate-isolierende Sub-Schichten können anschließend jeweils auf den entsprechenden unteren Gate-isolierenden Sub-Schichten durch einen Vakuum-CVD-Prozess oder dergleichen nach Bedarf gebildet werden. Dadurch werden Isolierschichten 2, die eine ein- oder mehrlagige Struktur aufweisen und Hochtemperaturoxid (HTO) und/oder Siliziumnitrid enthalten, gebildet, (die Isolierschichten 2 enthalten die obengenannten Gate-isolierenden Sub-Schichten). Dadurch haben die Halbleiterschichten 1a eine Dicke von etwa 30 bis 150 nm und vorzugsweise 35 bis 50 nm. Die Isolierschichten 2 haben eine Dicke von etwa 20 bis 150 nm und vorzugsweise 30 bis 100 nm.
Zur Steuerung der Schwellenspannung V_th der TFTs 30 zum Umschalten der Pixel werden n-Kanal-Regionen oder p-Kanal-Regionen der Halbleiterschichten 1a mit einer vorbestimmten Menge an Dotiermittel, wie Bor, durch Ionenimplantation oder dergleichen dotiert.
Dann werden die Schlitze 12cv, die sich zu den Abtastleitungen 11a erstrecken, in der Basisisolierschicht 12 durch einen Trockenätzprozess, wie einen reaktiven Ionenätzprozess oder einen reaktiven Ionenstrahlätzprozess gebildet.
Wie in 6(3) dargestellt ist, wird eine Polysiliziumschicht über der Basisisolierschicht 12 durch einen Vakuum-CVD-Prozess oder dergleichen gebildet, und Phosphor (P) wird in die Polysiliziumschicht wärmediffundiert, wodurch die Poylsiliziumschicht leitend wird. Als Alternative können anstelle der Wärmediffusion P-Ionen in die Polysiliziumschicht während deren Bildung eingearbeitet werden, wodurch eine dotierte Polysiliziumschicht gebildet wird.
Die Polysiliziumschicht hat vorzugsweise eine Dicke von etwa 100 bis 500 nm und vorzugsweise etwa 350 nm. Die erhaltene Polysiliziumschicht wird dann einer Fotolithografie und einem Ätzen unterzogen, wodurch die Gate-Elektroden 3a gebildet werden, die in einem vorbestimmten Muster angeordnet sind, einschließlich der Gate-Elektrodenabschnitte für die TFTs 30. Gemäß dem Herstellungsverfahren der Erfindung werden, wenn die Gate-Elektroden 3a gebildet werden, die Seitenwände 3b, die sich von den Gate-Elektroden 3a erstrecken, gleichzeitig gebildet. Die Seitenwände 3b werden durch Abscheiden der Polysiliziumschicht in den Schlitzen 12cv gebildet. Da in diesem Fall die Böden der Schlitze 12cv in Kontakt mit den entsprechenden Abtastleitungen 11a stehen, sind die Seitenwände 3b jeweils elektrisch mit den entsprechenden Abtastleitungen 11a verbunden. Ferner werden gemäß dem Herstellungsverfahren auch die unteren Verbindungselektroden 719 während der Bildung der Gate-Elektroden 3a gebildet. Dadurch sind die unteren Verbindungselektroden 719 in einem zweidimensioanlen Muster angeordnet, das in 2 dargestellt ist.
Die folgenden Regionen werden dann jeweils in den entsprechenden Halbleiterschichten 1a gebildet: die leicht dotierten Source-Regionen 1b, die leicht dotierten Drain-Regionen 1c, die stark dotierten Source-Regionen 1d und die stark dotierten Drain-Regionen 1e.
Ein Verfahren zur Bildung der TFTs 30, die von einem n-Kanal Typ sind und eine LDD-Sturktur aufweisen, ist in der Folge beschrieben. Zur Bildung der leicht dotierten Source-Regionen 1b und der leicht dotierten Drain-Regionen 1c werden die Halbleiterschichten 1a mit einem Dotiermittel aus einem Element der Gruppe V, wie P, bei einer geringen Dosis unter Verwendung der Gate-Elektroden 3a als Masken dotiert (zum Beispiel werden P-Ionen bei einer Dosis von 1 × 10¹³ bis 3 × 10¹³/cm² implantiert). Dadurch wird ein Abschnitt jeder Halbleiterschicht 1a, der unter jeder Gate- Elektrode 3a angeordnet ist, zu einer Kanalregion 1a' umgewandelt. In dieser Prozedur werden die leicht dotierten Source-Regionen 1b und die leicht dotierten Drain-Regionen 1c in selbstausrichtender Weise gebildet, da die Gate-Elektroden 3a als Masken dienen.
Anschließend wird zur Bildung der stark dotierten Source-Regionen 1d und der stark dotierten Drain-Regionen 1e eine Resistschicht mit Linienabschnitten, die eine größere Breite als die Gate-Elektroden 3a haben, über den Gate-Elektroden 3a gebildet. In einem solchen Zustand werden die Halbleiterschichten mit einem Dotiermittel aus einem Element der Gruppe V, wie P, bei einer hohen Dosis dotiert (zum Beispiel werden P-Ionen bei einer Dosis von 1 × 10¹⁵ bis 3 × 10¹⁵/cm² implantiert).
