(57)【要約】【課題】静電容量を向上させた蓄積容量を備えた電気光学装置、電子機器、および電気光学装置の製造方法を提供すること。【解決手段】電気光学装置の蓄積容量５５において、第１電極７ａと第２電極８ａとの間の誘電体層４０は、酸化ハフニウム膜と酸化アルミニウム膜とが交互に積層された積層膜４０ａである。積層膜４０ａにおける酸化ハフニウム膜Ｈおよび酸化アルミニウム膜Ａの総膜数ｎが１３から２１までの奇数である。例えば、酸化ハフニウム膜Ｈおよび酸化アルミニウム膜Ａの総膜数ｎは、１５、１７または１９である。積層膜４０ａのうち、第１電極７ａと接する膜および第２電極８ａと接する膜を除く部分では、酸化ハフニウム膜Ｈの膜厚が酸化アルミニウム膜Ａの膜厚より厚い。例えば、酸化ハフニウム膜Ｈの膜厚は、酸化アルミニウム膜Ａの膜厚の２．５倍から５倍である。【選択図】図６
2020170027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に形成された画素電極と、
前記基板と前記画素電極との間に設けられ、前記画素電極に電気的に接続されたトランジスターと、
前記トランジスターと前記画素電極との間に設けられた第１電極、および前記第１電極に対して前記画素電極側に誘電体層を介して対向する第２電極を有し、前記画素電極に電気的に接続された蓄積容量と、
を備え、
前記誘電体層は、酸化ハフニウム膜と酸化アルミニウム膜とが交互に積層された積層膜であり、
前記積層膜における前記酸化ハフニウム膜および前記酸化アルミニウム膜の総膜数が１３から２１までの奇数であって、
前記積層膜のうち、前記第１電極と接する膜および前記第２電極と接する膜を除く部分では、前記酸化ハフニウム膜の膜厚が前記酸化アルミニウム膜の膜厚より厚いことを特徴とする電気光学装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電気光学装置において、
前記積層膜の全体にわたって、前記酸化ハフニウム膜の膜厚が前記酸化アルミニウム膜の膜厚より厚いことを特徴とする電気光学装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電気光学装置において、
前記酸化ハフニウム膜の膜厚は、前記酸化アルミニウム膜の膜厚の２．５倍から５倍であることを特徴とする電気光学装置。
【請求項４】
請求項１から３までの何れか一項に記載の電気光学装置において、
前記積層膜のうち、前記第１電極と接する膜および前記第２電極と接する膜はいずれも、前記酸化ハフニウム膜であることを特徴とする電気光学装置。
【請求項５】
請求項１から４までの何れか一項に記載の電気光学装置において、
前記積層膜における前記酸化ハフニウム膜および前記酸化アルミニウム膜の総膜数が１５、１７または１９であることを特徴とする電気光学装置。
【請求項６】
請求項１から５までの何れか一項に記載の電気光学装置において、
前記第１電極は、アルミニウムを主成分とする第１層と、前記第１層に前記誘電体層側に積層され、アルミニウム以外の金属を主成分とする導電材料からなる第２層と、を備え、
前記第１電極の側面には、前記第１層の側面を覆い、前記第２層の側面の少なくとも一部を開放する保護膜が設けられ、
前記誘電体層および前記第２電極は、前記第１電極および前記保護膜を覆うように設けられていることを特徴とする電気光学装置。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一項に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項８】
基板と、
前記基板に形成された画素電極と、
前記基板と前記画素電極との間に設けられ、前記画素電極に電気的に接続されたトランジスターと、
前記トランジスターと前記画素電極との間に設けられた第１電極、および前記第１電極に対して前記画素電極側に誘電体層を介して対向する第２電極を有し、前記画素電極に電気的に接続された蓄積容量と、
を備えた電気光学装置の製造方法において、
前記蓄積容量の形成工程では、
前記第１電極を形成する第１工程と、
酸化ハフニウム膜と酸化アルミニウム膜とを交互に積層した積層膜によって前記誘電体層を形成する第２工程と、
前記第２電極を形成する第３工程と、
を有し、
前記第２工程では、前記積層膜における前記酸化ハフニウム膜および前記酸化アルミニウム膜の総膜数を１３から２１までの奇数とし、前記積層膜のうち、前記第１電極と接する膜および前記第２電極と接する膜を除く部分では、前記酸化ハフニウム膜の膜厚を前記酸化アルミニウム膜の膜厚より厚くすることを特徴とする電気光学装置の製造方法。
【請求項９】
請求項８の電気光学装置の製造方法において、
前記第２工程の後、前記第３工程の前に前記誘電体層を加熱する加熱工程を行うことを特徴とする電気光学装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項９の電気光学装置の製造方法において、
前記加熱工程での加熱温度は、３５０℃から４００℃までであることを特徴とする電気光学装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画素電極に電気的に接続された電気光学装置、電子機器、および電気光学装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
