(57)【要約】【課題】薄膜トランジスタの電気特性や信頼性を変化させずに保持容量の単位面積当たりの容量値を増大可能な電気光学装置、この電気光学装置を備えた電子機器、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】液晶装置１において、保持容量１ｈの誘電体層５は、下電極３ｃの上面のうち、ゲート絶縁層４の膜厚の薄い領域４ｃと平面的に重なる領域に選択的に形成された第１の誘電体層５ａと、ゲート絶縁層４の膜厚の薄い領域４ｃからなる第２の誘電体層５ｂとを備え、第１の誘電体層５ａは、第２の誘電体層５ｂよりも誘電率が高い。このため、保持容量１ｈの単位面積当たりの容量値を増大させることができる。ゲート絶縁層４は、シリコン窒化膜４ａ、４ｂであるので、薄膜トランジスタ１ｃの電気特性や信頼性が変化しない。【選択図】図４
2007139851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子基板の各画素領域に、薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタに電気的に接続さ
れた画素電極と、前記薄膜トランジスタのゲート絶縁層より下層側に下電極を具備する保
持容量とを備えた電気光学装置において、
前記ゲート絶縁層は、前記下電極と平面的に重なる領域に膜厚の薄い領域を備え、
前記保持容量の誘電体層は、前記下電極の上面のうち、前記膜厚の薄い領域と平面的に
重なる領域に選択的に形成された第１の誘電体層と、前記ゲート絶縁層の前記膜厚の薄い
領域からなる第２の誘電体層とを備え、
前記第１の誘電体層は、前記下電極と同一金属材料の酸化膜からなり、前記第２の誘電
体層よりも誘電率が高いことを特徴とする電気光学装置。
【請求項２】
前記薄膜トランジスタのゲート電極は、前記保持容量の下電極と同一の層間に当該下電
極と同一の金属材料から形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置
。
【請求項３】
前記第１の誘電体層は、前記下電極に対する陽極酸化膜あるいは気相酸化膜からなるこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の電気光学装置。
【請求項４】
前記下電極は、アルミニウム、アルミニウム合金、タンタル、タンタル合金、ニオブ、
ニオブ合金、チタンおよびチタン合金のうちの何れかの金属からなることを特徴とする請
求項１乃至３の何れか一項に記載の電気光学装置。
【請求項５】
前記素子基板は、該素子基板に対向配置された対向基板との間に電気光学物質としての
液晶を保持していることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の電気光学装置
。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の電気光学装置を備えていることを特徴とする電子
機器。
【請求項７】
素子基板の各画素領域に、薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタに電気的に接続さ
れた画素電極と、前記薄膜トランジスタのゲート絶縁層より下層側に下電極を具備する保
持容量とを備えた電気光学装置の製造方法において、
金属膜によって前記薄膜トランジスタのゲート電極および前記保持容量の前記下電極を
形成する電極形成工程と、
前記ゲート絶縁層の下層側を構成するための下層側絶縁膜を形成する下層側絶縁膜形成
工程と、
前記下層側絶縁膜のうち、前記下電極と重なる領域をエッチング除去して開口を形成す
る開口形成工程と、
前記開口から前記下電極を酸化して第１の誘電体層を形成する酸化工程と、
前記ゲート絶縁層の上層側を構成するための上層側絶縁膜を形成して、前記開口と平面
的に重なる領域で第１の誘電体層と前記上層側絶縁膜からなる第２の誘電体層とが積層さ
れた誘電体層を形成する上層側絶縁膜形成工程と、
前記ゲート絶縁層の上層に前記薄膜トランジスタの能動層を構成する半導体層を形成す
る半導体層形成工程と
を有することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
【請求項８】
前記酸化工程では、陽極酸化あるいは気相酸化を行うことを特徴とする請求項７に記載
の電気光学装置の製造方法。
【請求項９】
前記ゲート電極および前記下電極は、アルミニウム、アルミニウム合金、タンタル、タ
ンタル合金、ニオブ、ニオブ合金、チタンおよびチタン合金のうちの何れかの金属からな
