(57)【要約】  【課題】  ＴＦＴ素子のトランジスタ特性を向上することができる電気光学装置を提供する。  【解決手段】  ＴＦＴ３０の半導体層１ａが形成される下地絶縁膜１２を、下層下地絶縁膜１２ａと、下層下地絶縁膜１２ａの上層に成膜されるＨＴＯ膜１２ｂとの２層構造で構成する。半導体層１ａとの境界に位置するＨＴＯ膜１２ｂを、屈折率ＲＩ＝１．４６〜１．４９となる組成で成膜することにより、半導体層１ａの結晶性を向上させ、ＴＦＴ３０のトランジスタ特性を向上する。  【選択図】  図１
2007095886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の走査線と複数のデータ線との交差に対応して設けられた画素にスイッチング素子としてトランジスタ素子を具備し、前記トランジスタ素子が、下地絶縁膜上に形成された多結晶シリコンからなる半導体層と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極とを具備して構成される電気光学装置であって、
前記下地絶縁膜は、前記半導体層との境界に、屈折率が１．４６〜１．４９のシリコン酸化膜を有することを特徴とする電気光学装置。
【請求項２】
複数の走査線と複数のデータ線との交差に対応して設けられた画素にスイッチング素子としてトランジスタ素子を具備し、前記トランジスタ素子が、下地絶縁膜上に形成された多結晶シリコンからなる半導体層と、ゲート絶縁膜と、多結晶シリコンからなるゲート電極とを具備して構成される電気光学装置であって、
前記ゲート絶縁膜は、前記ゲート電極との境界に、屈折率が１．４６〜１．４９のシリコン酸化膜を有することを特徴とする電気光学装置。
【請求項３】
複数の走査線と複数のデータ線との交差に対応して設けられた画素にスイッチング素子としてトランジスタ素子を具備し、前記トランジスタ素子が、下地絶縁膜上に形成された多結晶シリコンからなる半導体層と、ゲート絶縁膜と、多結晶シリコンからなるゲート電極とを具備して構成される電気光学装置であって、
前記下地絶縁膜は、前記半導体層との境界に、屈折率が１．４６〜１．４９のシリコン酸化膜を有し、
前記ゲート絶縁膜は、前記ゲート電極との境界に、屈折率が１．４６〜１．４９のシリコン酸化膜を有することを特徴とする電気光学装置。
【請求項４】
前記下地絶縁膜のシリコン酸化膜の膜厚を３０〜７０ｎｍの範囲で形成したことを特徴とする請求項１または請求項３に記載の電気光学装置。
【請求項５】
前記ゲート絶縁膜のシリコン酸化膜の膜厚を４０〜６０ｎｍの範囲で形成したことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電気光学装置。
【請求項６】
前記シリコン酸化膜は、高温シリコン酸化膜であることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の電気光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング素子として多結晶シリコン薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子を備えた電気光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に電気光学装置、例えば、電気光学物質に液晶を用いて所定の表示を行う液晶装置は、一対の基板間に液晶が挟持された構成となっている。このうち、ＴＦＴ駆動等によるアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置等の電気光学装置においては、縦横に夫々配列された多数の走査線（ゲート線）及びデータ線（ソース線）の各交点に対応して、画素電極及びスイッチング素子を基板（アクティブマトリクス基板）上に設けて構成される。
【０００３】
このスイッチング素子にはＴＦＴ素子が広く採用され、ＴＦＴ素子はゲート線に供給されるオン信号によってオンとなり、ソース線を介して供給される画像信号を画素電極（当面電極（ＩＴＯ））に書込む。これにより、画素電極と対向電極相互間の液晶層に画像信号に基づく電圧を印加して、液晶分子の配列を変化させる。こうして、画素の透過率を変化させ、画素電極及び液晶層を通過する光を画像信号に応じて変化させて画像表示を行う。
【０００４】
この電気光学装置において、画質を向上させるためには、ＴＦＴ素子の特性を向上する必要がある。そこで、例えば、特許文献１には、半導体層が多結晶シリコン膜（ポリシリコン膜）で形成されるＴＦＴ素子の下地絶縁膜として、５０ｎｍ以上の厚さの高温酸化膜層（ＨＴＯ膜層）を具備した技術が開示されている。このような技術によれば、ＨＴＯ膜層によって、ＴＥＯＳ膜とポリシリコン膜との界面に発生するダングリングボンドを減少させ、さらに、ＴＥＯＳ膜からポリシリコン膜へのカーボン等の偏析等に起因する短絡等の発生を防止できるので、ＴＦＴ素子のオフ特性を向上することが可能となる。
