(57)【要約】【課題】走査線の配線抵抗等を低減して、高速動作可能な電気光学装置を提供する。【解決手段】画素電極１０８と当該画素電極をスイッチング制御する薄膜トランジスタ１００とを含む画素と、画像表示領域の列方向に互いに平行に延在され、薄膜トランジスタ１００のソース領域２０４を列方向に互いに接続する複数本のデータ線１０４と、画像表示領域の行方向に互いに平行に延在され、薄膜トランジスタ１００のゲート電極２０８を行方向に互いに接続する複数本の走査線１０２と、を含む電気光学装置であって、ゲート電極２０８が非金属材料で形成され、上記走査線１０２は、ゲート電極２０８上に絶縁膜を介して積層された金属材料の薄膜をパターニングして形成されており、各々のゲート電極２０８とは絶縁膜を局所的に除去して形成された第１のコンタクトホール５０１を介して電気的に接続していることを特徴とする電気光学装置。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１データ線と、
前記第１データ線に隣接する第２データ線と、
前記第１及び第２データ線と交差する走査線と、
前記第１データ線と重なる島状の第１シリコン膜と、
前記第１シリコン膜と重なる島状の第１ゲート電極と、
前記第２データ線と重なる島状の第２ゲート電極と、を含み、
前記走査線と前記第１ゲート電極とが第１コンタクトホールで電気的に接続され、前記走査線と前記第２ゲート電極とが第２コンタクトホールで電気的に接続され、前記第１走査線が前記第１データ線と前記第１ゲート電極との間に位置するものであり、前記走査線の配線抵抗が前記第１及び第２ゲート電極の配線抵抗より小さいものである、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、
前記第１ゲート電極と前記走査線との間に第１蓄積容量が位置し、
前記第２ゲート電極と前記走査線との間に第２蓄積容量が位置し、
平面視において、前記第１コンタクトホールが前記第１蓄積容量と前記第２蓄積容量との間に位置する、ことを特徴とする電気光学装置。
【請求項３】
データ線と、
シリコン膜と、
前記データ線と前記シリコン膜との間に位置するゲート電極と、
前記データ線と前記ゲート電極との間に位置する走査線と、を含み、
前記ゲート電極と前記走査線とがコンタクトホールを介して電気的に接続され、前記走査線の配線抵抗が前記ゲート電極の配線抵抗よりも小さいものである、ことを特徴とする電気光学装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電気光学装置において、
前記ゲート電極がシリコンを含み前記走査線が金属を含むものである、ことを特徴とする電気光学装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の電気光学装置において、
前記データ線と前記ゲート電極との間に位置する蓄積容量を含み、平面視において前記コンタクトホールと前記蓄積容量とが重ならない、ことを特徴とする電気光学装置。
【請求項６】
請求項３ないし５のいずれか一項に記載の電気光学装置において、
前記蓄積容量が下部電極と上部電極とを有し、前記下部電極が前記シリコン膜のドレイン領域に電気的に接続され、前記下部電極が前記データ線と前記ゲート電極との間に位置し、前記上部電極が前記データ線と交差して延在する容量線であり、前記上部電極が前記データ線と前記下部電極との間に位置する、ことを特徴とする電気光学装置。
【請求項７】
請求項３ないし６のいずれか一項に記載の電気光学装置において、
前記シリコン膜において前記ゲート電極と重なる領域がチャネル領域であり、前記チャネル領域と前記蓄積容量とが重なり、前記蓄積容量の上部電極が金属を含む、ことを特徴とする電気光学装置。
【請求項８】
基板上の画像表示領域にマトリクス状に配置された、少なくとも画素電極と当該画素電極をスイッチング制御する薄膜トランジスタとを含む画素と、
前記画像表示領域の列方向に互いに平行に延在され、前記薄膜トランジスタのソース領域を列方向に互いに接続する複数本のデータ線と、
前記画像表示領域の行方向に互いに平行に延在され、前記薄膜トランジスタのゲート電極を行方向に互いに接続する複数本の走査線と、
を含む電気光学装置であって、
前記ゲート電極が非金属材料で形成され、
前記走査線は、前記ゲート電極上に絶縁膜を介して積層された金属材料の薄膜をパターニングして形成されており、各々の前記ゲート電極とは前記絶縁膜を局所的に除去して形成されたコンタクトホールを介して電気的に接続していることを特徴とする電気光学装置。
【請求項９】
請求項３ないし８のいずれか一項に記載の電気光学装置において、
前記薄膜トランジスタは、少なくともソース領域、ドレイン領域及びその中間のチャネル領域を含む多結晶シリコンパターンと前記チャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極とからなり、
前記ゲート電極を含む材料層は、前記ソース領域及び前記ドレイン領域には重ならず、前記ソース領域及び前記ドレイン領域を両側から挟むＨ字状の領域を含むようにパターニングされており、前記コンタクトホールは、当該Ｈ字状の領域から外れた領域に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電気光学装置。
【請求項１０】
請求項３ないし９のいずれか一項に記載の電気光学装置において、
前記ゲート電極が島状の多結晶シリコン膜である、ことを特徴とする電気光学装置。
【請求項１１】
請求項３ないし１０のいずれか一項に記載の電気光学装置において、
前記走査線がアルミニウムを含む、ことを特徴とする電気光学装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の電気光学装置において、