ることを特徴とする請求項７または８に記載の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、素子基板上に薄膜トランジスタおよび保持容量を備えた液晶装置などの電気
光学装置、この電気光学装置を備えた電子機器、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】
アクティブマトリクス型の液晶装置などでは、対向基板との間に液晶を保持する素子基
板上に、画素スイッチング用の薄膜トランジスタおよびこの薄膜トランジスタを介してデ
ータ線に電気的に接続された画素電極が形成されており、データ線から薄膜トランジスタ
を介して画素電極に印加された画像信号により液晶の配向を画素ごとに制御する。また、
液晶を駆動する際の電荷の保持特性を向上させるために、素子基板上には保持容量が形成
され、かかる保持容量では、薄膜トランジスタのゲート絶縁層を誘電体層として利用する
ことが多い。ここで、保持容量の単位面積当たりの容量値を高めれば、電荷の保持特性が
向上する一方、単位面積当たりの容量値が高くなった分、その占有面積を縮小すれば画素
開口率を高めることができる。そこで、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜などの絶縁膜を
複数層、積層してゲート絶縁層を形成する一方、ゲート絶縁層よりも少ない層数の絶縁膜
により誘電体層を形成することにより、保持容量の単位面積当たりの容量値を高めた構造
が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０６−３５００４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、画素領域の微細化に伴って、保持容量の単位面積当たりの容量値を高めるという
要求はさらに強まっている。かかる要求に対応するには、例えば、ゲート絶縁層に、シリ
コン酸化膜やシリコン窒化膜に代えて、アルミニウム酸化膜などといった誘電率の高い絶
縁膜を用い、かつ、保持容量の誘電体層にもアルミニウム酸化膜を用いればよい。しかし
ながら、ゲート絶縁層において、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜に代えてアルミニウム
酸化膜などを用いると、薄膜トランジスタの電気特性や信頼性が大きく変化し、電気光学
装置の特性や信頼性を保証できないという問題点がある。
【０００４】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、薄膜トランジスタの電気特性や信頼性を一切
変化させずに保持容量の単位面積当たりの容量値を増大可能な電気光学装置、この電気光
学装置を備えた電子機器、および電気光学装置の製造方法を提供することにある。
【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、本発明では、素子基板の各画素領域に、薄膜トランジスタ
と、該薄膜トランジスタに電気的に接続された画素電極と、前記薄膜トランジスタのゲー
ト絶縁層より下層側に下電極を具備する保持容量とを備えた電気光学装置において、前記
ゲート絶縁層は、前記下電極と平面的に重なる領域に膜厚の薄い領域を備え、前記保持容
量の誘電体層は、前記下電極の上面のうち、前記膜厚の薄い領域と平面的に重なる領域に
選択的に形成された第１の誘電体層と、前記ゲート絶縁層の前記膜厚の薄い領域からなる
第２の誘電体層とを備え、前記第１の誘電体層は、前記下電極と同一金属材料の酸化膜か
らなり、前記第２の誘電体層よりも誘電率が高いことを特徴とする。
【０００６】
本発明では、保持容量の誘電体層は、下電極の上面を覆う第１の誘電体層と、第１の誘
電体層の上層かつゲート絶縁層と同一の層間に形成された第２の誘電体層とを備え、この
第２の誘電体層は、ゲート絶縁層の膜厚の薄い領域から形成されている。また、第１の誘
電体層は、第２の誘電体層よりも誘電率が高い酸化膜からなる。このため、保持容量の誘
電体層では、第１の誘電体層を備えている分だけ、第２の誘電体層の厚さを従来と比して
、ゲート絶縁層よりもかなり薄くでき、かつ、第１の誘電体層の誘電率が高いので、保持
容量の単位面積当たりの容量値を増大させることができる。それ故、保持容量の占有面積
をそのままにして電荷の保持特性を向上させることができる一方、単位面積当たりの容量
値が高くなった分、その占有面積を縮小すれば画素開口率を高めることができる。また、