【特許文献１】特開２００５−８６００４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、この種の電気光学装置において、更なる画質の向上を図るためには、ＴＦＴ素子のトランジスタ特性をより高いレベルで向上する必要がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ＴＦＴ素子のトランジスタ特性を向上することができる電気光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複数の走査線と複数のデータ線との交差に対応して設けられた画素にスイッチング素子としてトランジスタ素子を具備し、前記トランジスタ素子が、下地絶縁膜上に形成された多結晶シリコンからなる半導体層と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極とを具備して構成される電気光学装置であって、前記下地絶縁膜は、前記半導体層との境界に、屈折率が１．４６〜１．４９のシリコン酸化膜を有することを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、屈折率が１．４６〜１．４９のシリコン酸化膜の影響によって多結晶シリコンの結晶性が向上することにより、特に、ｎチャネル型のトランジスタ素子において、オン特性及びオフ特性が向上する。
【０００９】
また、本発明は、複数の走査線と複数のデータ線との交差に対応して設けられた画素にスイッチング素子としてトランジスタ素子を具備し、前記トランジスタ素子が、下地絶縁膜上に形成された多結晶シリコンからなる半導体層と、ゲート絶縁膜と、多結晶シリコンからなるゲート電極とを具備して構成される電気光学装置であって、前記ゲート絶縁膜は、前記ゲート電極との境界に、屈折率が１．４６〜１．４９のシリコン酸化膜を有することを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、屈折率が１．４６〜１．４９のシリコン酸化膜の影響によってトランジスタ素子を構成する多結晶シリコンの結晶性が向上することにより、特に、ｐチャネル型のトランジスタ素子において、オフ特性が向上する。
【００１１】
また、本発明は、複数の走査線と複数のデータ線との交差に対応して設けられた画素にスイッチング素子としてトランジスタ素子を具備し、前記トランジスタ素子が、下地絶縁膜上に形成された多結晶シリコンからなる半導体層と、ゲート絶縁膜と、多結晶シリコンからなるゲート電極とを具備して構成される電気光学装置であって、前記下地絶縁膜は、前記半導体層との境界に、屈折率が１．４６〜１．４９のシリコン酸化膜を有し、前記ゲート絶縁膜は、前記ゲート電極との境界に、屈折率が１．４６〜１．４９のシリコン酸化膜を有することを特徴とする。
【００１２】
このような構成によれば、屈折率が１．４６〜１．４９のシリコン酸化膜の影響によってトランジスタ素子を構成する多結晶シリコンの結晶性が向上することにより、トランジスタ素子のオン特性及びオフ特性が向上する。
【００１３】
また、前記下地絶縁膜のシリコン酸化膜の膜厚を３０〜７０ｎｍの範囲で形成したことを特徴とする。
【００１４】
このような構成によれば、シリコン酸化膜が汚染防止膜として機能するとともに、半導体層の耐クラック性が確保される。
【００１５】
また、前記ゲート絶縁膜のシリコン酸化膜の膜厚を４０〜６０ｎｍの範囲で形成したことを特徴とする。
【００１６】
このような構成によれば、このような構成によれば、ゲート絶縁膜としての機能が確保される。
【００１７】
また、前記シリコン酸化膜は、高温シリコン酸化膜であることを特徴とする。
【００１８】
このような構成によれば、シリコン酸化膜の影響によってトランジスタ素子を構成する多結晶シリコンの結晶性が好適に向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一形態に係わり、図１は本発明の実施の形態に係る電気光学装置の画素構造を示す断面図である。本実施の形態はＴＦＴ基板等の液晶装置に適用したものである。図２は本実施の形態における電気光学装置であ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側から見た平面図である。図３は液晶装置を図２のＨ−Ｈ'線の位置で切断して示す断面図である。図４は液晶装置の画素領域を構成する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５は図１のＨＴＯ膜が各屈折率に設定された場合のＴＦＴ素子のＶＧ−ＩＤ特性図である。図６（ａ）は屈折率が１．４６５のＨＴＯ膜を示すモデル図であり、（ｂ）は（ａ）のＨＴＯ膜のアニール後の状態を示すモデル図、（ｃ）は（ｂ）のＨＴＯ膜にアモルファスシリコンを積層した状態を示すモデル図、（ｄ）は屈折率が１．４４５のＨＴＯ膜をアニール後にアモルファスシリコンを積層した状態を示すモデル図である。図７はＣＶＤ法によってＨＴＯ膜を成膜する際のＮ２Ｏ流量と屈折率との関係を示す特性図、図８はＣＶＤ法によってＨＴＯ膜を成膜する際のＳｉＨ４流量と屈折率との関係を示す特性図である。図９は本発明の変形例に係る電気光学装置の画素構造を示す断面図、図１０は図９のＨＴＯ膜が各屈折率に設定された場合のＴＦＴ素子のＶＧ−ＩＤ特性図である。図１１は本発明の変形例に係る電気光学装置の画素構造を示す断面図である。なお、上記各図においては、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。