投射型表示装置のライトバルブ等として用いられる電気光学装置では、画素電極とトランジスターとの間に蓄積容量が設けられており、蓄積容量は、第１電極と、第１電極に誘電体層を介して対向する第２電極と備えている。かかる蓄積容量において、誘電体層として、酸化ハフニウム膜と酸化アルミニウム膜とが交互に積層された積層膜が提案されている（引用文献１参照）。引用文献１の図１４には、積層膜における酸化ハフニウム膜および酸化アルミニウム膜の総膜数が奇数であって、総膜数が９以上である場合、積層膜のうち、第１電極と接する膜および第２電極と接する膜を除く部分では、酸化アルミニウム膜の膜厚が酸化ハフニウム膜の膜厚より厚い構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１４２４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電気光学装置において、表示光の利用効率の向上や画素の微細化等を図るために、蓄積容量に対して、平面的な占有面積サイズが小さくても、大きな静電容量を有することが望まれている。それ故、特許文献１に記載の構成より、静電容量を向上させた蓄積容量が必要であるとの課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明を適用した電気光学装置の一態様は、基板と、前記基板に形成された画素電極と、前記基板と前記画素電極との間に設けられ、前記画素電極に電気的に接続されたトランジスターと、前記トランジスターと前記画素電極との間に設けられた第１電極、および前記第１電極に対して前記画素電極側に誘電体層を介して対向する第２電極を有し、前記画素電極に電気的に接続された蓄積容量と、を備え、前記誘電体層は、酸化ハフニウム膜と酸化アルミニウム膜とが交互に積層された積層膜であり、前記積層膜における前記酸化ハフニウム膜および前記酸化アルミニウム膜の総膜数が１３から２１までの奇数であって、前記積層膜のうち、前記第１電極と接する膜および前記第２電極と接する膜を除く部分では、前記酸化ハフニウム膜の膜厚が前記酸化アルミニウム膜の膜厚より厚いことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の一態様は、基板と、前記基板に形成された画素電極と、前記基板と前記画素電極との間に設けられ、前記画素電極に電気的に接続されたトランジスターと、前記トランジスターと前記画素電極との間に設けられた第１電極、および前記第１電極に対して前記画素電極側に誘電体層を介して対向する第２電極を有し、前記画素電極に電気的に接続された蓄積容量と、を備えた電気光学装置の製造方法において、前記蓄積容量の形成工程では、前記第１電極を形成する第１工程と、酸化ハフニウム膜と酸化アルミニウム膜とを交互に積層した積層膜によって前記誘電体層を形成する第２工程と、前記第２電極を形成する第３工程と、を有し、前記第２工程では、前記積層膜における前記酸化ハフニウム膜および前記酸化アルミニウム膜の総膜数を１３から２１までの奇数とし、前記積層膜のうち、前記第１電極と接する膜および前記第２電極と接する膜を除く部分では、前記酸化ハフニウム膜の膜厚を前記酸化アルミニウム膜の膜厚より厚くすることを特徴とする。
【０００７】
本発明を適用した電気光学装置は、各種電子機器に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明を適用した電気光学装置の一態様を示す平面図。
【図２】図１に示す電気光学装置の断面図。
【図３】図１に示す電気光学装置の画素の平面図。
【図４】図３に示す画素のＦ−Ｆ′断面図。
【図５】図３に示す画素のＧ−Ｇ′断面図。
【図６】図４に示す蓄積容量の断面図。
【図７】誘電体層の総膜数と静電容量等との関係を示すグラフ。
【図８】酸化ハフニウム膜と酸化アルミニウム膜の膜厚比と静電容量等との関係を示すグラフ。
【図９】積層膜の検討に用いた要因とその水準を示す説明図。
【図１０】図９に示す条件に対応するＬ８直交実験の内容を示す説明図。
【図１１】図１０に示すＬ１８直交実験による要因効果を示す説明図。
【図１２】誘電体層の総膜数と静電容量等との関係を示すグラフ。
【図１３】酸化ハフニウム膜と酸化アルミニウム膜の膜厚比と静電容量等との関係を示すグラフ。
【図１４】図４に示す蓄積容量を形成する方法を示す工程断面図。
【図１５】本発明を適用した電気光学装置を用いた投射型表示装置（電子機器）の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。また、以下の説明において、第１基板１９に形成される層を説明する際、上層側あるいは表面側とは第１基板１９が位置する側とは反対側（第２基板２９が位置する側）を意味し、下層側とは第１基板１９が位置する側を意味する。
【００１０】
（電気光学装置の構成）
図１は、本発明を適用した電気光学装置１００の一態様を示す平面図である。図２は、図１に示す電気光学装置１００の断面図である。図１に示すように、電気光学装置１００では、素子基板１０の基板本体である第１基板１９と、対向基板２０の基板本体である第２基板２９とが所定の隙間を介してシール材１０７によって貼り合わされており、第１基板１９と第２基板２９とが対向している。シール材１０７は第２基板２９の外縁に沿うように枠状に設けられており、第１基板１９と第２基板２９との間でシール材１０７によって囲まれた領域に液晶層等の電気光学層８０が配置されている。従って、電気光学装置１００は液晶装置として構成されている。シール材１０７は、光硬化性を備えた接着剤、あるいは光硬化性および熱硬化性を備えた接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするためのグラスファイバー、あるいはガラスビーズ等のギャップ材が配合されている。第１基板１９および第２基板２９はいずれも四角形であり、電気光学装置１００の略中央には、表示領域１０ａが四角形の領域として設けられており、表示領域１０ａは矩形枠状の周辺領域１０ｄに囲まれている。