Die Halbleiterschichten 1a müssen nicht in zwei Schritten, Implantation mit geringer Dosis und Implantation mit hoher Dosis, dotiert werden. Zum Beispiel können TFTs mit einer versetzten Struktur ohne Ausführung der Implantation mit geringer Dosis gebildet werden. Als Alternative können TFTs mit einer selbstausgerichteten Struktur durch die Implantation von Ionen, wie P- oder B-Ionen unter Verwendung der Gate-Elektroden 3a als Masken gebildet werden. Der Widerstand der Gate-Elektroden 3a wird durch die Implantation dieser Störstellenionen weiter gesenkt.
Anschließend wird die erste Zwischenisolierschicht 41, wie ein 6(4) dargestellt ist, über den Gate-Elektroden 3a durch einen atmosphärischen oder Vakuum-CVD-Prozess unter Verwendung von TEOS-Gas, TEB-Gas oder TMOP-Gas oder dergleichen gebildet. Die erste Zwischenisolierschicht 41 enthält Silicatglas, wie NSG, PSG, BSG oder BPSG; Siliziumnitrid; oder Siliziumdioxid und hat eine Dicke von etwa 500 bis 2000 nm. Die erste Zwischenisolierschicht 41 wird vorzugsweise bei einer hohen Temperatur, zum Beispiel etwa 800°C, geglüht, wodurch ihre Eigenschaften verbessert wird.
Die zweiten Kontaktlöcher 83 und dritten Kontaktlöcher 881 werden in der ersten Zwischenisolierschicht 41 durch einen Trockenätzprozess, wie einen reaktiven Ionenätzprozess oder einen reaktiven Ionenstrahlätzprozess gebildet. In diesem Fall erstrecken sich die zweiten Kontaktlöcher 83 jeweils zu den entsprechenden stark dotierten Drain-Regionen 1e und die dritten Kontaktlöcher 881 erstrecken sich zu den entsprechenden unteren Verbindungselektroden 719.
Wie in 6(5) dargestellt ist, wird ein zweiter Vorläuferfilm für die unteren Elektroden 71 mit einer Dicke von etwa 100 bis 500 nm und einem vorbestimmten Muster auf der ersten Zwischenisolierschicht 41 durch Sputtern von Pt oder dergleichen gebildet. In diesem Fall wird der zweite Vorläuferfilm so gebildet, dass die zweiten Kontaktlöcher 83 und dritten Kontaktlöcher 881 mit einem solchen Metallfilm gefüllt sind. Dadurch werden die unteren Elektroden 71 jeweils elektrisch an die entsprechenden stark dotierten Drain-Regionen 1e und unteren Verbindungselektroden 719 angeschlossen. Der zweite Vorläuferfilm wird dann geätzt, wodurch die unteren Elektroden 71 gebildet werden.
Anschließend werden die dielektrischen Schichten 75 jeweils auf den entsprechenden unteren Elektroden 71 gemäß der folgenden Prozedur bereitgestellt. Wie im Fall der Isolierschichten 2 können die dielektrischen Schichten 75 durch jeden bekannten Prozess gebildet werden, der allgemein zur Bildung von TFT-Gate-Isolierschichten verwendet wird. In dieser Ausführungsform wird zunächst die Siliziumdioxid-Sub-Schicht 75a durch den obengenannten Wärmeoxidationsprozess, CVD-Prozess oder dergleichen gebildet und dann werden die Siliziumnitrid-Sub-Schichten 75b darauf durch einen Plasma-CVD-Prozess oder dergleichen gebildet. Da die Kapazität der Speicherkondensatoren 70 größer wird, wenn die dielektrischen Schichten 75 dünner werden, werden die dielektrischen Schichten 75 vorzugsweise mit einer geringen Dicke gebildet, zum Beispiel einer Dicke von 50 nm oder weniger, solange die dielektrischen Schichten 75 nicht brechen. Dann wird ein vierter Vorläuferfilm mit einer Dicke von etwa 100 bis 500 nm zur Bildung von Kondensatorelektroden 300 auf den dielektrischen Schichten 75 durch Sputtern eines Metalls wie Al gebildet.
Wie in 7(6) dargestellt ist, wird die Siliziumdioxid-Sub-Schicht 75a nicht geätzt, sondern der dritte Vorläuferfilm für die Siliziumnitrid-Sub-Schichten 75b wird so geätzt, dass die Siliziumnitrid-Sub-Schichten 75b eine etwas größere Größe als die unteren Elektroden 71 der Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial haben. Ferner wird dann der vierte Vorläuferfilm für die Kondensatorelektroden 300 so geätzt, dass die Kondensatorelektroden 300 im Wesentlichen dieselbe Größe haben wie die unteren Elektroden 71. In einer solchen Konfiguration entsprechen, auf der Basis der Bildung der Kondensatorelektroden 300, die Abschnitte, die jeweils zwischen den entsprechenden Kondensatorelektroden 300 und den unteren Elektroden 71 angeordnet sind, im Wesentlichen den dielektrischen Schichten 75 (siehe 4).
Als Alternative können in 7(6) der dritte Vorläuferfilm zur Bildung der Siliziumnitrid-Sub-Schichten 75b und der vierte Vorläuferfilm zur Bildung der Kondensatorelektroden 300 in einem Schritt geätzt werden, um die dielektrischen Schichten 75 und Kondensatorelektroden 300 zu bilden, um dadurch die Speicherkondensatoren 70 zu erhalten.