【００２０】
先ず、図２乃至図４を参照して本実施の形態の電気光学装置である液晶装置の全体構成について説明する。  
液晶装置は、図２及び図３に示すように、素子基板であるＴＦＴ基板１０と対向基板２０との間に液晶５０を封入して構成される。ＴＦＴ基板１０上には画素を構成する画素電極（ＩＴＯ）９ａ等がマトリクス状に配置される。また、対向基板２０上には全面に対向電極（ＩＴＯ）２１が設けられる。
【００２１】
また、対向基板２０には表示領域１０ａを区画する額縁としての遮光膜５３が設けられている。対向基板２０の全面には、上述したように、ＩＴＯ等の透明導電性膜が対向電極２１として形成され、更に、対向電極２１の全面にはポリイミド系の配向膜２２が形成される。配向膜２２は、液晶分子に所定のプレティルト角を付与するように、所定方向にラビング処理されている。
【００２２】
遮光膜５３の外側の領域には液晶を封入するシール材５２が、ＴＦＴ基板１０と対向基板２０間に形成されている。シール材５２は対向基板２０の輪郭形状に略一致するように配置され、ＴＦＴ基板１０と対向基板２０を相互に固着する。シール材５２は、ＴＦＴ基板１０の１辺の一部において欠落しており、液晶５０を注入するための液晶注入口１０８が形成される。貼り合わされた素子基板１０及び対向基板２０相互の間隙には、液晶注入口１０８より液晶が注入される。液晶注入後に、液晶注入口１０８を封止材１０９で封止するようになっている。
【００２３】
また、シール材５２の４カ所のコーナー部には、導通部１０６が形成される。導通部１０６は、接着材料と導通材量とを含み、下端においてＴＦＴ基板１０の上下導通端子１０７に接触し、上端において対向基板２０の共通電極に接触することにより、ＴＦＴ基板１０と対向基板２０との間の電気的な導通をとることができるようになっている。
【００２４】
シール材５２の外側の領域には、データ線６ａ（図４参照）に画像信号を所定のタイミングで供給することにより該データ線６ａを駆動するデータ線駆動回路１０１及び外部回路との接続のための外部接続端子１０２がＴＦＴ基板１０の一辺に沿って設けられている。この一辺に隣接する二辺に沿って、走査線１１ａ（図４参照）に走査信号を所定のタイミングで供給することによりスイッチング素子としてのＴＦＴ３０（図４参照）を駆動する走査線駆動回路１０４が設けられている。走査線駆動回路１０４は、シール材５２の内側の遮光膜５３に対向する位置においてＴＦＴ基板１０上に形成される。また、ＴＦＴ基板１０上には、データ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４、外部接続端子１０２を接続する配線１０５が、遮光膜５３の３辺に対向して設けられている。
【００２５】
図４に示すように、画素領域においては、複数本の走査線１１ａと複数本のデータ線６ａとが交差するように配線され、走査線１１ａとデータ線６ａとで区画された領域に画素電極９ａがマトリクス状に配置される。そして、走査線１１ａとデータ線６ａの各交差部分に対応してＴＦＴ３０が設けられ、このＴＦＴ３０に画素電極９ａが接続される。
【００２６】
本実施形態においてＴＦＴ３０は多結晶ポリシリコンＴＦＴであり、ＴＦＴ３０は走査線１１ａのＯＮ信号によってオンとなり、これにより、データ線６ａに供給された画像信号が画素電極９ａに供給される。この画素電極９ａと対向基板２０に設けられた対向電極２１との間の電圧が液晶５０に印加される。
【００２７】
本実施の形態においては、画素電極９ａと並列に、蓄積容量７０が設けられており、蓄積容量７０によって、画素電極９ａの電圧はソース電圧が印加された時間よりも例えば３桁も長い時間の保持が可能となる。蓄積容量７０によって、電圧保持特性が改善され、コントラスト比の高い画像表示が可能となる。
【００２８】
図１は一つの画素に着目した液晶装置の模式的断面図である。
【００２９】
画素電極９ａは、ＴＦＴ基板１０上に、マトリクス状に複数設けられており、画素電極９ａの縦横の境界に各々沿ってデータ線６ａ及び走査線１１ａが設けられている。データ線６ａは、後述するように、アルミニウム膜等を含む積層構造からなり、走査線１１ａは、例えば導電性のポリシリコン膜等からなる。また、走査線１１ａは、半導体層１ａのうちチャネル領域１ａ’に対向するゲート電極３ａに電気的に接続されている。すなわち、走査線１１ａとデータ線６ａとの交差する箇所にはそれぞれ、走査線１１ａに接続されたゲート電極３ａとチャネル領域１ａ’とが対向配置されて画素スイッチング用のＴＦＴ３０が構成されている。ここで、図１において、ＴＦＴ３０は、例えば、Ｖ族元素のドーパントが僅かにイオン注入等によりドープされたｎチャネル型のＴＦＴである。