【００１１】
第１基板１９の第２基板２９と対向する一方面１９ｓにおいて、周辺領域１０ｄの外側には、第１基板１９の一辺に沿ってデータ線駆動回路１０１および複数の端子１０２が形成されており、この一辺に隣接する他の辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。端子１０２には、フレキシブル配線基板（図示せず）が接続されており、第１基板１９には、フレキシブル配線基板を介して各種電位や各種信号が入力される。
【００１２】
第１基板１９の一方面１９ｓにおいて、表示領域１０ａには、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）膜等からなる透光性の複数の画素電極９ａ、および複数の画素電極９ａの各々に電気的に接続するトランジスター（図示せず）がマトリクス状に形成されている。画素電極９ａに対して第２基板２９側には第１配向膜１６が形成されており、画素電極９ａは、第１配向膜１６によって覆われている。
【００１３】
第２基板２９において第１基板１９と対向する一方面２９ｓ側には、ＩＴＯ膜等からなる透光性の共通電極２１が形成されており、共通電極２１に対して第１基板１９側には第２配向膜２６が形成されている。共通電極２１は、第２基板２９の略全面に形成されており、第２配向膜２６によって覆われている。第２基板２９において、共通電極２１に対して第１基板１９とは反対側には、金属または金属化合物からなる遮光性の遮光層２７、および保護層２８が形成されている。遮光層２７は、例えば、表示領域１０ａの外周縁に沿って延在する額縁状の見切り２７ａとして形成されている。また、遮光層２７は、隣り合う画素電極９ａにより挟まれた領域と平面視で重なる領域にブラックマトリクス２７ｂとしても形成されることもある。本形態において、第１基板１９の周辺領域１０ｄのうち、見切り２７ａと平面視で重なるダミー画素領域には、画素電極９ａと同時形成されたダミー画素電極９ｂが形成されている。
【００１４】
第１配向膜１６および第２配向膜２６は、ＳｉＯｘ（ｘ＜２）、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３等の斜方蒸着膜からなる無機配向膜（垂直配向膜）であり、電気光学層８０に用いた負の誘電率異方性を備えた液晶分子を傾斜配向させている。このため、液晶分子は、第１基板１９および第２基板２９に対して所定の角度を成している。このようにして、電気光学装置１００は、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードの液晶装置として構成されている。
【００１５】
第１基板１９には、シール材１０７より外側において第２基板２９の角部分と重なる領域に、第１基板１９と第２基板２９との間で電気的導通をとるための基板間導通用電極１０９が形成されている。基板間導通用電極１０９には、導電粒子を含んだ基板間導通材１０９ａが配置されており、第２基板２９の共通電極２１は、基板間導通材１０９ａおよび基板間導通用電極１０９を介して、第１基板１９側に電気的に接続されている。このため、共通電極２１は、第１基板１９の側から共通電位が印加されている。
【００１６】
本形態の電気光学装置１００において、第１基板１９および第２基板２９は、石英基板やガラス基板等の透光性基板である。また、画素電極９ａおよび共通電極２１がＩＴＯ膜（透光性導電膜）により形成されており、電気光学装置１００は、透過型液晶装置として構成されている。かかる電気光学装置１００では、第１基板１９および第２基板２９のうち、一方側の基板から入射した光が他方側の基板を透過して出射される間に変調されて画像を表示する。本形態では、矢印Ｌで示すように、第２基板２９から入射した光が第１基板１９を透過して出射される間に電気光学層８０によって画素毎に変調され、画像を表示する。なお、電気光学装置１００は、反射型液晶装置として構成される場合があり、この場合、例えば、画素電極９ａを反射性金属によって形成する。反射型液晶装置では、第２基板２９から入射した光が第１基板１９の側で反射して再び第２基板２９の側から出射される間に電気光学層８０によって画素毎に変調し、画像を表示する。
【００１７】
（画素の具体的構成）
図３は、図１に示す電気光学装置１００の画素の平面図である。図４は、図３に示す画素のＦ−Ｆ′断面図である。なお、図３では、各層を以下の線で表してある。また、図３では、互いの端部が平面視で重なり合う層については、層の形状等が分かりやすいように、端部の位置をずらしてある。
第１遮光層１ａ＝細くて長い破線
半導体層３１ａ＝細くて短い点線
走査線３ａ（ゲート電極３３ａ）＝太い実線
ドレイン電極２ａ＝細い二点鎖線
データ線６ａおよび中継電極６ｂ＝細い一点鎖線
容量線７ｃ（第１電極７ａ）＝太い一点鎖線
第２容量電極８ａ＝細い実線
画素電極９ａ＝太くて長い破線
【００１８】