電荷の保持特性、および画素開口率の双方を向上させることも可能である。さらに、第２
の誘電体層は、下電極の上面のうち、膜厚の薄い領域と平面的に重なる領域に選択的に形
成されており、ゲート絶縁層については、それまで用いていた絶縁膜をそのまま用いるこ
とができるので、薄膜トランジスタの電気特性や信頼性が一切、変化しない。
【０００７】
本発明において、前記薄膜トランジスタのゲート電極は、例えば、前記保持容量の下電
極と同一の層間に当該下電極と同一の金属材料から形成されている。
【０００８】
本発明において、前記第１の誘電体層は、前記下電極に対する陽極酸化膜あるいは気相
酸化膜からなる構成を採用することができる。
【０００９】
本発明において、前記下電極は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、タンタル
、タンタル合金、ニオブ、ニオブ合金、チタン、またはチタン合金からなる。このような
金属材料であれば、酸化膜の誘電率がシリコン酸化膜やシリコン窒化膜よりも高く、かつ
、配線として使用可能な抵抗値を備えている。ここで、下電極やゲート電極が複数の金属
層の積層構造になっている場合、少なくともその表面側が、例えば、アルミニウム、アル
ミニウム合金、タンタル、タンタル合金、ニオブ、ニオブ合金、チタン、またはチタン合
金から構成されていればよい。
【００１０】
本発明を適用した電気光学装置が液晶装置である場合、前記素子基板は、該素子基板に
対向配置された対向基板との間に電気光学物質としての液晶を保持することになる。
【００１１】
本発明に係る電気光学装置は、モバイルコンピュータや携帯電話機などの電子機器にお
いて表示部として用いることができる。
【００１２】
本発明では、素子基板の各画素領域に、薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタに電
気的に接続された画素電極と、前記薄膜トランジスタのゲート絶縁層より下層側に下電極
を具備する保持容量とを備えた電気光学装置の製造方法において、金属膜によって前記薄
膜トランジスタのゲート電極および前記保持容量の前記下電極を形成する電極形成工程と
、前記ゲート絶縁層の下層側を構成するための下層側絶縁膜を形成する下層側絶縁膜形成
工程と、前記下層側絶縁膜のうち、前記下電極と重なる領域をエッチング除去して開口を
形成する開口形成工程と、前記開口から前記下電極を酸化して第１の誘電体層を形成する
酸化工程と、前記ゲート絶縁層の上層側を構成するための上層側絶縁膜を形成して、前記
開口と平面的に重なる領域で第１の誘電体層と前記上層側絶縁膜からなる第２の誘電体層
とが積層された誘電体層を形成する上層側絶縁膜形成工程と、前記ゲート絶縁層の上層に
前記薄膜トランジスタの能動層を構成する半導体層を形成する半導体層形成工程とを有す
ることを特徴とする。
【００１３】
本発明では、開口から下電極に酸化を行い、第１の誘電体層を形成するため、下電極と
同一の層間にゲート電極が形成されている場合でも、ゲート電極に酸化膜が形成されない
。従って、酸化膜をゲート絶縁層の一部として用いていないので、ゲート絶縁層全体が、
それまで用いていた絶縁膜で構成される。それ故、薄膜トランジスタの電気特性や信頼性
が一切、変化しない。
【００１４】
本発明において、前記酸化工程では、陽極酸化法あるいは気相酸化法を採用することが
できる。このような酸化方法であれば、開口で露出している下電極の表面に選択に酸化膜
を形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明に用いた各
図では、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
縮尺を相違させてある。
【００１６】
（液晶装置の全体構成）
図１（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、液晶装置（電気光学装置）をその上に形成された各構
成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。
【００１７】
図１（ａ）、（ｂ）において、本形態の液晶装置１は、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍ
ａｔｉｃ）モード、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｂｉｒ
ｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、あるいはＶＡＮ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｅｄ  
Ｎｅｍａｔｉｃ）モードの透過型のアクティブマトリクス型の液晶装置であり、シール材
２２を介して素子基板１０（素子基板）と対向基板２０（対向基板）とが貼り合わされ、
その間に液晶１ｆが保持されている。素子基板１０において、シール材２２の外側に位置
する端部領域には、データ線駆動用ＩＣ６０、および走査線駆動用ＩＣ３０が実装されて
いるとともに、基板辺に沿って実装端子１２が形成されている。シール材２２は、素子基
板１０と対向基板２０とをそれらの周辺で貼り合わせるための光硬化樹脂や熱硬化性樹脂
などからなる接着剤であり、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。なお、シール材２２には、その途
切れ部分によって液晶注入口２５が形成され、液晶１ｆを注入した後、封止材２６により
封止されている。
【００１８】
詳しくは後述するが、素子基板１０には、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ
１ｃや画素電極２ａがマトリクス状に形成され、その表面に配向膜１９が形成されている
。これに対して、対向基板２０には、シール材２２の内側領域に遮光性材料からなる額縁
２４（図１（ｂ）では図示を省略）が形成され、その内側が画像表示領域１ａになってい
る。対向基板２０には、図示を省略するが、各画素の縦横の境界領域と対向する領域にブ
ラックマトリクス、あるいはブラックストライプなどと称せられる遮光膜が形成され、そ
の上層側には、対向電極２８および配向膜２９が形成されている。なお、図１（ｂ）では
図示を省略するが、対向基板２０において、素子基板１０の各画素に対向する領域には、
ＲＧＢのカラーフィルタがその保護膜とともに形成され、それにより、液晶装置１をモバ
イルコンピュータ、携帯電話機、液晶テレビなどといった電子機器のカラー表示装置とし
て用いることができる。
【００１９】
（素子基板１０の構成）
図２は、図１に示す液晶装置の素子基板の電気的な構成を示す説明図である。図２に示
すように、素子基板１０には、画像表示領域１ａに相当する領域に複数のソース線６ａ（
データ線）およびゲート線３ａ（走査線）が互いに交差する方向に形成され、これらの配
線の交差部分に対応する位置に画素１ｂが構成されている。ゲート線３ａは走査線駆動用
ＩＣ３０から延びており、ソース線６ａはデータ線駆動用ＩＣ６０から延びている。また
、素子基板１０には、液晶１ｆの駆動を制御するための画素スイッチング用の薄膜トラン
ジスタ１ｃが各画素１ｂ（画素領域）に形成され、薄膜トランジスタ１ｃのソースにはソ
ース線６ａが電気的に接続され、薄膜トランジスタ１ｃのゲートにはゲート線３ａが電気
的に接続されている。
【００２０】
さらに、素子基板１０には、ゲート線３ａと並行して容量線３ｂが形成されている。本
形態では、薄膜トランジスタ１ｃに対して、対向基板２０との間に構成された液晶容量１
ｇが直列に接続されているとともに、液晶容量１ｇに対して並列に保持容量１ｈが接続さ
れている。ここで、容量線３ｂは、走査線駆動用ＩＣ３０に接続されているが、定電位に
保持されている。
【００２１】
このように構成した液晶装置１では、薄膜トランジスタ１ｃを一定期間だけそのオン状
態とすることにより、ソース線６ａから供給される画像信号を各画素１ｂの液晶容量１ｇ
に所定のタイミングで書き込む。このようにして液晶容量１ｇに書き込まれた所定レベル
の画像信号は、液晶容量１ｇで一定期間保持されるとともに、保持容量１ｈは、液晶容量
１ｇに保持された画像信号がリークするのを防止している。
【００２２】
（各画素の構成）
図３および図４は、本発明の実施の形態１に係る液晶装置の画素１つ分の平面図、およ
びＡ１−Ｂ１に相当する位置で液晶装置を切断したときの断面図である。なお、図３では
、画素電極を太くて長い点線で示し、ゲート線およびそれを同時形成された薄膜を実線で
示し、ソース線およびそれを同時形成された薄膜を一点鎖線で示し、半導体膜を細くて短
い点線で示してある。
【００２３】
図３に示すように、素子基板１０では、ゲート線３ａとソース線６ａで囲まれた領域が
画素１ｂとして構成され、画素１ｂには、ボトムゲート型の薄膜トランジスタ１ｃの能動
層を構成するアモルファスシリコン膜からなる半導体層７ａが形成されている。また、ゲ