【００３０】
ＴＦＴ基板１０上には、ＴＦＴ３０や画素電極９ａの他、これらを含む各種の構成が積層構造をなして備えられている。この積層構造は、図１に示すように、下から順に、走査線１１ａを含む第１層、ゲート電極３ａを含むＴＦＴ３０等を含む第２層、蓄積容量７０を含む第３層、データ線６ａ等を含む第４層、シールド層４００等を含む第５層、画素電極９ａ及び配向膜１６等を含む第６層からなる。また、第１層及び第２層間には下地絶縁膜１２が、第２層及び第３層間には第１層間絶縁膜４１が、第３層及び第４層間には第２層間絶縁膜４２が、第４層及び第５層間には第３層間絶縁膜４３が、第５層及び第６層間には第４層間絶縁膜４４が、それぞれ設けられており、前述の各要素間が短絡することを防止している。また、これら各種の絶縁膜１２、４１、４２、４３及び４４には、例えば、ＴＦＴ３０の半導体層１ａ中の高濃度ソース領域１ｄとデータ線６ａとを電気的に接続するコンタクトホール等もまた設けられている。
【００３１】
以下では、これらの各要素について、下から順に説明を行う。  
第１層には、例えば、Ｔｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）、Ｔａ（タンタル）、Ｍｏ（モリブデン）等の高融点金属のうちの少なくとも一つを含む、金属単体、合金、金属シリサイド、ポリシリサイド、これらを積層したもの、或いは導電性ポリシリコン等からなる走査線１１ａが設けられている。走査線１１ａは、同一行に存在するＴＦＴ３０のＯＮ・ＯＦＦを一斉に制御する機能を有する。また、走査線１１ａは、画素電極９ａが形成されない領域を略埋めるように形成されており、ＴＦＴ３０に下側から入射しようとする光を遮る機能をも有している。これにより、ＴＦＴ３０の半導体層１ａにおける光リーク電流の発生を抑制し、フリッカ等のない高品質な画像表示が可能となる。
【００３２】
第２層には、ゲート電極３ａを含むＴＦＴ３０が設けられている。ＴＦＴ３０は、図１に示すように、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有しており、その構成要素としては、上述したゲート電極３ａ、例えばポリシリコン膜からなりゲート電極３ａからの電界によりチャネルが形成される半導体層１ａのチャネル領域１ａ’、ゲート電極３ａと半導体層１ａとを絶縁するゲート絶縁膜を含む絶縁膜２、半導体層１ａにおける低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃ並びに高濃度ソース領域１ｄ及び高濃度ドレイン領域１ｅを備えている。
【００３３】
そして、この第２層には、上述のゲート電極３ａと同一膜として中継電極７１９が形成されている。この中継電極７１９は、平面的に見て、各画素電極９ａの一辺の略中央に位置するように、島状に形成されている。中継電極７１９とゲート電極３ａとは同一膜として形成されているから、後者が例えば導電性ポリシリコン膜等からなる場合においては、前者もまた、導電性ポリシリコン膜等からなる。
【００３４】
なお、上述のＴＦＴ３０は、好ましくは図１に示したようにＬＤＤ構造をもつが、低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃに不純物の打ち込みを行わないオフセット構造をもってよいし、ゲート電極３ａをマスクとして高濃度で不純物を打ち込み、自己整合的に高濃度ソース領域及び高濃度ドレイン領域を形成するセルフアライン型のＴＦＴであってもよい。また、本実施形態では、画素スイッチング用ＴＦＴ３０のゲート電極を、高濃度ソース領域１ｄ及び高濃度ドレイン領域１ｅ間に１個のみ配置したシングルゲート構造としたが、これらの間に２個以上のゲート電極を配置してもよい。このようにデュアルゲート、あるいはトリプルゲート以上でＴＦＴを構成すれば、チャネルとソース及びドレイン領域との接合部のリーク電流を防止でき、オフ時の電流を低減することができる。
【００３５】
以上説明した走査線１１ａの上、かつ、ＴＦＴ３０の下には、下地絶縁膜１２が設けられている。下地絶縁膜１２は、走査線１１ａとＴＦＴ３０とを絶縁する機能のほか、ＴＦＴ基板１０の全面に形成されることにより、ＴＦＴ基板１０の表面研磨時における荒れや、洗浄後に残る汚れ等による画素スイッチング用のＴＦＴ３０の特性変化を防止する機能を有する。本実施形態において、下地絶縁膜１２は、後述するように２層構造の膜で構成されている。
【００３６】