前記電気光学装置が透過型の液晶装置であることを特徴とする電気光学装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の液晶装置を光源からの光を変調するライトバルブとして備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液晶装置等の電気光学装置、及び当該電気光学装置を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
投写型表示装置あるいは液晶テレビ等に使用される液晶装置として、格子状に形成された走査線（ゲート線）とデータ線（信号線）の各交点に、画素電極と当該画素電極に電圧を印加するスイッチング素子としての薄膜トランジスタとからなる画素を形成した、アクティブマトリクス型の液晶装置がある。一方の基板面に入射した光を、マトリクス状に配置された透明導電性材料からなる画素電極を透過させた後、他方の面から出射する透過型の液晶装置が多用されている。画素電極と並列に蓄積容量を形成して画像信号のリークを抑制し、表示性能を向上させた型が一般的である。かかる液晶装置の駆動方法の１つとして、デジタル時分割駆動がある。アナログ駆動に比べて数十倍の高速駆動であるため、表示性能を大きく向上できる（特許文献１）。
【０００３】
デジタル時分割駆動で問題となるのは、走査線の配線抵抗と配線容量である。デジタル時分割駆動では、１走査線選択時間内に蓄積容量に駆動電圧を書き込み１サブフィード期間蓄積容量で当該駆動電圧を保持する。電圧書き込み時間は配線抵抗（薄膜トランジスタのオン抵抗を含む）及び容量（配線容量と蓄積容量の和）で決まる。そのため、高速動作が要求される場合は、配線抵抗と配線容量の低減は必須である。なお、蓄積容量の低減は表示性能を低下させるため、好ましくない。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３２０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、アクティブマトリクス型の液晶装置に一般的に採用されているＨＴＰＳすなわち高温ポリシリコンプロセスでは、ゲート電極に多結晶シリコンを用い、かつ、ゲート電極と走査線を同一の層で形成している。一般に、多結晶シリコンは金属の数十〜数百倍の比抵抗を有している。したがって、上記配線抵抗すなわち走査線の抵抗を低減することは困難である。
【０００６】
一方で、ゲート電極を金属で形成することも困難である。例えば、Ａｌ等の低融点金属を用いると、ＴＦＴのソース・ドレイン領域の形成時に必要なアニール工程の上限温度が制限を受ける。またタンタル、タングステン等の高融点金属は比抵抗が高めであり、また、薄膜トランジスタの製造中の応力によるクラック等の問題も起こり得る。さらに、製造プロセスを金属ゲート似合わせ一から見直して再設定する必要があり、製造コストの増加要因ともなり得る。
【０００７】
本発明はかかる課題に対応すべく成されたものであり、高温ポリシリコンプロセスを用いつつ走査線の配線抵抗等を低減して、高速動作可能な液晶装置等の電気光学装置を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明にかかる電気光学装置は、第１データ線と、上記第１データ線に隣接する第２データ線と、上記第１及び第２データ線と交差する走査線と、上記第１データ線と重なる島状の第１シリコン膜と、上記第１シリコン膜と重なる島状の第１ゲート電極と、上記第２データ線と重なる島状の第２ゲート電極と、を含み、上記走査線と上記第１ゲート電極とが第１コンタクトホールで電気的に接続され、上記走査線と上記第２ゲート電極とが第２コンタクトホールで電気的に接続され、上記第１走査線が上記第１データ線と上記第１ゲート電極との間に位置するものであり、上記走査線の配線抵抗が上記第１及び第２ゲート電極の配線抵抗より小さいものである、ことを特徴とする。
【０００９】
かかる構成によればゲート電極への信号の伝送速度が高まるため、表示性能が向上した電気光学装置を提供できる。
【００１０】
好ましくは、上記第１ゲート電極と上記走査線との間に第１蓄積容量が位置し、上記第２ゲート電極と上記走査線との間に第２蓄積容量が位置し、平面視において、上記第１コンタクトホールが上記第１蓄積容量と上記第２蓄積容量との間に位置する。
【００１１】
上記コンタクトホールを上記双方の蓄積容量の間に形成することで、蓄積容量の面積を充分に確保することができる。したがってかかる構成によれば、表示性能がより一層向上した電気光学装置を提供できる。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、本発明にかかる電気光学装置は、データ線と、シリコン膜と、上記データ線と上記シリコン膜との間に位置するゲート電極と、上記データ線と上記ゲート電極との間に位置する走査線と、を含み、上記ゲート電極と上記走査線とがコンタクトホールを介して電気的に接続され、上記走査線の配線抵抗が上記ゲート電極の配線抵抗よりも小さいものである、ことを特徴とする電気光学装置。
【００１３】
かかる構成によればゲート電極への信号の伝送速度が高まるため、表示性能が向上した電気光学装置を提供できる。
【００１４】
好ましくは、上記ゲート電極がシリコンを含み上記走査線が金属を含むものである。
【００１５】
上記走査線を金属を含む材料で形成することで、当該走査線の配線抵抗を低減して、ゲート電極への信号の伝送速度をより一層高めることができる。したがってかかる構成により、表示性能がより一層向上した電気光学装置を提供できる。
【００１６】
また、好ましくは、上記データ線と上記ゲート電極との間に位置する蓄積容量を含み、平面視において上記コンタクトホールと上記蓄積容量とが重ならない。
【００１７】
かかる構成によれば、開口率を大幅に低下させることなく蓄積容量を形成することができる。したがって、表示性能が向上した電気光学装置を提供できる。
【００１８】