Wie zuvor beschrieben, werden in dieser Ausführungsform die Speicherkondensatoren 70 so gebildet, dass die Kondensatorelektroden 300 als Kondensatorelektroden mit konstantem Potenzial dienen, die eine größere Fläche als die dielektrischen Schichten 75 und die unteren Elektroden 71 haben, die als Kondensatorelektroden mit Pixelpotenzial dienen. Daher sind die dielektrischen Schichten 75 mit den Kondensatorelektroden 300 mit großer Fläche in Kontakt. Insbesondere können Seiten der drei Komponenten jedes Speicherkondensators 70 als Kondensatorabschnitte verwendet werden. Somit kann erwartet werden, dass die Speicherkondensatoren 70 eine größere Kapazität haben. Das heißt, gemäß dieser Ausführungsform können Speicherkondensatoren 70 mit einer relativ großen Kapazität, aber ohne verschwendete Fläche gebildet werden, ohne das Pixelaperturverhältnis zu verringern. Wenn daher von diesem Standpunkt aus, die unteren Elektroden 71 relativ dick gebildet werden, wird die Fläche der Seiten erhöht, wodurch die Kapazität effektiv verbessert wird. Wie aus der Figur hervorgeht, bedecken gemäß dieser Konfiguration die dielektrischen Schichten 75 jeweils die entsprechenden unteren Elektroden 71, und daher kann das Risiko, dass die Kondensatorelektrode 300 und die untere Elektrode 71 kurzgeschlossen werden, verringert werden.
Da ferner gemäß dieser Ausführungsform ein Ätzen wie zuvor beschrieben ausgeführt wird, ist die folgende schwierige Technik im Gegensatz zu bekannten Methoden nicht notwendig: nur die Kondensatorelektroden 300 und dielektrischen Schichten 75 werden geätzt, während die unteren Elektroden 71, die darunter angeordnet sind, unverändert bleiben. Somit können gemäß der vorliegenden Erfindung zuverlässige Speicherkondensatoren einfach hergestellt werden.
Wie in 7(7) dargestellt ist, wird die zweite Zwischenisolierschicht 42 durch einen atmosphärischen oder Vakuum-CVD-Prozess gebildet, vorzugsweise durch einen Plasma-CVD-Prozess, unter Verwendung von zum Beispiel TEOS-Gas oder dergleichen. Die zweite Zwischenisolierschicht 42 enthält Silicatglas, wie NSG, PSG, BSG oder BPSG; Siliziumnitrid; oder Siliziumdioxid. Wenn die Kondensatorelektroden 300 Aluminium enthalten, muss die zweite Zwischenisolierschicht 42 bei einer niederen Temperatur durch einen Plasma-CVD-Prozess gebildet werden. Die zweite Zwischenisolierschicht 42 hat eine Dicke von etwa 500 bis 1500 nm. Dann werden die ersten Kontaktlöcher 81, die siebenten Kontaktlöcher 801 und vierten Kontaktlöcher 882 in der zweiten Zwischenisolierschicht 42 durch einen Trockenätzprozess, wie einen reaktiven Ionenätzprozess oder einen reaktiven Ionenstrahlätzprozess gebildet. In diesem Fall erstrecken sich die ersten Kontaktlöcher 81 jeweils zu den entsprechenden stark dotierten Source-Regionen 1d der Halbleiterschichten 1a, die siebenten Kontaktlöcher 801 erstrecken sich jeweils zu den entsprechenden Kondensatorelektroden 300 und die vierten Kontaktlöcher 882 erstrecken sich jeweils zu den entsprechenden unteren Verbindungselektroden 719.
Wie in 7(8) dargestellt, wird ein fünfter Vorläuferfilm auf der gesamten Oberfläche der zweiten Zwischenisolierschicht 42 durch einen Sputterprozess oder dergleichen gebildet. Der fünfte Vorläuferfilm enthält lichtabschirmendes Metall mit geringem Widerstand, wie Aluminium, Metallsilicid oder dergleichen, und hat eine Dicke von etwa 100 bis 500 nm, vorzugsweise etwa 300 nm. Der fünfte Vorläuferfilm wird einer Fotolithografie und einem Ätzen zur Bildung der Datenleitungen 6a mit einem vorbestimmten Muster unterzogen. In diesem Ätzschritte werden auch die ersten Verbindungselektroden 6a1 und die zweiten Verbindungselektroden 6a2 gleichzeitig gebildet. Die ersten Verbindungselektroden 6a1 bedecken jeweils die entsprechenden siebenten Kontaktlöcher 801, und die zweiten Verbindungselektroden 6a2 bedecken jeweils die vierten Kontaktlöcher 882. Ein Titannitridfilm wird dann über diesen Komponenten durch einen Plasma-CVD-Prozess oder dergleichen gebildet und so geätzt, dass der Titannitridfilm nur über den Datenleitungen 6a bleibt (siehe Bezugszeichen 41TN, wie in 7(8) dargestellt ist). Der Titannitridfilm kann auf den entsprechenden ersten Verbindungselektroden 6a1 und zweiten Verbindungselektroden 6a2 verbleiben, und der Titannitridfilm kann gegebenenfalls über der gesamten Oberfläche des TFT-Array-Substrats 100 verbleiben. Der Titannitridfilm und der fünfte Vorläuferfilm, der Aluminium enthält, können gleichzeitig gebildet und dem Ätzen in einem Schritt unterzogen werden. (In diesem Fall unterscheidet sich eine erhaltene Konfiguration etwas von jener, die in 4 dargestellt ist).