図３に示すように、第１基板１９において第２基板２９と対向する面には、複数の画素の各々に画素電極９ａが形成されており、隣り合う画素電極９ａにより挟まれた画素間領域に沿ってデータ線６ａおよび走査線３ａが形成されている。画素間領域は縦横に延在しており、走査線３ａは画素間領域のうち、Ｘ方向に延在する第１画素間領域に沿って直線的に延在し、データ線６ａは、Ｙ方向に延在する第２画素間領域に沿って直線的に延在している。また、データ線６ａと走査線３ａとの交差に対応してトランジスター３０が形成されており、本形態において、トランジスター３０は、データ線６ａと走査線３ａとの交差領域およびその付近を利用して形成されている。さらに、第１基板１９には、トランジスター３０の上層側に容量線７ｃが形成されており、容量線７ｃには共通電位Ｖｃｏｍが印加されている。容量線７ｃは、データ線６ａと重なるように延在する主線部分と、主線部分から走査線３ａに沿って突出した凸部とを有している。トランジスター３０の下層側には遮光層１ａが形成されており、遮光層１ａは、走査線３ａと重なるように延在する主線部分と、主線部分からデータ線に沿って突出した凸部とを有している。
【００１９】
図４に示すように、第１基板１９の一方面１９ｓ側において、第１基板１９と画素電極９ａとの間には、第１基板１９の側から画素電極９ａの側に向けて、遮光層１ａ、トランジスター３０、ドレイン電極２ａ、データ線６ａ、および蓄積容量５５が順に設けられている。蓄積容量５５は、画素電極９ａと共通電極２１との間に形成される液晶容量と並列に電気的に接続され、液晶容量に蓄積された画像信号のリーク（劣化）を抑制する。
【００２０】
本形態において、遮光層１ａは、第１基板１９の一方面１９ｓに設けられた導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属化合物膜等の導電膜からなる。本形態において、遮光層１ａは、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）、タングステン、窒化チタン等の遮光膜からなり、電気光学装置１００を透過した後の光が他の部材で反射した際、かかる反射光が半導体層３１ａに入射してトランジスター３０で光電流に起因する誤動作が発生することを防止する。遮光層１ａを走査線として構成する場合もある。
【００２１】
遮光層１ａの上層側には、シリコン酸化膜からなる透光性の層間絶縁膜４１が形成され、層間絶縁膜４１の上層側に、半導体層３１ａを備えたトランジスター３０が形成されている。層間絶縁膜４１の表面は平坦化されている。トランジスター３０は、例えば、データ線６ａの延在方向に長辺方向を向けた半導体層３１ａと、半導体層３１ａの長さ方向と直交する方向に延在して半導体層３１ａの長さ方向の中央部分に重なるゲート電極３３ａとを備えており、本形態において、ゲート電極３３ａは走査線３ａの一部からなる。トランジスター３０は、半導体層３１ａとゲート電極３３ａとの間に透光性のゲート絶縁層３２を有している。半導体層３１ａは、ゲート電極３３ａに対してゲート絶縁層３２を介して対向するチャネル領域３１ｇを備えているとともに、チャネル領域３１ｇの両側にソース領域３１ｂおよびドレイン領域３１ｃを備えている。本形態において、トランジスター３０は、ＬＤＤ構造を有している。従って、ソース領域３１ｂおよびドレイン領域３１ｃは各々、チャネル領域３１ｇの両側に低濃度領域を備え、低濃度領域に対してチャネル領域３１ｇとは反対側で隣接する領域に高濃度領域を備えている。
【００２２】
半導体層３１ａは、ポリシリコン膜（多結晶シリコン膜）等によって構成されている。ゲート絶縁層３２は、半導体層３１ａを熱酸化したシリコン酸化膜からなる第１ゲート絶縁層３２ａと、減圧ＣＶＤ法等により形成されたシリコン酸化膜からなる第２ゲート絶縁層３２ｂとの２層構造からなる。ゲート電極３３ａおよび走査線３ａは、導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属化合物膜等の導電膜からなる。本形態において、走査線３ａは、ゲート絶縁層３２および層間絶縁膜４１を貫通するコンタクトホール４１ａを介して遮光層１ａに電気的に接続されている。
【００２３】
ゲート電極３３ａの上層側にはシリコン酸化膜等からなる透光性の層間絶縁膜４２が形成され、層間絶縁膜４２の上層にはドレイン電極２ａが形成されている。ドレイン電極２ａは、導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属化合物膜等の導電膜からなる。ドレイン電極２ａは、半導体層３１ａのドレイン領域３１ｃと一部が重なるように形成されており、層間絶縁膜４２およびゲート絶縁層３２を貫通するコンタクトホール４２ａを介してドレイン領域３１ｃに電気的に接続されている。
【００２４】
ドレイン電極２ａの上層側には、シリコン酸化膜等からなる透光性の層間絶縁膜４３が形成されており、層間絶縁膜４３の上層側には、データ線６ａおよび中継電極６ｂが同一の導電膜により形成されている。層間絶縁膜４３の表面は平坦化されている。データ線６ａおよび中継電極６ｂは、導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属化合物膜等の導電膜からなる。データ線６ａは、層間絶縁膜４２、４３、およびゲート絶縁層３２を貫通するコンタクトホール４３ａを介してソース領域３１ｂに導通している。中継電極６ｂは、層間絶縁膜４３を貫通するコンタクトホール４３ｂを介してドレイン電極２ａに電気的に接続されている。
【００２５】
データ線６ａおよび中継電極６ｂの上層側にはシリコン酸化膜等からなる透光性の層間絶縁膜４４が形成されており、層間絶縁膜４４の上層側には、蓄積容量５５が構成されている。層間絶縁膜４４の表面は平坦化されている。