この下地絶縁膜１２には、平面的にみて半導体層１ａの両脇に、後述するデータ線６ａに沿って延びる半導体層１ａのチャネル長と同じ幅の溝（コンタクトホール）１２ｃｖが掘られており、この溝１２ｃｖに対応して、その上方に積層されるゲート電極３ａは下側に凹状に形成された部分を含んでいる。また、この溝１２ｃｖ全体を埋めるようにして、ゲート電極３ａが形成されていることにより、該ゲート電極３ａには、これと一体的に形成された側壁部３ｂが延設されるようになっている。これにより、ＴＦＴ３０の半導体層１ａは、平面的にみて側方から覆われるようになっており、少なくともこの部分からの光の入射が抑制されるようになっている。
【００３７】
また、この側壁部３ｂは、溝１２ｃｖを埋めるように、且つ、その下端が走査線１１ａと接するように形成されている。従って、同一行の走査線１１ａとゲート電極３ａとは、同電位となる。なお、走査線１１ａに平行するようにして、ゲート電極３ａを含む別の走査線を形成するような構造を採用してもよい。この場合においては、該走査線１１ａと該別の走査線とは、冗長的な配線構造をとることになる。これにより、例えば、該走査線１１ａの一部に何らかの欠陥があって、正常な通電が不可能となったような場合においても、当該走査線１１ａと同一の行に存在する別の走査線が健全である限り、それを介してＴＦＴ３０の動作制御を依然正常に行うことができることになる。
【００３８】
第３層には、蓄積容量７０が設けられている。蓄積容量７０は、ＴＦＴ３０の高濃度ドレイン領域１ｅ及び画素電極９ａに接続された画素電位側容量電極としての下部電極７１と、固定電位側容量電極としての容量電極３００とが、誘電体膜７５を介して対向配置されることにより形成されている。この蓄積容量７０によれば、画素電極９ａにおける電位保持特性を顕著に高めることが可能となる。また、蓄積容量７０は、画素電極９ａの形成領域にほぼ対応する光透過領域には至らないように形成されているため（換言すれば、遮光領域内に収まるように形成されているため）、電気光学装置全体の画素開口率は比較的大きく維持され、これにより、より明るい画像を表示することが可能である。
【００３９】
より詳細には、下部電極７１は、例えば導電性のポリシリコン膜からなり画素電位側容量電極として機能する。ただし、下部電極７１は、金属又は合金を含む単一層膜又は多層膜から構成してもよい。また、この下部電極７１は、画素電位側容量電極としての機能のほか、画素電極９ａとＴＦＴ３０の高濃度ドレイン領域１ｅとを中継接続する機能をもつ。この中継接続は、後述するように、中継電極７１９を介して行われている。
【００４０】
容量電極３００は、蓄積容量７０の固定電位側容量電極として機能する。容量電極３００を固定電位とするためには、固定電位とされた後述するシールド層４００と電気的接続が図られることによりなされている。
【００４１】
そして、この容量電極３００は、ＴＦＴ基板１０上において、各画素に対応するように島状に形成されており、下部電極７１は、当該容量電極３００とほぼ同一形状を有するように形成されている。これにより、蓄積容量７０は、平面的に無駄な広がりを有さず、即ち画素開口率を低落させることなく、且つ、当該状況下で最大限の容量値を実現し得ることになる。すなわち、蓄積容量７０は、より小面積で、より大きな容量値をもつ。
【００４２】
誘電体膜７５は、図１に示すように、例えば膜厚５〜２００ｎｍ程度の比較的薄いＨＴＯ（High Temperature oxide）膜、ＬＴＯ（Low Temperature oxide）膜等の酸化シリコン膜、あるいは窒化シリコン膜等から構成される。蓄積容量７０を増大させる観点からは、膜の信頼性が十分に得られる限りにおいて、誘電体膜７５は薄いほどよい。そして、この誘電体膜７５は、図１に示すように、下層に酸化シリコン膜７５ａ、上層に窒化シリコン膜７５ｂからなる２層構造を有する。比較的誘電率の大きい窒化シリコン膜７５ｂが存在することにより、蓄積容量７０の容量値を増大させることが可能となると共に、酸化シリコン膜７５ａが存在することにより、蓄積容量７０の耐圧性を低下せしめることがない。このように、誘電体膜７５を２層構造とすることにより、相反する２つの作用効果を享受することが可能となる。
【００４３】
また、窒化シリコン膜７５ｂが存在することにより、ＴＦＴ３０に対する水の浸入を未然に防止することが可能となっている。これにより、ＴＦＴ３０におけるスレッショルド電圧の上昇という事態を招来することがなく、比較的長期の装置運用が可能となる。なお、本実施の形態では、誘電体膜７５は、２層構造を有するものとなっているが、例えば酸化シリコン膜、窒化シリコン膜及び酸化シリコン膜等というような３層構造や、あるいはそれ以上の積層構造を有するように構成してもよい。
【００４４】
以上説明したＴＦＴ３０ないしゲート電極３ａ及び中継電極７１９の上、かつ、蓄積容量７０の下には、第１層間絶縁膜４１が形成されている。そして、この第１層間絶縁膜４１には、ＴＦＴ３０の高濃度ソース領域１ｄと後述するデータ線６ａとを電気的に接続するコンタクトホール８１が、後述する第２層間絶縁膜４２を貫通しつつ開孔されている。また、第１層間絶縁膜４１には、ＴＦＴ３０の高濃度ドレイン領域１ｅと蓄積容量７０を構成する下部電極７１とを電気的に接続するコンタクトホール８３が開孔されている。