Wie in 7(9) dargestellt ist, wird die dritte Zwischenisolierschicht 43, um die Datenleitungen 6a und dergleichen zu bedecken, durch einen atmosphärischen oder Vakuum-CVD-Prozess, zum Beispiel unter Verwendung von TEOS-Gas oder dergleichen, vorzugsweise durch einen Plasma-CVD-Prozess, der eine Filmbildung bei niederer Temperatur ermöglicht, gebildet. Die dritte Zwischenisolierschicht 43 enthält Silicatglas, wie NSG, PSG, BSG oder BPSG, Siliziumnitrid, Siliziumdioxid oder dergleichen und hat eine Dicke von etwa 500 bis 1500 nm. Die neunten Kontaktlöcher 803 und sechsten Kontaktlöcher 804 werden in der dritten Zwischenisolierschicht 43 durch einen Trockenätzprozess, wie einen reaktiven Ionenätzprozess oder reaktiven Ionenstrahlätzprozess gebildet. Die neunten Kontaktlöcher 803 werden so gebildet, dass sie zu den entsprechenden ersten Verbindungselektroden 6a1 führen, und die sechsten Kontaktlöcher 804 werden so gebildet, dass sie zu den entsprechenden zweiten Verbindungselektroden 6a2 führen.
Eien Abschirmungsschicht 400 wird auf der erhaltenen dritten Zwischenisolierschicht 43 durch einen Sputterprozess, Plasma-CVD-Prozess oder dergleichen gebildet. Das Bildungsverfahren ist wie folgt: zuerst wird eine erste Sub-Schicht, die ein Material, wie Aluminium, mit geringem Widerstand enthält, gebildet; zweitens wird eine zweite Sub-Schicht auf der ersten Sub-Schicht gebildet, wobei die zweite Sub-Schicht Titannitrid oder ein Material enthält, das keine galvanische Korrosion erzeugt, wobei ITO die Pixelelektroden 9a bildet, die in der Folge beschrieben sind; und schließlich werden die erste und zweite Sub-Schicht gemeinsam geätzt, wodurch die Abschirmungsschicht 400 mit einer doppellagigen Struktur erhalten wird. In diesem Fall werden dritte Verbindungselektroden 402 gleichzeitig mit der Abschirmungsschicht 400 gebildet.
Dann wird die vierte Zwischenisolierschicht 44 durch einen atmosphärischen oder Vakuum-CVD-Prozess, zum Beispiel unter Verwendung von TEOS-Gas oder dergleichen gebildet. Die vierte Zwischenisolierschicht 44 enthält Silicatglas, wie NSG, PSG, BSG oder BPSG, Siliziumnitrid, Siliziumdioxid oder dergleichen und hat eine Dicke von etwa 500 bis 1500 nm. Die achten Kontaktlöcher 89 werden in der vierten Zwischenisolierschicht 44 durch einen Trockenätzprozess, wie einen reaktiven Ionenätzprozess oder reaktiven Ionenstrahlätzprozess gebildet. In diesem Fall erstrecken sich die achten Kontaktlöcher 89 jeweils zu den entsprechenden dritten Verbindungselektroden 402.
Eine transparente leitende Schicht, die ITO oder dergleichen enthält, mit einer Dicke von etwa 50 bis 200 nm wird auf der vierten Zwischenisolierschicht 44 durch einen Sputterprozess oder dergleichen gebildet. Die erhaltene leitende Schicht wird dann einer Fotolithografie und einem Ätzen unterzogen, wodurch die Pixelelektroden 9a gebildet werden. Wenn die elektrooptische Vorrichtung vom reflektiven Typ ist, können die Pixelelektroden 9a unter Verwendung eines opaken Materials, wie Al, mit hohem Reflexionsvermögen gebildet werden. Eine Polyimidlösung zur Bildung von Ausrichtungsschichten wird über den Pixelelektroden 9a aufgebracht und dann in eine vorbestimmte Richtung gerieben, so dass sie einen vorbestimmten Vorneigungswinkel hat, wodurch die erste Ausrichtungsschicht 16 erhalten wird.
In Bezug auf das Gegensubstrat 20 wird andererseits zuerst eine Glasplatte oder dergleichen hergestellt, und eine Metallschicht, die zum Beispiel Chrom enthält, wird auf dem Gegensubstrat 20 durch einen Sputterprozess gebildet. Die Metallschicht wird einer Fotolithografie und einem Ätzen unterzogen, wodurch eine Lichtabschirmungsschicht gebildet wird, die als Rahmen dient. Die Lichtabschirmungsschicht muss nicht leitend sein und kann ein Metall, wie Cr, Ni oder Al; Harzschwarz, bei dem Kohlenstoff oder Ti in einem Fotoresist dispergiert ist; oder dergleichen enthalten.
Anschleißend wird eine transparente leitende Schicht, die ITO oder dergleichen enthält, mit einer Dicke von etwa 50 bis 200 nm auf der gesamten Oberfläche des Gegensubstrats 20 durch einen Sputterprozess oder dergleichen gebildet, wodurch die Gegenelektrode 21 erhalten wird. Eine Polyimidlösung zur Bildung von Ausrichtungsschichten wird auf der gesamten Oberfläche der Gegenelektrode 21 aufgebracht und dann in eine vorbestimmte Richtung gerieben, so dass sie einen vorbestimmten Vorneigungswinkel hat, wodurch die zweite Ausrichtungsschicht 22 erhalten wird.