【００２６】
蓄積容量５５は、トランジスター３０と画素電極９ａとの間に設けられた層間絶縁膜４４の上層に設けられた第１電極７ａと、第１電極７ａに対して画素電極９ａ側で誘電体層４０を介して対向する第２電極８ａとを有している。第１電極７ａおよび第２電極８ａは、導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属化合物膜等の導電膜からなる。本形態において、誘電体層４０は、酸化ハフニウム膜と酸化アルミニウム膜とが交互に積層された積層膜４０ａである。ここで、誘電体層４０は、第２電極８ａと同一、あるいは略同一の領域に形成されており、各画素における透光領域には形成されていない。従って、電気光学装置１００において画素を表示する際、酸化ハフニウム膜と酸化アルミニウム膜との界面での反射に起因する光損失が抑制されている。本形態において、第１電極７ａは、容量線７ｃの一部であり、共通電位Ｖｃｏｍが印加される。第２電極８ａは、誘電体層４０および層間絶縁膜４４を貫通するコンタクトホール４４ａを介して中継電極６ｂに電気的に接続されている。
【００２７】
第２電極８ａの上層側には、シリコン酸化膜等からなる透光性の層間絶縁膜４５が形成されており、かかる層間絶縁膜４５の上層側にはＩＴＯ膜等からなる画素電極９ａが形成されている。層間絶縁膜４５の表面は平坦化されている。層間絶縁膜４５には、第２電極８ａまで到達したコンタクトホール４５ａが形成されており、画素電極９ａは、コンタクトホール４５ａを介して第２電極８ａに電気的に接続している。その結果、画素電極９ａは、第２電極８ａ、中継電極６ｂ、およびドレイン電極２ａを介してドレイン領域３１ｃに電気的に接続している。画素電極９ａの表面側には、ポリイミドや無機配向膜からなる透光性の第１配向膜１６が形成されている。
【００２８】
（蓄積容量５５の詳細構成）
図５は、図３に示す画素のＧ−Ｇ′断面図である。図５に示すように、第１電極７ａの一部は、誘電体層４０および第２電極８ａから張り出しており、第１電極７ａのうち、誘電体層４０および第２電極８ａから張り出している部分は、第１保護膜４８ａによって覆われている。第１保護膜４８ａは、誘電体層４０および第２電極８ａをエッチングによりパターニングする際、第１電極７ａを保護する。
【００２９】
図４および図５において、第１電極７ａは、アルミニウムを主成分とする第１層４ａと、第１層４ａに誘電体層４０の側から積層された第２層５ａとを備えており、第２層５ａは、アルミニウム以外の金属を主成分とする導電材料からなる。本形態において、第２層５ａは、窒化チタンからなる。アルミニウムを主成分とする第１層４ａは、電気的抵抗が小さい一方、腐食しやすい等の欠点がある。これに対して、窒化チタンからなる第２層５ａは、第１層４ａより電気的抵抗が大きいが、第１層４ａより腐食しにくい。従って、第１電極７ａ（容量線７ｃ）は、電気的抵抗が小さくて、腐食しにくい。
【００３０】
第２電極８ａは、第１電極７ａの第２層５ａと同一材料からなる。本形態において、第２電極８ａは、第１電極７ａの第２層５ａと同様、窒化チタンからなる。従って、第１電極７ａ、および第２電極８ａはいずれも、窒化チタン膜が誘電体層４０と接している。窒化チタンの仕事関数は４．７ｅＶであり、アルミニウム（仕事関数４．１ｅＶ）と比べて高い仕事関数を有している。従って、第１電極７ａと誘電体層４０との境界、および第２電極８ａと誘電体層４０との境界におけるエネルギー障壁が高い。それ故、第１電極７ａと誘電体層４０との間、および第２電極８ａと誘電体層４０との間にリーク電流が流れにくいので、蓄積容量５５の耐圧（耐電圧）を大きくすることができる。
【００３１】
ここで、第１電極７ａの側面には、第１層４ａの側面を覆う第２保護膜４９ａ（本発明における「保護膜」）が形成されており、第２保護膜４９ａは、第２層５ａの側面の少なくとも一部を開放している。このため、第２層５ａの側面には誘電体層４０および第２電極８ａが積層されている。従って、第１電極７ａと第２電極８ａとが誘電体層４０を介して対向する面積を広くすることができるので、蓄積容量４０の静電容量を大きくすることができる。
【００３２】
本形態では、蓄積容量５５の静電容量を大きくすることを優先する場合には第２層５ａを厚くし、電気的抵抗を小さくすることを優先する場合には、第１層４ａを厚くする。
【００３３】
（誘電体層４０の構成）
図６は、図４に示す蓄積容量５５の断面図であり、図６では、酸化ハフニウム膜（ＨｆＯ2）にＨを付し、酸化アルミニウム膜（Ａｌ2Ｏ3）にＡを付してある。また、酸化ハフニウム膜および酸化アルミニウム膜に対しては、第１電極７ａの側からの積層位置を示す数字を、酸化ハフニウム膜に示すＨ、または酸化アルミニウム膜を示すＡの後ろに付してある。
【００３４】
図６に示すように、蓄積容量５５において、誘電体層４０は、酸化ハフニウム膜Ｈと酸化アルミニウム膜Ａとが交互に積層された積層膜４０ａであり、誘電体層４０の総膜厚は、概略２０ｎｍ〜５０ｎｍである。酸化ハフニウム膜Ｈの比誘電率は概略２０〜２５であり、酸化アルミニウム膜Ａの比誘電率は概略９である。酸化ハフニウム膜Ｈは、酸化アルミニウム膜Ａと比べて、リーク電流は大きいが、比誘電率が大きいという長所を有している。一方、酸化アルミニウム膜Ａは、酸化ハフニウム膜Ｈと比べて、比誘電率は小さいが、リーク電流が小さいという長所を有している。
【００３５】