【００４５】
さらに、この第１層間絶縁膜４１には、蓄積容量７０を構成する画素電位側容量電極としての下部電極７１と中継電極７１９とを電気的に接続するためのコンタクトホール８８１が開孔されている。更に加えて、第１層間絶縁膜４１には、中継電極７１９と後述する第２中継電極６ａ２とを電気的に接続するコンタクトホール８８２が、後述する第２層間絶縁膜４２を貫通しつつ開孔されている。
【００４６】
図１に示すように、コンタクトホール８８２は、蓄積容量７０以外の領域に形成されており、下部電極７１を一旦下層の中継電極７１９に迂回させてコンタクトホール８８２を介して上層に引き出していることから、下部電極７１を上層の画素電極９ａに接続する場合でも、下部電極７１を誘電体膜７５及び容量電極３００よりも広く形成する必要がない。従って、下部電極７１、誘電体膜７５及び容量電極３００を１エッチング工程で同時にパターニングすることができる。これにより、下部電極７１、誘電体膜７５及び容量電極３００の各エッチングレートの制御が容易となり、膜厚等の設計の自由度を増大させることが可能である。
【００４７】
また、誘電体膜７５は下部電極７１及び容量電極３００と同一形状に形成され広がりを有していないことから、ＴＦＴ３０の半導体層１ａに対する水素化処理を行うような場合において、該処理に用いる水素を、蓄積容量７０周辺の開口部を通じて半導体層１ａにまで容易に到達させることが可能となるという作用効果を得ることも可能となる。
【００４８】
第４層には、データ線６ａが設けられている。このデータ線６ａは、ＴＦＴ３０の半導体層１ａの延在する方向に一致するように、ストライプ状に形成されている。このデータ線６ａは、図１に示すように、下層より順に、アルミニウムからなる層（図１における符号４１Ａ）、窒化チタンからなる層（図１における符号４１ＴＮ参照）、窒化シリコン膜からなる層（図１における符号４０１）の三層構造を有する膜として形成されている。窒化シリコン膜は、その下層のアルミニウム層と窒化チタン層を覆うように少し大きなサイズにパターンニングされている。このうちデータ線６ａが、比較的低抵抗な材料たるアルミニウムを含むことにより、ＴＦＴ３０、画素電極９ａに対する画像信号の供給を滞りなく実現することができる。他方、データ線６ａ上に水分の浸入をせき止める作用に比較的優れた窒化シリコン膜が形成されることにより、ＴＦＴ３０の耐湿性向上を図ることができ、その寿命長期化を実現することができる。窒化シリコン膜は、プラズマ窒化シリコン膜が望ましい。
【００４９】
また、この第４層には、データ線６ａと同一膜として、シールド層用中継層６ａ１及び第２中継電極６ａ２が形成されている。これらは、平面的に見ると、データ線６ａと連続した平面形状を有するように形成されているのではなく、各者間はパターニング上分断されるように形成されている。シールド層用中継層６ａ１及び第２中継電極６ａ２は、データ線６ａと同一工程で、下層より順に、アルミニウムからなる層、窒化チタンからなる層、プラズマ窒化膜からなる層の三層構造を有する膜として形成されている。そして、プラズマ窒化膜は、その下層のアルミニウム層と窒化チタン層を覆うように少し大きなサイズにパターンニングされている。窒化チタン層は、シールド層用中継層６ａ１、第２中継電極６ａ２に対して形成するコンタクトホール８０３，８０４のエッチングの突き抜け防止のためのバリアメタルとして機能する。また、シールド層用中継層６ａ１及び第２中継電極６ａ２上に、水分の浸入をせき止める作用に比較的優れたプラズマ窒化膜が形成されることにより、ＴＦＴ３０の耐湿性向上を図ることができ、その寿命長期化を実現することができる。尚、プラズマ窒化膜としては、プラズマ窒化シリコン膜が望ましい。
【００５０】
蓄積容量７０の上、かつ、データ線６ａの下には、第２層間絶縁膜４２が形成されている。この第２層間絶縁膜４２には、ＴＦＴ３０の高濃度ソース領域１ｄとデータ線６ａとを電気的に接続するコンタクトホール８１が開孔されているとともに、前記シールド層用中継層６ａ１と蓄積容量７０の上部電極たる容量電極３００とを電気的に接続するコンタクトホール８０１が開孔されている。さらに、第２層間絶縁膜４２には、第２中継電極６ａ２と中継電極７１９とを電気的に接続するためのコンタクトホール８８２が形成されている。
【００５１】
第５層には、シールド層４００が形成されている。このシールド層４００は、平面的にみると、格子状に形成されている。このシールド層４００は、画素電極９ａが配置された画像表示領域１０ａからその周囲に延設され、定電位源と電気的に接続されることで、固定電位とされている。なお、定電位源としては、後述するデータ線駆動回路１０１に供給される正電源や負電源の定電位源でもよいし、対向基板２０の対向電極２１に供給される定電位源でも構わない。
【００５２】