Schließlich wird das erhaltene Gegensubstrat 20 mit dem TFT-Array-Substrat 10, auf dem sich die obengenannten Schichten befinden, mit dem Abdichtungselement 52 verbunden, so dass die zweite Ausrichtungsschicht 22 der ersten Ausrichtungsschicht 16 gegenüberliegt. Flüssigkristall, eine Mischung aus mehreren nematischen Flüssigkristallen, wird in einem Raum zwischen den Substraten durch Vakuumansaugen oder dergleichen bereitgestellt, wodurch die Flüssigkristallschicht 50 mit einer vorbestimmten Dicke erhalten wird.
Gemäß den zuvor beschriebenen Herstellungsschritten kann die elektrooptische Vorrichtung dieser Ausführungsform erhalten werden.
In der vorangehenden Beschreibung werden die Speicherkondensatoren 70 gebildet, indem zuerst die unteren Elektroden 71 gebildet werden und dann die dielektrischen Schichten 75 und Kondensatorelektroden 300 gebildet werden, wobei es jedoch möglich ist, dass der zweite Vorläuferfilm zur Bildung der unteren Elektroden 71, ein sechster Vorläuferfilm zur Bildung der dielektrischen Schichten 75, und der vierte Vorläuferfilm zur Bildung der Kondensatorelektroden 300 in dieser Reihenfolge gebildet werden und dann anstelle der obengenannte Prozedur in einem Schritt geätzt werden, wodurch die Speicherkondensatoren 70 erhalten werden.
[Gesamte Konfiguration der elektrooptischen Vorrichtung]
Die gesamte Konfiguration der elektrooptischen Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf 8 und 9 beschrieben. 8 ist eine Draufsicht, die das TFT-Array-Substrat 10 mit verschiedenen Komponenten darauf zeigt, wenn dieses von der Seite des Gegensubstrats 20 betrachtet wird. 9 ist eine Schnittansicht entlang der Linie H-H' von 8.
Unter Bezugnahme auf 8 und 9 enthält die elektrooptische Vorrichtung dieser Ausführungsform das TFT-Array-Substrat 10 und Gegensubstrat 20, das dem TFT-Array-Substrat 10 zugewandt ist. Die Flüssigkristallschicht 50 ist zwischen dem TFT-Array-Substrat 10 und dem Gegensubstrat 20 abgedichtet angeordnet. Das TFT-Array-Substrat 10 und Gegensubstrat 20 sind mit einem Abdichtungselement 52 miteinander verbunden, das in einer Abdichtungsregion angeordnet ist, die die Bildanzeigeregion 10a umgibt.
Das Abdichtungselement 52 enthält ein UV-härtbares Harz, wärmehärtendes Harz oder dergleichen, und wird durch UV-Strahlen, Wärme oder dergleichen gehärtet, wenn die Substrate miteinander verbunden werden. Das Abdichtungselement 52 enthält des Weiteren Spaltelemente (Abstandshalter), wie Glasfasern oder Glaskügelchen, um den Abstand zwischen den Substraten bei einem vorbestimmten Wert zu halten, wenn die elektrooptische Vorrichtung dieser Ausführungsform für kleine Flüssigkristallvorrichtungen verwendet wird, wie Projektoren, um ein Bild vergrößert anzuzeigen. Als Alternative können solche Spaltelemente in der Flüssigkristallschicht 50 enthalten sein, wenn die elektrooptische Vorrichtung für große Flüssigkristallvorrichtungen, wie Flüssigkristallanzeigen oder Flüssigkristall-Fernsehgeräte zur Anzeige eines Bildes bei 1x Vergrößerung verwendet wird.
In einer Fläche außerhalb des Abdichtungselements 52 sind externe Schaltungsanschlussklemmen 102 und eine Datenleitungstreiberschaltung 101 zum Antreiben der Datenleitungen 6a durch Übertragen von Bildsignalen zu den Datenleitungen 6a bei einer vorbestimmten Zeitsteuerung entlang einer Seite des TFT-Array-Substrats 10 angeordnet. Eine Abtastleitungstreiberschaltung 104 zum Antreiben der Gate-Elektroden 3a durch Übertragung von Abtastsignalen zu den Abtastleitungen 11a und den Gate-Elektroden 3a bei einer vorbestimmten Zeitsteuerung sind jeweils entlang den zwei Seiten neben der obengenannten Seite angeordnet.
Wenn eine Verzögerung in der Übertragung der Abtastsignale, die zu den Abtastleitungen 11a und den Gate-Elektroden 3a übertragen werden, kein Problem verursacht, ist klar, dass die Abtastleitungstreiberschaltung 104 entlang nur einer Seite angeordnet werden kann. Die Datenleitungstreiberschaltung 101 kann an beiden Seiten der Bildanzeigeregion 10a angeordnet werden.
Eine Mehrzahl von Verdrahtungsleitungen 105 zum Verbinden der Abtastleitungstreiberschaltungen 104, die an beiden Seiten der Bildanzeigeregion 10a angeordnet sind, sind entlang der übrigen Seite des TFT-Array-Substrats 10 angeordnet.
Ein leitendes Element 106 zum elektrischen Anschließen des TFT-Array-Substrats 10 an das Gegensubstrat 20 ist in mindestens einer Ecke des Gegensubstrats 20 angeordnet.