積層膜４０ａにおける酸化ハフニウム膜Ｈおよび酸化アルミニウム膜Ａの総膜数ｎは、後述する検討結果から１３から２１までの奇数に設定され、好ましくは、積層膜４０ａにおける酸化ハフニウム膜Ｈおよび酸化アルミニウム膜Ａの総膜数ｎは１５、１７または１９に設定される。総膜数ｎが多くなりすぎると、酸化ハフニウム膜Ｈ、および酸化アルミニウム膜Ａを形成するための処理時間が増加し、蓄積容量の生産性が低下する。酸化ハフニウム膜Ｈ、および酸化アルミニウム膜Ａの１層当たりの膜厚を厚くすると、結晶化しやすく、結晶粒界を介してのリーク電流が大きくなるため、蓄積容量５５の耐圧が低下する。従って、総膜数ｎをある程度多くして、誘電体層４０の膜厚を確保し、蓄積容量５５の耐圧を確保することが好ましい。それ故、総膜数ｎは、１３から２１までの奇数が好ましく、好ましくは、総膜数ｎは１５、１７または１９が好ましい。
【００３６】
総膜数ｎが奇数の場合、積層膜４０ａは、第１電極７ａと接する膜（１番目の膜）、および第２電極８ａと接する膜（ｎ番目の膜）は、酸化ハフニウム膜Ｈ、および酸化アルミニウム膜Ａのうちの一方の膜である。本形態では、第１電極７ａと接する膜（１番目の膜）、および第２電極８ａと接する膜（ｎ番目の膜）はいずれも、酸化ハフニウム膜Ｈである。従って、誘電体層４０が対称な膜構成になるため、電気光学装置１００において極性反転方式を採用した場合でも、対称性を向上することができる。また、酸化ハフニウム膜Ｈは、酸化アルミニウム膜Ａより化学的に安定であるため、第１電極７ａと接する膜（１番目の膜）、および第２電極８ａと接する膜（ｎ番目の膜）を酸化ハフニウム膜Ｈとすることが好ましい。
【００３７】
ここで、積層膜４０ａのうち、第１電極７ａと接する膜（１番目の酸化ハフニウム膜Ｈ１）、および第２電極８ａと接する膜（ｎ番目の酸化ハフニウム膜Ｈ１）を除く部分（２番目の酸化アルニウム膜Ａ２からｎ−１番目の酸化アルミニウム膜Ａｎ−１までの積層膜）では、酸化ハフニウム膜Ｈの膜厚が酸化アルミニウム膜Ａの膜厚より厚い。本形態では、積層膜４０ａの全体にわたって、酸化ハフニウム膜Ｈの膜厚が一定または略一定であり、酸化アルミニウム膜Ａの膜厚が一定または略一定である。従って、本形態では、積層膜４０ａの全体にわたって、酸化ハフニウム膜Ｈの膜厚が酸化アルミニウム膜Ａの膜厚より厚い。例えば、後述する検討結果から、酸化ハフニウム膜Ｈの膜厚は、酸化アルミニウム膜Ａの膜厚の２．５倍から５倍に設定されることが好ましい。
【００３８】
なお、積層膜４０ａのうち、第２電極８ａと接する膜を他より厚くしてもよく、この場合、第１電極７ａと接する膜も同様に厚くすれば、対称性を得ることができる。
【００３９】
（積層膜４０ａの検討結果１）
図７は、誘電体層４０の総膜数ｎと静電容量等との関係を示すグラフである。図８は、酸化ハフニウム膜Ｈと酸化アルミニウム膜Ａの膜厚比と静電容量等との関係を示すグラフである。以下の説明において、グラフに示す耐圧と容量密度の値からＣＶ積を算出した結果はグラフ中に示してある。但し、各グラフ間では、試料サイズが異なることがあるので、ＣＶ積については、相対値として単位を付さずに、同一のグラフ内での比較に用いる。
【００４０】
図７に示すように、誘電体層４０の総膜数ｎを９、１３、２１に変化させるに伴い、耐圧および容量密度が変化する。そこで、耐圧と容量密度との積（ＣＶ積）で比較すると、総膜数ｎが１３から２１の場合、比較的大きなＣＶ積を得ることができる。それ故、総膜数ｎは、１３から２１までの奇数であることが好ましい。
【００４１】
図８に示すように、誘電体層４０の総膜数ｎを１３に設定した状態で、酸化ハフニウム膜Ｈと酸化アルミニウム膜Ａの膜厚比を５：８（０．６倍）、１：１（１倍）、８：４（２倍）に変化させると、酸化ハフニウム膜Ｈの膜厚が酸化アルミニウム膜Ａの膜厚より大きい方が、ＣＶ積が大きい。なお、積層膜４０ａのうち、第１電極７ａと接する膜、および第２電極８ａと接する膜については、界面の安定化のため、他の膜より厚くすることがあるが、その場合でも、第１電極７ａと接する膜、および第２電極８ａと接する膜を除く部分では、酸化ハフニウム膜Ｈの膜厚が酸化アルミニウム膜Ａの膜厚より厚いことが好ましい。本形態では、第１電極７ａと接する膜、および第２電極８ａと接する膜が酸化ハフニウム膜Ｈであるため、積層膜４０ａの全体にわたって、酸化ハフニウム膜Ｈの膜厚が酸化アルミニウム膜Ａの膜厚より厚い。
【００４２】
（積層膜４０ａの検討結果２）
次に、誘電体層４０を形成した後の加熱工程（アニール）の条件、総膜数ｎ、酸化ハフニウム膜Ｈと酸化アルミニウム膜Ａの膜厚比、誘電体層４０の膜厚、酸化ハフニウム膜Ｈと酸化アルミニウム膜Ａの成膜順序、最表面を構成する膜の膜厚について、実験計画法を利用して評価した結果を説明する。
【００４３】
図９は、積層膜４０ａの検討に用いた要因とその水準を示す説明図である。図１０は、図９に示す条件に対応するＬ１８直交実験の内容を示す説明図である。図１１は、図１０に示すＬ１８直交実験による要因効果を示す説明図である。なお、図１１には、ＣＶ積の平均値を示してある。
【００４４】
まず、誘電体層４０を形成した後の加熱工程（アニール）では、酸素（Ｏ2）雰囲気、および窒素（Ｎ2）雰囲気のいずれにおいても、加熱工程なしより、３５０℃〜４００℃の温度条件で高いＣＶ積が得られた。
【００４５】
総膜数ｎは、１３より１７、２１の場合に高いＣＶ積が得られた。誘電体層４０の膜厚は、２６ｎｍから２７ｎｍ、２８ｎｍと厚くなるに伴い、ＣＶ積が低下した。
【００４６】