また、好ましくは、上記蓄積容量が下部電極と上部電極とを有し、上記下部電極が上記シリコン膜のドレイン領域に電気的に接続され、上記下部電極が上記データ線と上記ゲート電極との間に位置し、上記上部電極が上記データ線と交差して延在する容量線であり、上記上部電極が上記データ線と上記下部電極との間に位置する。
【００１９】
画素の構成要素を積層することにより、開口率を大幅に低下させることなく上記蓄積容量の面積を増加できる。したがってかかる構成によれば、表示性能がより一層向上した電気光学装置を提供できる。
【００２０】
また、好ましくは、上記シリコン膜において上記ゲート電極と重なる領域がチャネル領域であり、上記チャネル領域と上記蓄積容量とが重なり、上記蓄積容量の上部電極が金属を含む。
【００２１】
かかる構成によれば、上記チャネル領域の周囲の遮光性を向上させて、上記チャネル領域に外光が入射してリーク電流が発生することを抑制できる。したがって、表示性能が向上した電気光学装置を提供できる。
【００２２】
また、上記課題を解決するために、本発明にかかる電気光学装置は、基板上の画像表示領域にマトリクス状に配置された、少なくとも画素電極と当該画素電極をスイッチング制御する薄膜トランジスタとを含む画素と、上記画像表示領域の列方向に互いに平行に延在され、上記薄膜トランジスタのソース領域を列方向に互いに接続する複数本のデータ線と、上記画像表示領域の行方向に互いに平行に延在され、上記薄膜トランジスタのゲート電極を行方向に互いに接続する複数本の走査線と、を含む電気光学装置であって、上記ゲート電極が非金属材料で形成され、上記走査線は、上記ゲート電極上に絶縁膜を介して積層された金属材料の薄膜をパターニングして形成されており、各々の上記ゲート電極とは上記絶縁膜を局所的に除去して形成されたコンタクトホールを介して電気的に接続していることを特徴とする。
【００２３】
上記金属材料の薄膜はアニール工程の後に形成できるため、耐熱性を考慮せずに、抵抗値等の配線に重要な特性に重点をおいて選択できる。また、上記ゲート電極は非金属材料なので、耐熱性等、トランジスタの形成に必要な条件を考慮して選択でき、トランジスタ特性の低下等を回避できる。したがってかかる構成によれば、製造プロセス等の変更による製造コストの増加等を抑制しつつ走査線の配線抵抗を低減してゲート電極への信号の伝送速度をより一層高めることができ、表示性能が向上した電気光学装置を提供できる。
【００２４】
好ましくは、上記薄膜トランジスタは、少なくともソース領域、ドレイン領域及びその中間のチャネル領域を含む多結晶シリコンパターンと上記チャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極とからなり、上記ゲート電極を含む材料層は、上記ソース領域及び上記ドレイン領域には重ならず、上記ソース領域及び上記ドレイン領域を両側から挟むＨ字状の領域を含むようにパターニングされており、上記コンタクトホールは、当該Ｈ字状の領域から外れた領域に形成されている。
【００２５】
かかる構成によれば、上記ゲート電極と上記走査線との接続は確保しつつ、上記ゲート電極の周囲を多結晶シリコン層で覆うことができる。したがって、上記チャネル領域に外光が入射してリーク電流が発生することを抑制でき、表示性能が向上した電気光学装置を得ることができる。
【００２６】
また、好ましくは、上記ゲート電極が島状の多結晶シリコン膜である。
【００２７】
かかる構成によれば、確立された技術を用いて上記ゲート電極を形成できるので、表示性能が向上した電気光学装置を低コストで提供することができる。
【００２８】
また、好ましくは、上記走査線がアルミニウムを含む。
【００２９】
かかる構成によれば、確立された技術を用いて上記走査線を形成できるので、表示性能が向上した電気光学装置を低コストで提供することができる。
【００３０】
また、好ましくは、上記電気光学装置が透過型の液晶装置である。
【００３１】
かかる構成によれば、強い光源を用いた場合でもリーク電流の発生を抑制できる。したがって、液晶装置としての表示性能をより一層向上できる
【００３２】
また、上記課題を解決するために、本発明にかかる電子機器は、上記の液晶装置を光源からの光を変調するライトバルブとして備えることを特徴とする。
【００３３】
かかる構成により、表示性能が向上した電子機器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態について、電気光学装置の一例である駆動回路内蔵型のアクティブマトリクス型の透過型液晶装置を例にとり、図を参照しつつ説明する。なお、以下の説明で用いる図では、各層や各部材を図上で認識可能な程度の大きさとするため、これらの縮尺等を実際のものとは異なるように表わしている。
【００３５】
まず、図１〜図３を用いて、透過型液晶装置（以下、「液晶装置」と称する。）の概要を述べる。図１は、液晶装置の（後述する）画像表示領域を構成する、マトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図である。図２、図３は液晶装置の全体構成を示す図である。図２は、液晶装置用基板（以下、「基板」と称する。）１０をその上層に形成された各構成要素と共に対向基板２０の側から見た平面図であり、図３は、対向基板２０を含めて示す図２のＡ−Ａ´断面図である。
【００３６】
図１に示すように、各々の画素は、画素電極１０８及び画素電極１０８を制御するための薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」と称する。）１００、及び蓄積容量１０３等からなり、画像信号が供給されるデータ線１０４がＴＦＴ１００のソース領域（図４参照）に電気的に接続されている。
【００３７】