Unter Bezugnahme auf 9 sind die TFTs 30 zum Umschalten von Pixeln und Verdrahtungsleitungen, wie der Abtastleitungen 11a und der Datenleitungen 6a, über dem TFT-Array-Substrat 10 angeordnet, die Pixelelektroden 9a sind über den TFTs 30 und den Verdrahtungsleitungen angeordnet, und die erste Ausrichtungsschicht 16 ist über den Pixelelektroden 9a angeordnet. Andererseits sind die Gegenelektrode 21 und die zweite Ausrichtungsschicht 22, die die oberste Schicht ist, auf dem Gegensubstrat 20 angeordnet. Die Flüssigkristallschicht 50 enthält eine Mischung, die eine oder mehrere Arten von nematischen Flüssigkristallen enthält, und nimmt einen vorbestimmten Ausrichtungszustand zwischen einem Paar der Ausrichtungsschichten 16 und 22 ein. In der Flüssigkristallschicht 50 wird eine vorbestimmte Ausrichtung aufrecht erhalten.
Auf dem TFT-Array-Substrat 10 können zusätzlich zu der Datenleitungstreiberschaltung 101 den Abtastleitungstreiberschaltungen 104 und dergleichen eine Abtastschaltung zur Übertragung von Bildsignalen zu einer Mehrzahl der Datenleitungen 6a bei einer vorbestimmten Zeitsteuerung, eine Vorladeschaltung zum Übertragen von Vorladesignalen mit einem vorbestimmten Spannungspegel zu den Datenleitungen 6a vor den Bildsignalen, und eine Überprüfungsschaltung zur Überprüfung der Qualität und/oder Mängel der elektrooptischen Vorrichtung in Herstellungsschritten und/oder zum Zeitpunkt der Lieferung oder dergleichen, bereitgestellt sein.
In den obengenannten Ausführungsformen können anstelle der Anordnung der Datenleitungstreiberschaltung 101 und der Abtastleitungstreiberschaltungen 104 auf dem TFT-Array-Substrat 10 die obengenannten Komponenten und Leitungen elektrisch und mechanisch zum Beispiel an eine Treiber-LSI angeschlossen sein, die auf einem Tape-Automated-Bonding(TAB) Substrat durch einen anisotropen leitenden Film, der in dem peripheren Abschnitt des TFT-Array-Substrats 10 bereitgestellt ist, montiert ist. Ferner sind polarisierende Film, Verzögerungsfilme, Polarisatoren oder dergleichen jeweils in einer vorbestimmten Ausrichtung auf einer Oberfläche eines Gegensubstrats 20 angeordnet, auf die projiziertes Licht einfällt, und einer Oberfläche des TFT-Array-Substrats 10, von der ausgehendes Licht ausgestrahlt wird, abhängig von einem Anzeigemodus, wie eine normalerweise weißen Modus oder einem normalerweise schwarzen Modus und einem Betriebsmodus, wie einem verdrehten nematischen (TM) Modus, vertikal ausgerichteten (VA) Modus oder polymerdispergierten Flüssigkristall- (PDLC) Modus.
[Elektronisches Gerät]
Die gesamte Konfiguration, insbesondere die optische Konfiguration eines Farbanzeigeprojektors, der ein Beispiel ist, in dem die elektrooptische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung als Lichtventil verwendet wird, wird nun beschrieben. 10 ist eine schematische Schnittansicht, die den Farbanzeigeprojektor zeigt.
10 zeigt einen Flussigkristallprojektor 1100, der ein Beispiel einer Farbanzeigevorrichtung vom Projektortyp dieser Ausführungsform ist. Der Flüssigkristallprojektor 1100 enthält drei Flüssigkristallmodule, die jeweils als Rotlichtventil 100R, Grünlichtventil 1000 und Blaulichtventil 100B verwendet werden. Diese Lichtventile enthalten jeweils eine Flüssigkristallvorrichtung, die ein TFT-Array-Substrat und eine Treiberschaltung enthält, die darauf montiert sind. Der Flüssigkristallprojektor 1100 enthält des Weiteren eine Lampeneinheit 1102 als weiße Lichtquelle, wie eine Metallhalogenlampe; drei Spiegel 1106; zwei dichroitische Spiegel 1108; ein Relais-Linsensystem 1121, das eine Eingangslinse 112, eine Relaislinse 1123 und eine Emissionslinse 1124 enthält; ein dichroitisches Prisma 1112; und eine Projektionslinse 1114. Die Lampeneinheit 1102 strahlt Licht aus, das in rote, grüne und blaue Licht komponenten R, G und B geteilt wird, die den drei Primärfarben entsprechen. Die roten, grünen und blauen Lichtkomponenten R, G und B werden jeweils zu den entsprechend roten, grünen und blauen Lichtventilen 100R, 100G und 100B geleitet. Insbesondere wird zur Verringerung eines optischen Verlusts aufgrund eines langen optischen Pfades die blaue Lichtkomponente B durch das Relaislinsensystem 1121 geleitet. Die roten, grünen und blauen Lichtkomponenten R, G und B werden jeweils mit den entsprechenden roten, grünen und blauen Lichtventilen 100R, 100G und 100B moduliert und dann durch das dichroitische Prisma 1112 zu einem Lichtstrahl kombiniert. Der Lichtstrahl wird durch die Projektionslinse 1114 auf einen Schirm 1120 projiziert, wodurch ein Farbbild angezeigt wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obengenannten Ausführungsformen beschränkt und verschiedene Modifizierungen können im Umfang der vorliegenden Erfindung gemacht werden, der in den Ansprüchen spezifiziert ist. Die Vorliegende Erfindung soll modifizierte elektrooptische Vorrichtungen, deren Herstellungsprozess und ein elektronisches Gerät umfassen. Die elektrooptische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann für elektrophoretische Vorrichtungen elektrolumineszente (EL) Vorrichtungen, Elektronenemissionselement enthaltende Vorrichtungen, wie Feldemissionsanzeigen und Oberflächenleitungs-Elektronenemissionsanzeigen, verwendet werden.