ート線３ａからの突出部分によってゲート電極が形成されている。薄膜トランジスタ１ｃ
の能動層を構成する半導体層７ａのうち、ソース側の端部には、ソース線６ａがソース電
極として重なっており、ドレイン側の端部にはドレイン電極６ｂが重なっている。また、
ゲート線３ａと並列して容量線３ｂが形成されている。
【００２４】
また、画素１ｂには、容量線３ｂからの突出部分を下電極３ｃとし、ドレイン電極６ｂ
からの延設部分を上電極６ｃとする保持容量１ｈが形成されている。また、上電極６ｃに
対しては、コンタクトホール８１、９１を介して、ＩＴＯ膜からなる画素電極２ａが電気
的に接続されている。
【００２５】
このように構成した素子基板１０のＡ１−Ｂ１断面は、図４に示すように表される。ま
ず、ガラス基板や石英基板からなる絶縁基板１１上には、ゲート線３ａ（ゲート電極）お
よび容量線３ｂが形成されているとともに、ゲート電極（ゲート線３ａ）から側方にずれ
た位置には保持容量１ｈの下電極３ｃが形成されている。ゲート線３ａの上層側にはゲー
ト線３ａを覆うようにゲート絶縁層４が形成されている。ゲート絶縁層４の表面のうち、
ゲート線３ａの上層には、薄膜トランジスタ１ｃの能動層を構成する半導体層７ａ（真性
のポリシリコン膜）が形成されている。半導体層７ａのうち、ソース領域の上層には、ド
ープトシリコン膜からなるオーミックコンタクト層７ｂ、およびアルミニウム膜やクロム
膜からなるソース線６ａが形成され、ドレイン領域の上層にはオーミックコンタクト層７
ｃ、およびアルミニウム膜やクロム膜からなるドレイン電極６ｂが形成され、薄膜トラン
ジスタ１ｃが構成されている。また、ドレイン電極６ｂの延設部分によってアルミニウム
膜やクロム膜からなる保持容量１ｈの上電極６ｃが形成されている。
【００２６】
さらに、ソース線６ａ、ドレイン電極６ｂ、および上電極６ｃの上層側には、シリコン
窒化膜などからなるパッシベーション膜８、および感光性樹脂層からなる平坦化膜９が各
々、層間絶縁膜として形成されており、平坦化膜９の表面に形成された画素電極２ａは、
平坦化膜９に形成されたコンタクトホール９１、およびパッシベーション膜８に形成され
たコンタクトホール８１を介して上電極６ｃに電気的に接続し、この上電極６ｃおよびド
レイン電極６ｂを介して薄膜トランジスタ１ｃのドレイン領域に電気的に接続している。
なお、画素電極２ａの表面には配向膜１９が形成されている。
【００２７】
このように構成された素子基板１０に対向するように対向基板２０が配置され、素子基
板１０と対向基板２０との間には液晶１ｆが保持されている。対向基板２０には、各色の
カラーフィルタ２６、対向電極２８および配向膜２９が形成されており、画素電極２ａと
対向電極２８との間に液晶容量１ｇ（図２参照）が構成される。なお、対向基板２０の側
にはブラックマトリクスや保護膜などが形成される場合があるが、それらの図示を省略す
る。
【００２８】
（ゲート絶縁層および誘電体層の構成）
このように構成した液晶装置１において、まず、ゲート電極３ａ、容量線３ｂおよび下
電極３ｃはアルミニウム膜から構成されている。また、ゲート絶縁層４は、下層側の厚い
シリコン窒化膜４ａと、上層側の薄いシリコン窒化膜４ｂとの２層構造になっている。下
層側のシリコン窒化膜４ａの膜厚は例えば約３００ｎｍであり、上層側のシリコン窒化膜
４ｂの膜厚は例えば約１００ｎｍである。
【００２９】
ここで、ゲート絶縁層４において下層側の厚いシリコン窒化膜４ａには、保持容量１ｈ
の下電極３ｃと平面的に重なる領域に開口４１が形成されている一方、上層側の薄いシリ
コン窒化膜４ｂは、略全面に形成されている。このため、ゲート絶縁層４は、下電極３ｃ
と平面的に重なる領域（開口４１と平面的に重なる領域）に膜厚の薄い領域（肉薄領域）
４ｃを備えている。
【００３０】
本形態の保持容量１ｈにおいて、下電極３ｃと上電極６ｃとの間に形成された誘電体層
５は、下電極３ｃの上面のうち、膜厚の薄い領域４ｃと平面的に重なる領域（開口４１と
平面的に重なる領域）のみを覆う第１の誘電体層５ａと、この第１の誘電体層５ａの上層
に積層された第２の誘電体層５ｂとを備えている。
【００３１】
第１の誘電体層５ａは、下電極３ｃの表面側を開口４１から陽極酸化あるいは気相酸化
してなるアルミニウム酸化膜からなり、ゲート線３ａの上面にはアルミニウム酸化膜が形
成されていない。
【００３２】
第２の誘電体層５ｂは、ゲート絶縁層４と同一の層間に形成されているが、ゲート絶縁
層４の膜厚の薄い領域４ｃ（上層側の薄いシリコン窒化膜４ｂ）により形成されている。