走査線１０２は、後述する走査線駆動回路（図２参照）に含まれるシフトレジスタから供給される走査信号をＴＦＴ１００のゲート電極に印加して、ＴＦＴ１００をＯＮ／ＯＦＦ動作させることができる。画素電極１０８はＴＦＴ１００のドレイン領域（図４参照）に電気的に接続されており、ＴＦＴ１００がＯＦＦの期間内に、データ線１０４から供給される画像信号が液晶層１０９（図３参照）に書き込まれる。
【００３８】
ここで、本発明の対象であるデジタル時分割駆動方式の液晶装置においては、画像信号を液晶層１０９に書き込む時間が問題となる。画質、すなわち表示性能を向上させるべく画像表示領域内の画素の密度を増加させると、走査線１０２の本数も増加するため、各々の走査線１０２に充てられる書き込み時間が短くなる。画質を向上すべく階調数を増加させることも同様の結果をもたらす。
【００３９】
デジタル時分割駆動では１（本）の走査線１０２に書き込む時間であるフレーム期間を重み付けされたサブフレーム期間に分割し、そのサブフレーム期間の点灯・非点灯を制御することで階調を表現する。サブフレーム期間は、例えば８ビット駆動であれば２N（Ｎ＝０、１、２、３、４、５、６、７）に設定される。つまり１フレーム期間は１、２、４、８、１６、３２、６４、１２８という期間に分割される。
【００４０】
したがって、（８ビット駆動であれば）最小のサブフレーム期間は１フレーム期間×１／２５６となり、この極短い時間内にＴＦＴ１００のゲート電極に電源電圧に略等しい電圧を印加して、液晶に画像信号を書き込まなくてはならない。ここで、書き込み時間は、配線抵抗×容量（配線容量と、上記液晶及び蓄積容量の和）である。
【００４１】
本発明にかかる電機光学装置としての液晶装置は、ＴＦＴ１００のゲート電極と走査線１０２を各々別の材料層（薄膜）をパターニングして形成することで走査線１０２の配線抵抗（及び上記配線容量）を低減して上記書き込み時間を短縮して、表示性能の向上を図るものである。
【００４２】
なお、液晶層１０９に書き込まれた画像信号は、後述する対向基板２０（図３参照）に形成された対向電極１１０（図３参照）との間で一定期間保持される。液晶層１０９は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、外部から照射される光を変調し、階調表示できる。そして、かかる画素を画像表示領域内にマトリクス状に形成することで、画像の形成が可能となる。
【００４３】
ここで、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極１０８と対向電極１１０との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量１０３を付加している。蓄積容量１０３は、容量線１０６を一方の電極とし、ＴＦＴ１００のドレイン領域に導通するもう一方の電極との間に絶縁膜を介して構成されている（図１０参照）。
【００４４】
図２において、基板１０の上には、シール材１２８がその縁に沿って設けられており、その内側に並行して遮光性材料からなる枠状の遮光膜１３０が設けられている。遮光膜１３０で囲まれる方形の領域が画像表示領域である。
【００４５】
シール材１２８の外側の領域には、データ線駆動回路１２４及び実装端子１２６が液晶装置用基板１０の一辺に沿って設けられており、走査線駆動回路１２２が、この一辺に隣接する２辺に沿って設けられている。
【００４６】
液晶装置用基板１０の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた２つの走査線駆動回路１２２の間を接続するための複数の接続配線１３２が設けられている。対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、液晶装置用基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための導通材１３４が設けられている。
【００４７】
図３において、液晶装置用基板１０の対面には、図２に示したシール材１２８と略同一の輪郭を持つ対向基板２０がシール材１２８によりに固着されている。基板１０上には画素電極１０８がマトリクス状に形成されており、対向基板２０上には画像表示領域の略全面に対向電極１１０が形成されている。双方の画素電極は図示しない配向膜１１２に被われており、液晶層１０９は、基板１０とシール材１２８と対向基板２０とで形成される空間内に、配向膜１１２に狭持される態様で充填されている。なお、画素電極１０８及び対向電極１１０は、ＩＴＯ（酸化インジウム・すず合金）等の透明導電性材料で形成されている。
【００４８】
マトリクス状に形成された画素電極１０８により、当該画素が占める領域ごとに液晶層１０９の状態が変化して、図示しない光源から照射される光を変調できる。したがって液晶装置は一方の基板側から入射する均一な光を変調して、もう一方の基板側から画像として出射できる。
（実施形態）
【００４９】
図４は、本発明の実施形態にかかる、液晶装置を構成するＴＦＴ１００を、走査線及びデータ線と共に示す平面図である。ＴＦＴ１００のソース領域（図１０参照）を含む第１の多結晶シリコン層３５２と、ＴＦＴ１００のゲート電極２０８（図１０参照）を含む材料層としての第２の多結晶シリコン層３５４と、走査線としての第１のＡｌ（アルミニウム）配線層４０２、データ線としての第２のＡｌ配線層４０４、の計４層、及び複数のコンタクトホールを図示している。なお、本図におけるＸ方向が請求項に記載の行方向であり、同じくＹ方向が請求項に記載の列方向である。
【００５０】
図５は、従来のＴＦＴ１００の一例を、走査線１０２及びデータ線１０４と共に示す平面図である。ＴＦＴのチャネル領域２０２を含む多結晶シリコン層３５３と、ＴＦＴのゲート電極を含む走査線１０２と、データ線１０４、の計３層、及びコンタクトホール５００を図示している。多結晶シリコン層３５３の一方の端部とデータ線１０４とは、コンタクトホール５００を介して接続されている。
【００５１】