Claims

Elektrooptische Vorrichtung, umfassend: ein Substrat (10); Datenleitungen (6a), die sich in eine erste Richtung erstrecken; Abtastleitungen (11a), die sich in eine zweite Richtung derart erstrecken, dass die Abtastleitungen (11a) und die Datenleitungen (6a) einander kreuzen; Pixelelektroden (9a) und Dünnfilmtransistoren (30), die jeweils in Regionen angeordnet sind, die Schnittpunkten der Abtastleitungen (11a) und der Datenleitungen (6a) entsprechen, wobei die Dünnfilmtransistoren (30) jeweils unter den Datenleitungen (6a) angeordnet sind; Speicherkondensatoren (70), die jeweils eine Kondensatorelektrode (300) mit konstantem Potenzial und eine Kondensatorelektrode (71) mit Pixelpotenzial umfassen, wobei die Speicherkondensatoren jeweils unter den Datenleitungen (6a) angeordnet sind und jeweils elektrisch an einen entsprechenden Dünnfilmtransistor (30) und eine entsprechende Pixelelektrode (9a) angeschlossen sind; und gekennzeichnet durch eine Abschirmungsschicht (400), die unter den Pixelelektroden (9a) angeordnet ist und zum Bedecken der Datenleitungen (6a) angeordnet ist; erste Verbindungselektroden (6a1), die aus demselben Film wie die Datenleitungen (6a) gebildet sind, die jeweils elektrisch an eine entsprechende Kondensator elektrode (300) mit konstantem Potenzial und an die Abschirmungsschicht (400) angeschlossen sind; zweite Verbindungselektroden (6a2), die aus demselben Film wie die Datenleitungen (6a) gebildet sind, die jeweils elektrisch an eine entsprechende Kondensatorelektrode (71) mit Pixelpotenzial eines entsprechenden Speicherkondensators (70) und an eine entsprechende Pixelelektrode (9a) angeschlossen sind; und wobei die Datenleitungen (6a), die ersten Verbindungselektroden (6a1) und die zweiten Verbindungselektroden (6a2) jeweils einen Nitridfilm enthalten.
Elektrooptische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Datenleitungen (6a), die ersten Verbindungselektroden (6a1) und zweiten Verbindungselektroden (6a2) jeweils den Nitridfilm auf einer leitenden Schicht enthalten.
Elektrooptische Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Datenleitungen (6a), die ersten Verbindungselektroden (6a1) und zweiten Verbindungselektroden (6a2) eine laminierte Schichtstruktur aufweisen, die einen Aluminiumfilm, Titannitridfilm und Siliziumnitridfilm enthält.
Elektrooptische Vorrichtung nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: dritte Verbindungselektroden (402), die aus demselben Film wie die Abschirmungsschicht (400) gebildet sind, wobei jede der zweiten Verbindungselektroden (6a2) elektrisch an eine entsprechende Pixelelektrode (9a) mit der entsprechenden dritten Verbindungselektrode (402) angeschlossen ist.
Elektrooptische Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Abschirmungsschicht (400) und die dritten Verbindungselektroden (402) jeweils eine leitende Schicht und einen Nitridfilm enthalten, die darauf abgeschieden sind.
Elektrooptische Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Abschirmungsschicht (400) und die dritten Verbindungselektroden (402) eine laminierte Schichtstruktur aufweisen, die einen Aluminiumfilm, Titannitridfilm und Siliziumnitridfilm enthält.
Elektrooptische Vorrichtung nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: untere Verbindungselektroden (719), die auf einer Isolierschicht (12) gebildet sind, auf der die Dünnfilmtransistoren (30) gebildet sind, wobei jede der Kondensatorelektroden (71) mit Pixelpotenzial elektrisch an eine entsprechende zweite Verbindungselektrode (6a2) mit einer entsprechenden unteren Verbindungselektrode (719) angeschlossen ist.
Elektrooptische Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die unteren Verbindungselektroden (719) aus demselben Film wie die Gate-Elektroden (3a) der Dünnfilmtransistoren (30) gebildet sin.
Elektrooptische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Abtastleitungen (11a) unter den Dünnfilmtransistoren (30) angeordnet sind und jede der Abtastleitungen an eine entsprechende Gate-Elektrode (3a) mit einem Kontaktloch angeschlossen ist; wobei die Gate-Elektroden (3a) jeweils auf einer Halbleiterschicht angeordnet sind, von welchen jede in dem Dünnfilmtransistor (30) enthalten ist.
Elektrooptische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Speicherkondensatoren (70) jeweils eine dielektrische Schicht (75) enthalten, die jeweils zwischen der entsprechenden Kondensatorelektrode (71) mit Pixelpotenzial und der Kondensatorelektrode (300) mit konstantem Potenzial angeordnet ist, wobei die dielektrische Schicht (75) mehrere Sub-Schichten (75a, 75b) enthält, die verschiedene Materialien enthalten, und eine der Sub-Schichten ein Material mit einer dielektrischen Konstante enthält, die größer als jene der Materialien der anderen Schichten ist.