また、第５層には、このようなシールド層４００と同一膜として、中継層としての第３中継電極４０２が形成されている。この第３中継電極４０２は、後述のコンタクトホール８９を介して、第２中継電極６ａ２及び画素電極９ａ間の電気的接続を中継する機能を有する。なお、これらシールド層４００及び第３中継電極４０２間は、平面形状的に連続して形成されているのではなく、両者間はパターニング上分断されるように形成されている。
【００５３】
他方、上述のシールド層４００及び第３中継電極４０２は、下層にアルミニウムからなる層、上層に窒化チタンからなる層の２層構造を有している。また、第３中継電極４０２において、下層のアルミニウムからなる層は、第２中継電極６ａ２と接続され、上層の窒化チタンからなる層は、ＩＴＯ等からなる画素電極９ａと接続されるようになっている。アルミニウムとＩＴＯとを直接に接続した場合には、両者間において電蝕が生じてしまい、アルミニウムの断線、あるいはアルミナの形成による絶縁等のため、好ましい電気的接続が実現されない。これに対し、窒化チタンとＩＴＯとが接続されていることから、コンタクト抵抗が低く良好な接続性が得られる。
【００５４】
さらには、シールド層４００及び第３中継電極４０２は、光反射性能に比較的優れたアルミニウムを含み、且つ、光吸収性能に比較的優れた窒化チタンを含むことから、遮光層として機能し得る。すなわち、これらによれば、ＴＦＴ３０の半導体層１ａに対する入射光（図１参照）の進行を、その上側でさえぎることが可能である。なお、このような遮光機能は、上述した容量電極３００及びデータ線６ａについても同様にいえる。これらシールド層４００、第３中継電極４０２、容量電極３００及びデータ線６ａが、ＴＦＴ基板１０上に構築される積層構造の一部をなしつつ、ＴＦＴ３０に対する上側からの光入射を遮る上側遮光膜として機能する。
【００５５】
データ線６ａの上、かつ、シールド層４００の下には、第３層間絶縁膜４３が形成されている。この第３層間絶縁膜４３には、シールド層４００とシールド層用中継層６ａ１とを電気的に接続するためのコンタクトホール８０３、及び、第３中継電極４０２と第２中継電極６ａ２とを電気的に接続するためのコンタクトホール８０４がそれぞれ開孔されている。
【００５６】
第６層には、上述したように画素電極９ａがマトリクス状に形成され、該画素電極９ａ上に配向膜１６が形成されている。そして、この画素電極９ａ下には、第４層間絶縁膜４４が形成されている。この第４層間絶縁膜４４には、画素電極９ａ及び第３中継電極４０２間を電気的に接続するためのコンタクトホール８９が開孔されている。
【００５７】
第３及び第４層間絶縁膜４３，４４の表面は、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）処理等により平坦化されている。平坦化された層間絶縁膜４３，４４の下方に存在する各種配線や素子等による段差に起因する液晶層５０の配向不良が低減される。ただし、このように第３，第４層間絶縁膜４３，４４に平坦化処理を施すのに代えて、又は加えて、ＴＦＴ基板１０、下地絶縁膜１２、第１層間絶縁膜４１、第２層間絶縁膜４２及び第３層間絶縁膜４３のうち少なくとも一つに溝を掘って、データ線６ａ等の配線やＴＦＴ３０等を埋め込むことにより、平坦化処理を行ってもよい。
【００５８】
また、蓄積容量７０は、下から順に画素電位側容量電極、誘電体膜及び固定電位側容量電極という３層構造を構成していたが、これとは逆の構造を構成するようにしてもよい。  このような構成の液晶装置において、下地絶縁膜１２は、例えば、減圧又は常圧ＣＶＤによるＴＥＯＳ（Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate）ガスを用いて成膜されるＴＥＯＳ膜またはＨＤＰ（High Density Plasma）−ＣＶＤによるＳｉＨ４及びＯ２ガスを用いて成膜されたシリコン酸化膜等からなる下層下地絶縁膜１２ａを下層に有し、その上層にシリコン酸化膜であるＨＴＯ膜１２ｂが成膜された２層構造の膜で構成されている。  
下層下地絶縁膜１２ａは、成膜性が高く、比較的厚い膜厚で良好な被覆状態で形成することができ、十分な絶縁性を有している。
【００５９】
一方、ＨＴＯ膜１２ｂは、例えば、３０〜７０ｎｍの範囲の膜厚で形成されている。そして、このＨＴＯ膜１２ｂは、半導体層１ａとの境界に３０ｎｍ以上の膜厚で形成されることにより、下層下地絶縁膜１２ａに残留する有機ガスの半導体層１ａへの影響を軽減する汚染防止膜として、または応力を緩和するクラック防止膜として機能する。また、ＨＴＯ膜１２ｂは、７０ｎｍ以下の膜厚で形成されることにより、ＨＴＯ膜１２ｂに過剰な応力が発生して、半導体層１ａにクラック等が発生することが防止される。
【００６０】
さらに、このＨＴＯ膜１２ｂには、通常よりもＳｉリッチな組成のものが好適に用いられている。ここで、通常の組成のＨＴＯ膜とは、Ｓｉ成分が略飽和状態にある組成のものを云い、具体的には、屈折率ＲＩ＝１．４４〜１．４５となる組成で成膜されたＨＴＯ膜である。これに対し、本実施形態のＨＴＯ膜１２ｂとしては、屈折率ＲＩが通常時のものよりも高屈折率（例えば、ＲＩ＝１．４６〜１．４９）となるＳｉリッチの組成のものが好適に用いられている。