図５において、走査線１０２はゲート電極を兼ねている。すなわち、走査線１０２のうち多結晶シリコン層３５３と重なる部分がゲート電極として機能する。そして多結晶シリコン層３５３のうち、上記ゲート電極と重なる領域がチャネル領域２０２となる。
【００５２】
ここで、ＴＦＴ１００において、ゲート電極を多結晶シリコン層で形成することは確立された技術であり、また、１つの材料層からゲート電極と走査線１０２の双方を形成できるので、工程数の増加も抑制できる。しかし、多結晶シリコンは金属配線に比べて抵抗が高く、上述したようにデジタル時分割駆動型の液晶装置には適用が困難である。
【００５３】
図４において、第１の多結晶シリコン層３５２の内、上層に第２の多結晶シリコン層３５４が被さる領域がチャネル領域２０２である。そして、チャネル領域２０２の両側がソース領域とドレイン領域（図１０参照）である。また、第２の多結晶シリコン層３５４のうち、第１の多結晶シリコン層３５２と重なる領域がゲート電極２０８（図１０参照）である。第１のバッファー層３５５は、第２の多結晶シリコン層３５４と同一の材料層をパターニングして形成されており、後述するように、段差を調整して層間の導通を容易にする機能を果たしている。
【００５４】
本実施形態において、ゲート電極を含む第２の多結晶シリコン層３５４は、隣接する他のゲート電極とは電気的に独立した島状となっている。つまり、第２の多結晶シリコン層３５４はゲート電極としてのみ機能して走査線としての機能は有しない。その代わりに、第１のＡｌ配線層４０２が第２の多結晶シリコン層３５４を連結して、走査線１０２（図１参照）として機能している。
【００５５】
第１のＡｌ配線層４０２は一方の端が走査線駆動回路１２２（図２参照）と接続しており、液晶装置の画像表示領域をＸ方向に延伸している。そして、第１のコンタクトホール５０１を介して、図４に示すＸ方向に一列に並ぶゲート電極である第２の多結晶シリコン層３５４と接続することで、ＴＦＴ１００のゲート電極と走査線駆動回路１２２を接続し、各々のゲート電極への走査信号の印加を可能としている。したがって、図５に示す従来のＴＦＴ１００において多結晶シリコンからなる走査線１０２が果たしている機能を、本実施形態のＴＦＴ１００では、ゲート電極としての第２の多結晶シリコン層３５４と走査線としての第１のＡｌ配線層４０２とで分担して果たしている。そして、第２の多結晶シリコン層３５４を島状にして第１のＡｌ配線層４０２と重なる領域を限定することで、配線容量の増加も抑制している。
【００５６】
上述したように、ゲート電極を多結晶シリコン層で形成することは確立された技術である。チャネル領域２０２上にゲート電極を形成した後にリン、ボロン等の不純物をイオンインプランテーションにより打ち込み、アニ−リングにより活性化させてソース領域及びドレイン領域等を形成するセルフアライメント法にも適合しており、実用性が高い。Ａｌで配線を形成する技術、及びコンタクトホールを介して下層の多結晶シリコン層との導通を得る技術もデータ線の形成等で一般的に用いられている。そして、Ａｌを用いれば多結晶シリコン層に比べてはるかに低いシート抵抗値の配線を形成できる。例えば、膜厚略３５０ｎｍの多結晶シリコン層のシート抵抗が略１６Ω／□であるのに対して、膜厚略５００ｎｍのＡｌ層のシート抵抗値は略０．１Ω／□である。したがって、本実施形態の液晶装置は、高温ポリシリコンプロセスを用いつつ配線抵抗が低い走査線を形成でき、デジタル時分割駆動による高速動作が可能となる。
【００５７】
また、図示するように、本実施形態において第２の多結晶シリコン層３５４と第１のＡｌ配線層４０２とを接続する第１のコンタクトホール５０１は、チャネル領域２０２の上層ではなく、側方にずらした位置に形成されている。そして、第２の多結晶シリコン層３５４は、第１の多結晶シリコン層３５２のチャネル領域２０２上を横切り、チャネル領域２０２以外の領域を両側から挟むＨ字状にパターニングされている。その結果、第２の多結晶シリコン層３５４は、ゲート電極としての機能の他に、チャネル領域２０２への外光等の入射を抑制する機能も果たせる。さらに、ゲート電極２０８上の平坦性が向上するため、チャネル領域２０２上に透光性を有しない材料を用いて他の素子、例えば蓄積容量を形成でき、チャネル領域２０２への外光等の入射を抑制できる。
【００５８】
図６〜図９に、本実施形態にかかるＴＦＴにおいて、上記蓄積容量を構成する材料層及び第１のＡｌ配線層４０２と第２のＡｌ配線層４０４とを、同一の材料層（薄膜）をパターニングして得られる部材と共に示す。
【００５９】
図６は、第１のＡｌ配線層４０２を第１の中継電極４０６と共に示す図、図７は、第２のＡｌ配線層４０４を第２の中継電極４０８と共に示す図、図８は、蓄積容量１０３（図１、図１０参照）の下部電極３０２を第２のバッファー層３０３と共に示す図、そして図９は、蓄積容量１０３の上部電極３０６を第３のバッファー層３０７と共に示す図である。ここで、中継電極とは他の部材と電気的に接続しているもの、バッファー層とは電気的に独立している島状の部材で、段差の調節のみの機能を果たしている部材である。
【００６０】
第１のＡｌ配線層４０２は、図１に示す走査線１０２として機能し、第２のＡｌ配線層４０４は図１に示すデータ線１０４として機能する。蓄積容量１０３は、下部電極３０２と上部電極３０６との間に後述する誘電体膜３０４を挟んで形成されており、チャネル領域２０２を遮光する機能も果たすことができる。以下、かかる態様を断面図を用いて示す。
【００６１】
図１０、及び図１１は本実施形態の液晶装置の画像表示領域を構成するＴＦＴ１００等を示す模式断面図である。図１０は図４のＢ−Ｂ´断面図、図１１は図４のＣ−Ｃ´断面図である。なお、両図とも、画素電極１０８より上層の対向基板２０、配向膜１１２等（図３参照）は図示を省略している。
【００６２】