なお、下電極３ｃの上層側のうち、下電極３ｃの端縁に沿っては、ゲート絶縁層４と同一
厚の絶縁膜が形成されており、第２の誘電体層５ｂは、この厚い絶縁膜で囲まれている。
【００３３】
このように構成した誘電体層５において、第１の誘電体層５ａを構成するアルミニウム
酸化膜は誘電率が約１０であるのに対して、第２の誘電体層５ｂおよびゲート絶縁膜４を
構成するシリコン窒化膜は誘電率が約７〜８である。しかも、誘電体層５では、第２の誘
電体層５ｂを構成するシリコン窒化膜の膜厚（シリコン窒化膜４ｂの膜厚）がゲート絶縁
層４を構成するシリコン窒化膜の膜厚（シリコン窒化膜４ａ、４ｂの膜厚の和）よりも薄
い。
【００３４】
（液晶装置１の製造方法）
図５（ａ）〜（ｆ）、および図６（ａ）〜（ｅ）は、本形態の液晶装置１に用いた素子
基板１０の製造方法を示す工程断面図である。なお、素子基板１０を製造するには、素子
基板１０を多数取りできる大型基板の状態で以下の工程が行われるが、以下の説明では、
大型基板についても素子基板１０として説明する。
【００３５】
まず、図５（ａ）に示す金属膜形成工程では、大型のガラス基板あるいは石英基板など
の絶縁基板１１の表面に厚さが例えば１３０ｎｍのアルミニウム膜３（ゲート線３ａ（ゲ
ート電極）および下電極３ｃを形成するための金属膜）を形成する。
【００３６】
次に、図５（ｂ）に示す電極形成工程では、フォトリソグラフィ技術を用いてアルミニ
ウム膜３をパターニングし、ゲート線３ａ（ゲート電極）、容量線３ｂおよび下電極３ｃ
を形成する。
【００３７】
次に、図５（ｃ）に示す下層側絶縁膜形成工程では、プラズマＣＶＤ法により、ゲート
絶縁層４の下層側を構成する厚いシリコン窒化膜４ａを約３００ｎｍの膜厚で形成する。
【００３８】
次に、図５（ｄ）に示す開口形成工程では、フォトリソグラフィ技術を用いて、シリコ
ン窒化膜４ａのうち、第１の誘電体層５ａ（下電極３ｃ）と重なる領域のシリコン窒化膜
４ａをエッチング除去して開口４１を形成する。
【００３９】
次に、図５（ｅ）に示す酸化工程では、ゲート線３ａおよび容量線３ｂのうち、容量線
３ｂを介して下電極３ｃに給電して開口４１で露出する下電極３ｃに陽極酸化を行い、下
電極３ｃの上面にアルミニウム酸化膜からなる第１の誘電体層５ａを選択的に形成する。
その際、ゲート線３ａおよび容量線３ｂは、ゲート絶縁層４で覆われているので、陽極酸
化されず、アルミニウム酸化膜が形成されない。なお、酸化工程では、陽極酸化に代えて
、酸素を含有するガス（Ｏ2、Ｏ3、Ｈ2Ｏなど）雰囲気中で、熱酸化法、加圧水蒸気酸化
法やオゾン酸化法などの気相酸化を行ってもよい。
【００４０】
次に、図５（ｆ）に示す上層側絶縁膜形成工程では、プラズマＣＶＤ法により、ゲート
絶縁層４の上層側を構成する薄いシリコン窒化膜４ｂを約１００ｎｍの膜厚で形成する。
その結果、ゲート電極３ａの上層側には、厚いシリコン窒化膜４ａと薄いシリコン窒化膜
４ｂとからなるゲート絶縁層４が形成される一方、ゲート絶縁層４には、開口４１と平面
的に重なる領域に、上層側の薄いシリコン窒化膜４ｂのみからなる膜厚の薄い領域４ｃが
形成される。従って、ゲート電極３ａの上層側には、開口４１と平面的に重なる領域で、
アルミニウム酸化膜からなる第１の誘電体層５ａと、ゲート絶縁層４の膜厚の薄い領域４
ｃ（上層側の薄いシリコン窒化膜４ｂ）からなる第２の誘電体層５ｂとが積層された誘電
体層５ｂが形成される。なお、下電極３ｃの上層側のうち、下電極３ｃの端縁に沿っては
、ゲート絶縁層４と同一厚の絶縁膜が形成されており、第２の誘電体層５ｂは、この厚い
絶縁膜で囲まれている。
【００４１】
次に、図６（ａ）に示す半導体層形成工程では、プラズマＣＶＤ法により、厚さが例え
ば３００ｎｍの真性のシリコン膜からなる半導体膜、および厚さが例えば５０ｎｍのｎ型
シリコン膜からなるオーミックコンタクト層を順次、形成した後、フォトリソグラフィ技
術を用いてパターングし、オーミックコンタクト層７ｄおよび半導体層７ａを同時形成す
る。
【００４２】
次に、図６（ｂ）に示すように、厚さが例えば１３０ｎｍのアルミニウム膜やクロム膜
を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、ソース線６ａ、ドレイ
ン電極６ｂ、および上電極６ｃを形成する。続いて、ソース線６ａおよびドレイン電極６
ｂをマスクとして用いて、ソース線６ａとドレイン電極６ｂとの間のオーミックコンタク
ト層５ｂをエッチングにより除去し、ソース・ドレインの分離を行う。その結果、ソース
線６ａおよびドレイン電極６ｂが形成されていない領域からオーミックコンタクト層５ｄ