Elektrooptische Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die dielektrischen Schichten (75) jeweils Siliziumdioxid-Sub-Schichten und Siliziumnitrid-Sub-Schichten enthalten.
Elektrooptische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Abschirmungsschicht (400) aus einem Lichtabschirmungsfilm besteht und sich entlang den entsprechenden Datenleitungen (6a) erstreckt und eine Breite hat, die größer als jene der Datenleitungen (6a) ist.
Elektrooptische Vorrichtung nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend eine erste Isolierschicht, die unter den Pixelelektroden (9a) angeordnet ist, und eine zweite Isolierschicht, die unter der Abschirmungsschicht (400) angeordnet ist, wobei mindestens die Oberfläche der ersten Isolierschicht geebnet ist.
Elektronisches Gerät, enthaltend die elektrooptische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3.
Verfahren zur Herstellung einer elektrooptischen Vorrichtung, umfassend: Bereitstellen eines Substrats (10); Bilden von Dünnfilmtransistoren (30); Bilden einer ersten Isolierzwischenschicht (41) auf Gate-Elektroden (3a) der Dünnfilmtransistoren (30); Bilden von Speicherkondensatoren (70) auf der ersten Isolierzwischenschicht (41), wobei die Speicherkondensatoren (70) jeweils mit einer Kondensatorelektrode (71) mit Pixelpotenzial, einer dielektrischen Schicht (75) und einer Kondensatorelektrode (300) mit konstantem Potenzial versehen sind, die in dieser Reihenfolge von der ersten Isolierzwischenschicht (41) angeordnet sind; Bilden einer zweiten Isolierzwischenschicht (42) auf den Speicherkondensatoren (70); Bilden von Datenleitungen (6a), ersten Verbindungselektroden (6a1) und zweiten Verbindungselektroden (6a2) auf der zweiten Isolierzwischenschicht (42) unter Verwendung eines leitenden Materials, das einen Nitridfilm enthält, wobei jede der Datenleitungen (6a) elektrisch an eine Halbleiterschicht eines entsprechenden Dünnfilmtransistors (30) angeschlossen ist, jede der zweiten Verbindungselektroden (6a2) elektrisch an eine entsprechende Kondensatorelektrode (71) mit Pixelpotenzial angeschlossen ist, und jede der ersten Verbindungselektroden (6a1) elektrisch an eine entsprechende Kondensatorelektrode (300) mit konstantem Potenzial angeschlossen ist; Bilden einer dritten Isolierzwischenschicht (43) auf den Datenleitungen (6a), ersten Verbindungselektroden (6a1) und zweiten Verbindungselektroden (6a2); Bilden dritter Verbindungselektroden (402) und einer Abschirmungsschicht (400) auf der dritten Isolierzwischenschicht (43), wobei jede der dritten Verbindungselektroden (402) elektrisch an eine entsprechende zweite Verbindungselektrode (6a2) angeschlossen ist und die Abschirmungsschicht (400) elektrisch an die entsprechenden ersten Verbindungselektroden (6a1) angeschlossen ist; Bilden einer vierten Isolierzwischenschicht (44) auf den dritten Verbindungselektroden (402) und der Abschirmungsschicht (400); und Bilden von Pixelelektroden (9a), die jeweils elektrisch an eine entsprechende dritte Verbindungselektrode (402) angeschlossen ist, auf der vierten Isolierzwischenschicht (44).
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Schritt zum Bilden der Speicherkondensatoren (70) einen Sub-Schritt zum Bilden eines ersten Vorläuferfilms zum Bilden der Kondensatorelektroden (71) mit Pixelpotenzial enthält; einen Sub-Schritt zum Bilden eines zweiten Vorläuferfilms zum Bilden der dielektrischen Schichten (75) auf dem ersten Vorläuferfilm; einen Sub-Schritt zum Bilden eines dritten Vorläuferfilms zum Bilden der Kondensatorelektroden (300) mit konstantem Potenzial auf dem zweiten Vorläuferfilm; und einen Sub-Schritt zum Ätzen des ersten, zweiten und dritten Vorläuferfilms in einem Schritt zum Bilden der Kondensatorelektroden (71) mit Pixelpotenzial, der dielektrischen Schichten (75) und der Kondensatorelektroden (300) mit konstantem Potenzial.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt zum Bilden der Speicherkondensatoren (70) einen Sub-Schritt zum Bilden eines ersten Vorläuferfilms zum Bilden der Kondensatorelektroden (71) mit Pixelpotenzial enthält; einen Sub-Schritt zum Ätzen des ersten Vorläuferfilms zum Bilden der Kondensatorelektroden (71) mit Pixelpotenzial; einen Sub-Schritt zum Bilden eines zweiten Vorläuferfilms zum Bilden der dielektrischen Schichten (75) auf dem ersten Vorläuferfilm; einen Sub-Schritt zum Bilden eines dritten Vorläuferfilms zum Bilden der Kondensatorelektroden (300) mit konstantem Potenzial auf dem zweiten Vorläuferfilm; und einen Sub-Schritt zum Ätzen des dritten Vorläuferfilms zum Bilden der dielektrischen Schichten (75) und der Kondensatorelektroden (300) mit konstantem Potenzial, wobei die Kondensatorelektroden (300) mit konstantem Potenzial eine größere Fläche als die dielektrischen Schichten (75) und die Kondensatorelektroden (71) mit Pixelpotenzial haben.