図１０に示すように、ＴＦＴ１００はチャネル領域２０２、ソース領域２０４、ドレイン領域２０６、ゲート絶縁膜２０１及びゲート電極２０８とからなり、基板１０上に遮光層１２、及び下地絶縁膜２００を介して形成されている。下地絶縁膜２００は膜厚略４００ないし６００ｎｍの酸化シリコン膜、遮光膜１２は膜厚略２００ｎｍのＷＳｉ（タングステンシリサイド）である。ゲート電極２０８は図４に示す第２の多結晶シリコン層３５４の一部である。当該多結晶シリコン層が図１１に示す第１の多結晶シリコン層３５２と重なる部分がゲート電極２０８となる。膜厚は略３５０ｎｍである。
【００６３】
遮光層１２は、本実施形態にかかる液晶装置をプロジェクタのライトバルブとして用いる場合において、光源から照射される光が画素電極１０８が形成されていない領域を透過することを抑制する部材である。画素電極１０８は方形にパターンされ、表示領域にマトリクス状に配列されるので、遮光層１２は、当該画素電極を囲むように走査線１０２及びデータ線１０４に重なる網目状にパターニングされることが一般的である。ただし、後述するように遮光層１２を走査線の一部として用いる場合には、データ線と重なる領域において一箇所に切れ目を設けて十字状のパターンが（図４における）Ｘ方向に連結されたようにして、電気的には複数の配線が平行に延伸するような構成とすることが必要である。
【００６４】
チャネル領域２０２等は、図４に示す第１の多結晶シリコン層３５２である。ＣＶＤ法で形成したアモルファスシリコン膜をアニ−リングにより溶融再結晶化させて得ており、膜厚は略４０ｎｍである。ゲート絶縁膜２０１は膜厚が略８０ｎｍの酸化シリコン膜である。
【００６５】
ＴＦＴ１００の上層は膜厚略４００ｎｍの第１の層間絶縁膜２２１で覆われ、ソース領域２０４上には第２のコンタクトホール５０２、ドレイン領域２０６上には第７のコンタクトホール５０７がそれぞれ形成されている。なお、以下の文において特に記載しない限り、コンタクトホールの形成等のパターニングはフォトリソグラフィーにより行われており、層間絶縁膜は酸化シリコンからなる。
【００６６】
ＴＦＴ１００の上層には、チャネル領域２０２を覆うように蓄積容量１０３画素電極形成されている。蓄積容量１０３の下部電極３０２の一端は、第７のコンタクトホール５０７を介してＴＦＴ１００のドレイン領域２０６と接続している。下部電極３０２の上層には他の領域も含めて、すなわち基板１０上全面に誘電体膜３０４が形成され、その上層には蓄積容量１０３の上部電極３０６が形成されている。下部電極３０２は膜厚略１００ｎｍの多結晶シリコンからなり、上部電極３０６はＴｉＮ（チタンナイトライド）５０ｎｍ、Ａｌ１５０ｎｍ、ＴｉＮ１００ｎｍの３層からなる。なお、後述するように、基板上全面に層間絶縁膜を形成後、下部電極３０２の上層のみに別途誘電体膜３０４を形成してもよい。
【００６７】
蓄積容量１０３を形成する部材のうち、特に上部電極３０６は遮光性が高い。したがって、本実施形態における蓄積容量１０３は、画像信号のリークを抑制するという機能と共に、チャネル領域２０２への外光の入射、特に図４に示すＹ方向からの外光の入射を低減する機能も果たしている。
【００６８】
また、図１１に示すように、第２の多結晶シリコン層３５４は第１の多結晶シリコン層３５２の上層をゲート絶縁膜２０１を介して横切るように形成されている。上記双方の多結晶シリコン層が重なる領域がチャネル領域２０２（図１０参照）であるから、図４に示すように第２の多結晶シリコン層３５４をＨ字状にパターニングすることにより、チャネル領域２０２への、図４に示すＸ方向からの外光の入射も低減させている。
【００６９】
蓄積容量１０３の上層には、基板上全面に、膜厚略６００ｎｍないし１１００ｎｍの第３の層間絶縁膜２２３が形成され、その上層のゲート電極２０８重なる領域には、走査線としての第１のＡｌ配線層４０２が形成されている。第１のＡｌ配線層４０２は、図１１に示すように第１のコンタクトホール５０１を介してゲート電極を含む第２の多結晶シリコン層３５４と接続し、図１に示す走査線１０２として機能している。したがって、本実施形態のＴＦＴ１００は、図５に示す従来例とは異なり、ゲート電極２０８を非金属材料である多結晶シリコンで形成しつつ走査線１０２を金属材料であるＡｌで形成して配線抵抗を低減させている。
【００７０】
第２のコンタクトホール５０２には、第１のＡｌ配線層４０２と同一の材料層を方形にパターニングして形成された第１の中継電極４０６の一端が埋め込まれている。そして、第１の中継電極４０６のもう一方の端部の上層には、第３の層間絶縁膜２２３をパターニングして第３のコンタクトホール５０３が形成されている。第３の層間絶縁膜２２３の上層には第２のＡｌ配線層４０４が形成され、第３のコンタクトホール５０３を介して第１の中継電極４０６の上記もう一方の端部と接続している。上述したように第１の中継電極４０６はＴＦＴ１００のソース領域２０４と接続している。したがって、第２のＡｌ配線層４０４は、図４のＹ方向に配列される複数のＴＦＴ１００のソース領域を連結するデータ線１０４として機能する。
【００７１】
なお、第１のＡｌ配線層４０２はＴｉ（チタン）２０ｎｍ、ＴｉＮ５０ｎｍ、Ａｌ３５０ｎｍ、ＴｉＮ１５０ｎｍの４層で形成され、第１のＡｌ配線層４０２はＡｌ３５０ｎｍ、ＴｉＮ１５０ｎｍの２層で形成されている。
【００７２】
また、図１０に示すように、第３のコンタクトホール５０３の下層には、第２の多結晶シリコン層３５４と同一の材料層からなる第１のバッファー層３５５と、下部電極３０２と同一の材料層及び上部電極３０６と同一の材料層をそれぞれ方形にパターニングして形成された第２のバッファー層３０３及び第３のバッファー層３０７と、が配置されている。各バッファー層は電気的に独立した島状に形成されており、他の配線層等の機能に影響せずに、高さ（膜厚）増加させている。したがって、第３のコンタクトホール５０３の位置する領域における、第１のＡｌ配線層４０２の下地絶縁膜２００の上面からの高さを、ゲート電極２０８が位置する領域における当該高さに近づけることになり、第１のＡｌ配線層４０２の平坦性を向上させている。
【００７３】