が除去されてオーミックコンタクト層５ｂ、５ｃが形成される。その際、半導体層７ａの
表面に一部がエッチングされる。このようにして、ボトムゲート型の画素スイッチング用
の薄膜トランジスタ１ｃが形成される。
【００４３】
次に、図６（ｃ）に示すように、プラズマＣＶＤ法により、厚さが例えば２００ｎｍの
シリコン窒化膜からなるパッシベーション膜８を形成した後、フォトリソグラフィ技術を
用いてパッシベーション膜８に対してエッチングを行い、コンタクトホール８１を形成す
る。
【００４４】
次に、図６（ｄ）に示すように、スピンコート法により、感光性樹脂を塗布した後、露
光、現像して、コンタクトホール９１を備えた平坦化膜９を形成する。
【００４５】
次に、図６（ｅ）に示すように、スパッタ法により、厚さが例えば５０ｎｍのＩＴＯ膜
を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、画素電極２ａを形成す
る。続いて、図４に示す配向膜１９を形成するためのポリイミド膜を形成した後、ラビン
グ処理を施す。
【００４６】
このようにして大型基板の状態で各種配線やＴＦＴを形成した素子基板１０については
、別途形成した大型の対向基板２０とシール材２２で貼り合わせた後、所定のサイズに切
断する。それにより、液晶注入口２５が開口するので、液状注入口２５から素子基板１０
と対向基板２０との間に液晶１ｆを注入した後、液晶注入口２５を封止材２６により封止
する。
【００４７】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の液晶装置１では、保持容量１ｈの誘電体層５は、下電極
３ｃの上面を覆うアルミニウム酸化膜からなる第１の誘電体層５ａと、この第１の誘電体
層５ａの上層かつゲート絶縁層４と同一の層間に形成された第２の誘電体層５ｂとを備え
、第２の誘電体層５ｂは、ゲート絶縁層４よりも薄い膜厚をもってゲート絶縁層４の上層
側と同一の絶縁膜（シリコン窒化膜４ｂ／膜厚の薄い領域４ｃ）から形成されている。し
かも、第１の誘電体層５ａは、誘電率が約１０のアルミニウム酸化膜であり、誘電率が７
〜８のシリコン窒化膜４ａ、４ｂからなる第２の誘電体層５ｂよりも誘電率が高い。この
ため、保持容量１ｈの誘電体層５では、第１の誘電体層５ａを備えている分だけ、第２の
誘電体層５ｂの厚さを、従来と比して、ゲート絶縁層４よりもかなり薄くでき、かつ、第
１の誘電体層５ａの誘電率が高いので、保持容量１ｈの単位面積当たりの容量値を１５〜
２５％増大させることができる。それ故、保持容量１ｈの占有面積をそのままにして電荷
の保持特性を向上させることができる一方、単位面積当たりの容量値が高くなった分、そ
の占有面積を縮小すれば画素開口率を高めることができる。また、電荷の保持特性、およ
び画素開口率の双方を向上させることも可能である。
【００４８】
また、本形態では、開口４１から下電極３ｃに酸化を行い、アルミニウム酸化膜（第１
の誘電体層５ａ）を形成するため、下電極３ｃと同一の層間にゲート線３ａが形成されて
いる場合でも、ゲート線３ａにアルミニウム酸化膜が形成されない。従って、アルミニウ
ム酸化膜をゲート絶縁層４の一部として用いていないので、ゲート絶縁層４全体が、それ
まで用いていた絶縁膜（シリコン窒化膜４ａ、４ｂ）で構成される。それ故、薄膜トラン
ジスタ１ｃの電気特性や信頼性が一切変化しない。
【００４９】
［その他の実施の形態］
上記実施の形態では、ゲート線３ａ、容量線３ｂおよび下電極３ｃをアルミニウム膜で
形成したが、タンタル膜で形成してもよい。この場合、第１の誘電体層５ａはタンタル酸
化膜によって構成され、かかるタンタル酸化膜は誘電率が約２５０であり、シリコン窒化
膜の誘電率（約７〜８）に比してかなり高い。それ故、実施の形態１〜４と比較しても保
持容量１ｈの単位面積当たりの容量を１５〜２５％高めることができる。なお、ゲート線
３ａ、容量線３ｂおよび下電極３ｃについては、アルミニウム膜やタンタル膜の他、アル
ミニウム合金、タンタル合金、ニオブ、ニオブ合金、チタン、チタン合金など用いてもよ
い。
【００５０】
また、上記形態においては、下電極３ｃの上層側のうち、下電極３ｃの端縁に沿っては
、ゲート絶縁層４と同一厚の絶縁膜が形成されており、第２の誘電体層５ｂは、この厚い
絶縁膜で囲まれているが、第１の誘電体層５ａの上層側全体が薄い第２の誘電体層５ｂで
覆われている構成であってもよい。また、上記形態では、ゲート絶縁層４が同一の絶縁膜
が２層形成された構成になっていたが、ゲート絶縁層４は、異なる種類の絶縁膜が２層、