酸化ハフニウム膜Ｈと酸化アルミニウム膜Ａの膜厚比は、９：５（１．８倍）、および４．３（１．３倍）より、５：２（２．５倍）である場合に大きなＣＶ積が得られた。それ故、酸化ハフニウム膜Ｈの膜厚は、酸化アルミニウム膜Ａの膜厚より厚く、膜厚比が２．５倍以上であることが好ましい。
【００４７】
酸化ハフニウム膜Ｈと酸化アルミニウム膜Ａの成膜順序はいずれのパターンでも同等であった。最表面の膜厚は、２ｎｍの方が４ｎｍよりＣＶ積が大きかった。
【００４８】
（積層膜４０ａの検討結果３）
図１２は、誘電体層４０の総膜数ｎと静電容量等との関係を示すグラフであり、酸化ハフニウム膜Ｈと酸化アルミニウム膜Ａの膜厚比を４：１（４倍）とし、誘電体層４０の膜厚を２７ｎｍとしたときの結果である。図１３は、酸化ハフニウム膜Ｈと酸化アルミニウム膜Ａの膜厚比と静電容量等との関係を示すグラフであり、誘電体層４０の膜厚を３０ｎｍとし、誘電体層４０の総膜数ｎを１７としたときの結果である。
【００４９】
図１２に示すように、酸化ハフニウム膜Ｈと酸化アルミニウム膜Ａの膜厚比を４：１（４倍）とし、誘電体層４０の膜厚を２７ｎｍとしたとき、誘電体層４０の総膜数ｎが１５、１７、１９のいずれにおいても高いＣＶ積が得られた。それ故、酸化ハフニウム膜Ｈおよび酸化アルミニウム膜Ａの総膜数ｎは、１３から２１までの奇数に設定され、好ましくは、積層膜４０ａにおける酸化ハフニウム膜Ｈおよび酸化アルミニウム膜Ａの総膜数ｎは１５、１７または１９であることが好ましい。
【００５０】
図１３に示すように、誘電体層４０の膜厚を３０ｎｍとし、誘電体層４０の総膜数ｎを１７としたとき、酸化ハフニウム膜Ｈと酸化アルミニウム膜Ａの膜厚比を４：１（４倍）から５：１（５倍）にしたとき、ＣＶ積がさらに増大とした。それ故、図１１に示す結果から、酸化ハフニウム膜Ｈの膜厚と酸化アルミニウム膜Ａの膜厚との膜厚比は２．５倍以上であることが好ましく、さらに、図１３に示す結果から、酸化ハフニウム膜Ｈの膜厚と酸化アルミニウム膜Ａの膜厚との膜厚比を４倍まで増大させれば、大きなＣＶ積を得ることができる。さらには、図１３に示す結果から、酸化ハフニウム膜Ｈの膜厚と酸化アルミニウム膜Ａの膜厚との膜厚比を５倍まで増大させれば、さらに大きなＣＶ積を得ることができる。
【００５１】
（電気光学装置１００の製造方法）
図１４等を参照して、電気光学装置１００の製造方法を説明する。図１４は、図４に示す蓄積容量５５を形成する方法を示す工程断面図である。本形態の電気光学装置１００の製造工程では、図１４に示す第１電極形成工程ＳＴ１（第１工程）において、層間絶縁膜４４の上層に、第１層４ａを構成するアルミニム膜と、第２層５ａを構成する窒化チタン膜を形成した後、アルミニム膜、および窒化チタン膜をＲＩＥ（Reactive Ionic Etching）装置などの容量結合型ドライエッチング装置を用いたドライエッチング法によってパターニングし、第１電極７ａを形成する。その際、塩素を含むエッチングガスを用いる。
【００５２】
次に、図１４に示す絶縁膜形成工程ＳＴ２において、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を用いたプラズマＣＶＤ法等によって酸化シリコン膜を成膜した後、図１４に示すエッチバック工程ＳＴ３において、フッ素系ガスを反応ガスにして異方性ドライエッチングを行い、第１電極７ａの第１層４ａの側面に、図５に示す第２保護膜４９ａを形成する。
【００５３】
次に、ＴＥＯＳを用いたプラズマＣＶＤによって酸化シリコンからなる絶縁膜を成膜した後、フッ素系ガスを反応ガスにしてドライエッチングを行い、平面視で第２電極８ａに重ならない部分の第１電極７ａを覆う第１保護膜４８ａ（図５参照）を形成する。かかるエッチングの過程において、第１保護膜４８ａから露出する第１電極７ａには、エッチングする過程で生成される炭素系ポリマー等の反応生成物が堆積するため、フッ酸を含む薬液によって堆積物を除去する。その際、第１電極７ａでは、アルミニウムを主成分とする第１層４ａの表面は、窒化チタンからなる第２層５ａで覆われ、側面は、第２保護膜４９ａで覆われている。従って、フッ酸を含む薬液で堆積物を除去した際、第１層４ａが溶解することを防止することができる。
【００５４】
次に、図１４に示す誘電体層形成工程ＳＴ４（第２工程）において、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法等を用いて酸化ハフニウム膜と酸化アルミニウム膜と順に積層し、第１電極７ａを覆う誘電体層４０（積層膜４０ａ）を形成する。ＡＬＤ法では、ハフニウムの供給源であるＴＥＭＡ−Ｈｆ（テトラエチルメチルアミノハフニウム）ガスを成膜チャンバー内に導入し、対象物（例えば、第１電極７ａの表面にＴＥＭＡ−Ｈｆまたはその活性種を化学吸着させる。次に、オゾンガスを成膜チャンバーに導入し、オゾンガスと対象物の表面に吸着したＴＥＭＡ−Ｈｆとを熱反応させて、１原子層分の酸化ハフニウム膜を形成する。同様に、アルミニウムの供給源であるＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）ガスを成膜チャンバー内に導入し、対象物（例えば、酸化ハフニウム膜）の表面にＴＭＡまたはその活性種を化学吸着させる。次にオゾンガスを成膜チャンバーに導入し、オゾンガスと対象物の表面に吸着したＴＭＡとを熱反応させて、１原子層分の酸化アルミニウム膜を形成する。上述した操作を繰り返すことで、所定の膜厚の酸化ハフニウム膜や酸化アルミニウム膜を形成する。ＡＬＤ法では、一原子層レベルで膜厚を制御することが可能であり、所定の膜厚の酸化ハフニウム膜や酸化アルミニウム膜を高精度に形成することができる。