図１１の左側は蓄積容量１０３の下部電極３０２と画素電極１０８との導通部を示している。上記導通部は、蓄積容量１０３が第１のバッファー層３５５と重なる領域に位置している。下部電極３０２上の一部に上部電極３０６が形成されていない領域があり、当該領域上の第２の層間絶縁膜２２２がパターニングされて第４のコンタクトホール５０４が形成されている。そして、第１の中継電極４０６、第５のコンタクトホール５０５、第２の中継電極４０８、及び第６のコンタクトホール５０６（図４参照）を介して、画素電極１０８を下部電極３０２に接続させている。バッファー層及び中継電極を経由することで、高さが調節されて上記接続が容易になっている。なお、第６のコンタクトホール５０６は第４のコンタクトホール５０４と重なる位置ではなく、図４に示すように若干ずれた位置に形成されている。
【００７４】
第４の層間絶縁膜２２４の膜厚は、６００ないし１１００ｎｍである。厚めに形成した材料層の表面をＣＭＰ（化学的機械的研磨）法で平坦化しており、画素電極１０８上面の平坦性を向上させ、液晶装置としての表示性能を向上させている。なお、（後述するように）第３の層間絶縁膜２２３もＣＭＰ法で平坦化して、画素電極１０８上面の平坦性をより一層向上させることもできる。
（電子機器）
【００７５】
次に、上述した電気光学装置としての液晶装置をライトバルブとして用いる、電子機器としての投射型のプロジェクタについて説明する。
【００７６】
図１５に示すように、プロジェクタ１１００の内部には、ハロゲンランプ等の白色光源からなるランプユニット１１０２が設けられている。このランプユニット１１０２から射出された投射光は、ライトガイド１１０４内に配置された４枚のミラー１１０６及び２枚のダイクロイックミラー１１０８によってＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の３原色に分離され、各原色に対応するライトバルブとしての液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｇ、及び１１１０Ｂに入射される。
【００７７】
液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｇ、及び１１１０Ｂの構成は、上述した液晶装置と同等であり、画像信号処理回路から供給されるＲ、Ｇ、Ｂの原色信号でそれぞれ駆動されるものである。そして、これらの液晶パネルによって変調された光は、ダイクロイックプリズム１１１２に３方から入射される。このダイクロイックプリズム１１１２においては、Ｒ及びＢの光が９０度に屈折する一方、Ｇの光が直進する。したがって、各色の画像が合成される結果、投射レンズ１１１４を介して、スクリーン等にカラー画像が投射される。
【００７８】
ここで、各液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｇ、及び１１１０Ｂによる表示像について着目すると、液晶パネル１１１０Ｇによる表示像は、液晶パネル１１１０Ｒ、及び１１１０Ｂによる表示像に対して左右反転することが必要となる。液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｇ、及び１１１０Ｂにはダイクロイックミラー１１０８によって、Ｒ、Ｇ、Ｂの各原色に対応する光が入射するので、カラーフィルタを設ける必要はない。
【００７９】
なお、本発明は上述の実施形態で説明した液晶装置以外にも、反射型液晶装置、プラズマディスプレイ、電界放出型ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、デジタルマイクロミラーデバイス、電気泳動装置等にも適用可能である。
【００８０】
また、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電気光学装置、及び当該電気光学装置を備える電子機器も本発明の技術的範囲に含まれるものである。
（変形例１）
【００８１】
図１２は、本発明の変形例１にかかる液晶装置を構成するＴＦＴ１００を、走査線としての第１のＡｌ配線層４０２及びデータ線としての第２のＡｌ配線層４０４と共に示す平面図である。図１３は、図１２のＤ−Ｄ´断面図であり、第２の多結晶シリコン層３５４と遮光層１２の接続の態様を示す模式断面図である。
【００８２】
本変形例のＴＦＴ１００は、第２の多結晶シリコン層３５４を、第１のＡｌ配線層４０２だけではなく遮光層１２とも接続させて、走査線１０２（図１参照）の配線抵抗をより一層低減させていることが特徴である。
【００８３】
図１２に示すように、ＴＦＴ１００は、チャネル領域２０２の両側に第８のコンタクトホール５０８が形成されている。第８のコンタクトホール５０８は、図１３に示すように下地絶縁膜２００及びゲート絶縁膜２０１を、遮光層１２に達するまでエッチングして形成されている。当該コンタクトホール内に充填される埋め込み部材５０９を介して、ゲート電極としての第２の多結晶シリコン層３５４と遮光層１２とが接続している。上述したように第２の多結晶シリコン層３５４は走査線としての第１のＡｌ配線層４０２と接続しているので、かかる態様により、走査線１０２（図１参照）は第１のＡｌ配線層４０２と遮光層１２の２層で構成されることとなる。その結果、配線抵抗が一層低下し、また冗長性も向上することとなる。したがって、表示性能等がより一層向上した液晶装置を得ることができる。
【００８４】
本変形例では、第８のコンタクトホール５０８を形成後、当該コンタクトホール内に埋め込み部材５０９を充填した後に、多結晶シリコン層を形成しパターニングして第２の多結晶シリコン層３５４を形成している。埋め込み部材５０９は金属等の低抵抗材料であり、選択ＣＶＤ法等により充填される。第８のコンタクトホール５０８を形成後、直接多結晶シリコン層を形成することも可能であるが、上述の手法により上記多結晶シリコン層のつきまわり等の影響を回避でき、確実に導通を得ることができる。