あるいは２層以上積層された構造であってもよい。さらに、上電極６ｃがドレイン電極６
ｂの延設部分で構成されていたが、画素電極２ａ自身が保持容量１ｈの上電極として形成
されている液晶装置に本発明を適用してもよい。
【００５１】
また、上記実施の形態１〜４では、ＴＮモード、ＥＣＢモード、ＶＡＮモードのアクテ
ィブマトリクス型の液晶装置を例に説明したが、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃ
ｈｉｎｇ）モードの液晶装置（電気光学装置）に本発明を適用してもよい。
【００５２】
さらに、電気光学装置として液晶装置に限らず、例えば、有機ＥＬ（エレクトロルミネ
ッセンス）装置でも、有機ＥＬ膜を電気光学物質として保持する素子基板上の各画素領域
に、薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタに電気的に接続された画素電極と、前記薄
膜トランジスタのゲート絶縁層より下層側に下電極を具備する保持容量とが形成されるの
で、かかる有機ＥＬ装置に本発明を適用してもよい。
【００５３】
［電子機器の実施形態］
図７は、本発明に係る液晶装置を各種の電子機器の表示装置として用いる場合の一実施
形態を示している。ここに示す電子機器は、パーソナルコンピュータや携帯電話機などで
あり、表示情報出力源１７０、表示情報処理回路１７１、電源回路１７２、タイミングジ
ェネレータ１７３、そして液晶装置１を有する。また、液晶装置１は、パネル１７５およ
び駆動回路１７６を有しており、前述した液晶装置１を用いることができる。表示情報出
力源１７０は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  
Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等といったメモリ、各種ディスク等といったストレージユ
ニット、デジタル画像信号を同調出力する同調回路等を備え、タイミングジェネレータ１
７３によって生成された各種のクロック信号に基づいて、所定フォーマットの画像信号等
といった表示情報を表示情報処理回路１７１に供給する。表示情報処理回路１７１は、シ
リアル−パラレル変換回路や、増幅・反転回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、
クランプ回路等といった周知の各種回路を備え、入力した表示情報の処理を実行して、そ
の画像信号をクロック信号ＣＬＫと共に駆動回路１７６へ供給する。電源回路１７２は、
各構成要素に所定の電圧を供給する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明が適用される液晶装置をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。
【図２】図１に示す液晶装置の素子基板の電気的な構成を示す説明図である。
【図３】本発明を適用した液晶装置の画素１つ分の平面図である。
【図４】図３のＡ１−Ｂ１に相当する位置で液晶装置を切断したときの断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は、本発明を適用した液晶装置に用いた素子基板の製造方法を示す工程断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、本発明を適用した液晶装置に用いた素子基板の製造方法を示す工程断面図である。
【図７】本発明に係る液晶装置を各種の電子機器の表示装置として用いた場合の説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  液晶装置、１ｂ  画素、１ｃ  薄膜トランジスタ、１ｆ  液晶、１ｇ  液晶容量、１
ｈ  保持容量、２ａ  画素電極、３ａ  ゲート線（ゲート電極／走査線）、３ｂ  容量線
（配線）、３ｃ  下電極、４  ゲート絶縁層、４ａ、４ｂ  シリコン窒化膜、４ｃ  ゲー
ト絶縁膜の膜厚の薄い領域、５  誘電体層、５ａ  第１の誘電体層、５ｂ  第２の誘電体
層、６ａ  ソース線（データ線）、６ｂ  ドレイン電極
【図１】
2007139851.tif 000003
【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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