【００５５】
本形態では、誘電体層４０（積層膜４０ａ）を形成した後、誘電体層４０を加熱する加熱工程を行う。本形態では、加熱工程での加熱温度は３５０℃〜４００℃である。その結果、誘電体層４０の耐圧が向上する。
【００５６】
次に、フッ素系ガスを反応ガスにしてドライエッチングを行い、誘電体層４０および層間絶縁膜４４を貫通するコンタクトホール４４ａを形成する。
【００５７】
次に、図１４に示す第２電極形成工程ＳＴ５（第３工程）において、誘電体層４０の上に、例えばスパッタ法で窒化チタン膜を形成した後、塩素系ガスを反応ガスにしてドライエッチングを行い、第２電極８ａをパターニングする。次に、第２電極８ａをエッチングマスクとして、フッ素系ガスを反応ガスにしたドライエッチングを行い、誘電体層４０をパターニングする。以降、周知の方法で層間絶縁膜４５、画素電極９ａ、および第１配向膜１６を順次形成する。
【００５８】
［他の実施の形態］
上記実施形態では、液晶装置からなる電気光学装置に本発明を適用したが、有機エレクトロルミネッセンス表示装置等の電気光学装置に本発明を適用してもよい。
【００５９】
［電子機器への搭載例］
上述した実施形態に係る電気光学装置１００を用いた電子機器について説明する。図１５は、本発明を適用した電気光学装置１００を用いた投射型表示装置の概略構成図である。図１５には、偏光板等の光学素子の図示を省略してある。図１５に示す投射型表示装置２１００は、電気光学装置１００を用いた電子機器の一例である。
【００６０】
図１５に示す投射型表示装置２１００において、上記実施形態に係る電気光学装置１００がライトバルブとして用いられ、装置を大きくすることなく高精細で明るい表示が可能である。図１５に示すように、投射型表示装置２１００の内部には、ハロゲンランプ等の白色光源を有するランプユニット２１０２（光源部）が設けられている。ランプユニット２１０２から射出された投射光は、内部に配置された３枚のミラー２１０６および２枚のダイクロイックミラー２１０８によってＲ（赤）色、Ｇ（緑）色、Ｂ（青）色の３原色に分離される。分離された投射光は、各原色に対応するライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂにそれぞれ導かれ、変調される。なお、Ｂ色の光は、他のＲ色やＧ色と比較すると光路が長いので、その損失を防ぐために、入射レンズ２１２２、リレーレンズ２１２３および出射レンズ２１２４を有するリレーレンズ系２１２１を介して導かれる。
【００６１】
ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂによってそれぞれ変調された光は、ダイクロイックプリズム２１１２に３方向から入射する。そして、ダイクロイックプリズム２１１２において、Ｒ色およびＢ色の光は９０度に反射し、Ｇ色の光は透過する。したがって、各原色の画像が合成された後、スクリーン２１２０には、投射レンズ群２１１４（投射光学系）によってカラー画像が投射される。
【００６２】
（他の投射型表示装置）
なお、投射型表示装置については、光源部として、各色の光を出射するＬＥＤ光源等を用い、かかるＬＥＤ光源から出射された色光を各々、別の液晶装置に供給するように構成してもよい。
【００６３】
（他の電子機器）
本発明を適用した電気光学装置１００を備えた電子機器は、上記実施形態の投射型表示装置２１００に限定されない。例えば、投射型のＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）やＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ等の電子機器に用いてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１ａ…遮光層、２ａ…ドレイン電極、３ａ…走査線、４ａ…第１層、５ａ…第２層、６ａ…データ線、６ｂ…中継電極、７ａ…第１電極、７ｃ…容量線、８ａ…第２電極、９ａ…画素電極、１０…素子基板、１９…第１基板、２０…対向基板、２１…共通電極、２９…第２基板、３０…トランジスター、３１ａ…半導体層、３２…ゲート絶縁層、３３ａ…ゲート電極、４０…誘電体層、４０ａ…積層膜、４８ａ…第１保護膜、４９ａ…第２保護膜、８０…電気光学層、１００…電気光学装置、１００Ｂ、１００Ｇ、１００Ｒ…ライトバルブ、２１００…投射型表示装置、２１０２…ランプユニット（光源部）、２１１４…投射レンズ群（投射レンズ系）、Ａ…酸化アルミニウム膜、Ｈ…酸化ハフニウム膜。
【図１】
2020170027.tif 000003
【図２】
2020170027.tif 000004
【図３】
2020170027.tif 000005
【図４】
2020170027.tif 000006
【図５】
2020170027.tif 000007
【図６】
2020170027.tif 000008
【図７】
2020170027.tif 000009
【図８】
2020170027.tif 000010
【図９】
2020170027.tif 000011
【図１０】
2020170027.tif 000012
【図１１】
2020170027.tif 000013
【図１２】
2020170027.tif 000014
【図１３】
2020170027.tif 000015
【図１４】
2020170027.tif 000016
【図１５】
2020170027.tif 000017