【００８５】
なお、遮光層１２は走査線駆動回路１２２（図１参照）と直接導通させることが好ましいが、所定の範囲外は第１のＡｌ配線層のみで走査線１０２を構成しても充分な低抵抗化が可能である。
【００８６】
また、本変形例では、誘電体膜３０４とは別に第５の層間絶縁膜２２５を形成していることも特徴である。誘電体膜３０４はシリコン酸化膜を５ｎｍ、シリコン窒化膜を１５ｎｍ積層した計２０ｎｍの膜厚の絶縁膜であり、それとは別途第５の層間絶縁膜２２５として膜厚略２００ｎｍのシリコン酸化膜を形成している。誘電体膜として最適な絶縁膜を用いることで、蓄積容量の能力を向上させている。
（変形例２）
【００８７】
図１４に、本発明の変形例２にかかる液晶装置を構成するＴＦＴ１００を、走査線としての第１のＡｌ配線層４０２、及びデータ線としての第２のＡｌ配線層４０４と共に示す。第１の多結晶シリコン層３５２の形状、及び構成は、上述の実施形態と同様である。第１の多結晶シリコン層３５２が第２の多結晶シリコン層３５４と重なる領域がチャネル領域２０２であり、その両側にソース領域及びドレイン領域が形成されている（図４参照）。
【００８８】
第２の多結晶シリコン層３５４の平面形状は、上記実施形態とは異なりＨ字状ではく、第１のＡｌ配線層４０２より若干広い幅の方形である。また、第１のＡｌ配線層４０２も、ＴＦＴ１００が形成される領域で幅が拡大することなく、同一の幅で延伸している。したがって、第１のコンタクトホール５０１は、上記実施形態とは異なりチャネル領域２０２に近い位置に形成されている。
【００８９】
上記実施形態と同様に、第１のコンタクトホール５０１を介して第１のＡｌ配線層４０２と第２の多結晶シリコン層３５４とが接続しているため、第１のＡｌ配線層４０２は図１に示す走査線１０２として機能している。
【００９０】
そして、第２の多結晶シリコン層３５４の形状が上記実施形態のものと比べて小さいので、第１のＡｌ配線層４０２と第２の多結晶シリコン層３５４とが重なる領域も小さくなり、配線容量が低減されている。すなわち、本変形例の液晶装置は、配線抵抗と配線容量の双方が低減されるので、より一層の高速動作が可能となる。
（変形例３）
【００９１】
上記実施形態では、画素電極１０８の下層の第４の層間絶縁膜２２４を、ＣＭＰ法により平坦化された膜としていた。しかし、第４の層間絶縁膜２２４以外の絶縁膜、例えば第３の層間絶縁膜２２３をＣＭＰ法により平坦化することも可能である。第３の層間絶縁膜２２３を平坦化した場合、第２のＡｌ配線層４０４を平坦な面上に形成して信頼性を向上できる上、その上層の第４の層間絶縁膜２２４をＣＭＰ法により平坦化することが容易になるため、画素電極１０８をより一層平坦な面上に形成できる。したがって、より一層表示性能の向上した液晶装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】液晶装置の画像表示領域を構成する画素の等価回路図。
【図２】液晶装置の全体構成を示す図。
【図３】液晶装置の全体構成を示す図。
【図４】本発明の実施形態にかかる液晶装置を構成するＴＦＴを、走査線及びデータ線と共に示す平面図。
【図５】従来のＴＦＴの一例を、走査線及びデータ線と共に示す平面図。
【図６】第１のＡｌ配線層を第１の中継電極と共に示す図。
【図７】第２のＡｌ配線層を第２の中継電極と共に示す図。
【図８】蓄積容量の下部電極を第２のバッファー層と共に示す図。
【図９】蓄積容量の上部電極を第３のバッファー層と共に示す図。
【図１０】本実施形態の液晶装置の画像表示領域を構成するＴＦＴ等を示す模式断面図。
【図１１】本実施形態の液晶装置の画像表示領域を構成するＴＦＴ等を示す模式断面図。
【図１２】変形例１にかかるＴＦＴを走査線及びデータ線と共に示す平面図。
【図１３】変形例１にかかるＴＦＴを走査線及びデータ線と共に示す模式断面図。
【図１４】変形例２にかかるＴＦＴを、走査線及びデータ線と共に示す平面図。
【図１５】電子機器としての投射型のプロジェクタについて説明する図。
【符号の説明】
【００９３】
１０…液晶装置用基板、１２…遮光層、２０…対向基板、１００…ＴＦＴ、１０２…走査線、１０４…データ線、１０６…容量線、１０８…画素電極、１０９…液晶層、１１０…対向電極、１１２…配向膜、１２２…走査線駆動回路、１２４…データ線駆動回路、１２６…実装端子、１２８…シール材、１３０…遮光膜、１３２…接続配線、１３４…導通材、２００…下地絶縁膜、２０１…ゲート絶縁膜、２０２…チャネル領域、２２１…第１の層間絶縁膜、２２２…第２の層間絶縁膜、２２３…第３の層間絶縁膜、２２４…第４の層間絶縁膜、２２５…第５の層間絶縁膜、３０２…下部電極、３０３…第２のバッファー層、３０４…誘電体膜、３０６…上部電極、３０７…第３のバッファー層、３５２…第１の多結晶シリコン層、３５３…多結晶シリコン層、３５４…第２の多結晶シリコン層、３５５…第１のバッファー層、４０２…走査線としての第１のＡｌ配線層、４０４…データ線としての第２のＡｌ配線層、４０６…第１の中継電極、４０８…第２の中継電極、５００…コンタクトホール、５０１…第１のコンタクトホール、５０２…第２のコンタクトホール、５０３…第３のコンタクトホール、５０４…第４のコンタクトホール、５０５…第５のコンタクトホール、５０６…第６のコンタクトホール、５０７…第７のコンタクトホール、５０８…第８のコンタクトホール、５０９…埋め込み部材、１１００…プロジェクタ、１１０２…ランプユニット、１１０４…ライトガイド、１１０６…ミラー、１１０８…ダイクロイックミラー、１１１０Ｒ…液晶パネル、１１１０Ｇ…液晶パネル、１１１０Ｂ…液晶パネル、１１１２…ダイクロイックプリズム、１１１４…投射レンズ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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