【００６１】
このようなＨＴＯ膜１２ｂは、例えば、ＣＶＤ装置を用いて成膜され、その組成（屈折率ＲＩ）は、例えば、原料ガスであるＳｉＨ４ガスとＮ２Ｏガスとの流量比によって制御することが可能である。具体的には、図７，８に示すように、高屈折率のＨＴＯ膜１２ｂの成膜は、通常のＨＴＯ膜の成膜時よりも、ＳｉＨ４ガスの流量比を増加させることにより実現される。なお、図７は、ＳｉＨ４ガスの流量を固定値とし、Ｎ２Ｏガスの流量を変化させた場合に成膜されるＨＴＯ膜の屈折率ＲＩを示し、図８は、Ｎ２Ｏガスの流量を固定値とし、ＳｉＨ４ガスの流量を変化させた場合に成膜されるＨＴＯ膜の屈折率ＲＩを示す。
【００６２】
そして、高屈折率なＨＴＯ膜上に半導体層を成膜したＴＦＴ素子は、通常のＨＴＯ膜（例えば、ＲＩ＝１．４４のＨＴＯ膜）上に半導体層を形成したＴＦＴ素子よりも、オン特性（Ｉｏｎ）及びオフ特性（Ｉｏｆｆ）が共に向上する。ここで、各屈折率のＨＴＯ膜上に形成したＴＦＴ素子のＶＧ−ＩＤ特性についての実験結果を図５に示す。この実験結果により、ＲＩ＝１．４４５のＨＴＯ膜上に形成したＴＦＴ素子よりも、ＲＩ＝１．４６のＨＴＯ膜上に形成したＴＦＴ素子の方がトランジスタ特性が飛躍的に向上することが確認された。また、ＴＦＴの良好なトランジスタ特性を実現するためのＨＴＯ膜１２ｂの高屈折率側の限界はＲＩ＝１．４９程度であることが確認された。
【００６３】
このようなトランジスタ特性の向上は、高屈折率のＨＴＯ膜１２ｂの影響により、半導体層１ａを構成するポリシリコン膜の結晶性が向上したためであると推測される。  
具体的に説明すると、通常のＨＴＯ膜の成膜時よりもＳｉＨ４の流量比が高い条件下で成膜された高屈折率のＨＴＯ膜中には、多量のＳｉ−Ｈが存在する（図６（ａ）参照）。このようなＨＴＯ膜にアニール処理が施されると、膜中のＨ２成分が抜け、膜中には多量のＳｉ３＋が存在することとなる（図６（ｂ）参照）。すなわち、本来ならＳｉＯやＳｉＯ２の構成でしかないＨＴＯ膜中に、自己解離によって多量のＳｉ３＋を存在させることが可能となる。そして、このようなＨＴＯ膜はアモルファスシリコンと格子定数が近いため、半導体層１ａの製造工程でＨＴＯ膜上に成膜されたアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）がポリ化される際に、Ｓｉ３＋によって界面のダングリングボンドがターミネート（終端）され、結晶性が向上するものと推測される（図６（ｃ）参照）。これに対して、通常のＨＴＯ膜中にはＳｉ３＋を多量に存在させることが困難であるため、アモルファスシリコンをポリ化する際に、十分な結晶性を得ることが困難であると考えられる（図６（ｄ）参照）。
【００６４】
ここで、本実施形態においては、屈折率が１。４６〜１．４９のＨＴＯ膜によってｎチャネル型のＴＦＴ素子のトランジスタ特性を向上させる技術を、ｐチャネル型のＴＦＴ素子にも応用することが可能である。図９はスイッチング素子としてｐチャネル型のＴＦＴ３０を用いた場合の液晶装置に本発明を適用した変形例を示す模式的断面図である。図９に示すように、ＴＦＴ３０のゲート絶縁膜を構成する絶縁膜２は、半導体層１ａの熱酸化等によって下層に形成された通常のＨＴＯ膜２ａと、その上層に形成された屈折率が１．４６〜１．４９の高屈折率なＨＴＯ膜２ｂとを有する２層構造の膜で構成されている。ここで、絶縁膜２にＴＦＴ３０のゲート絶縁膜としての機能を確保させるため、ＨＴＯ膜２ｂの膜厚は４０ｎｍ〜６０ｎｍの範囲で形成されることが望ましい。
【００６５】
このように高屈折率なＨＴＯ膜２ｂがゲート電極３ａとの境界に形成されたＴＦＴ３０は、例えばゲート絶縁膜が通常のＨＴＯ膜の単層で形成されたＴＦＴよりもオフ特性が向上する。ここで、通常（例えば、ＲＩ＝１．４４）のＨＴＯ膜単層でゲート絶縁膜を形成したｐチャネル型のＴＦＴ素子と、通常のＨＴＯ膜と高屈折率（例えば、ＲＩ＝１．４６５）のＨＴＯ膜との２層でゲート絶縁膜を形成したｐチャネル型のＴＦＴ素子のＶＧ−ＩＤ特性につての実験結果を図１０に示す。この実験結果により、通常のＨＴＯ膜と高屈折率のＨＴＯ膜との２層でゲート電極を形成したＴＦＴ素子の方が、通常のＨＴＯ膜単層でゲート絶縁膜を形成したＴＦＴ素子よりもトランジスタ特性（オフ特性）が飛躍的に向上することが確認された。
【００６６】
さらに、本実施形態においては、例えば、図１１に示すように、半導体層１ａとの境界に屈折率が１．４６〜１．４９のＨＴＯ膜１２ｂを形成するとともに、ゲート電極３ａとの境界に屈折率が１．４６〜１．４９のＨＴＯ膜２ｂを形成することでＴＦＴ３０のトランジスタ特性を向上することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、マイクロレンズ基板、液晶表示装置用のマイクロレンズ付き対向基板、液晶表示装置、及びこれを用いた投射型の液晶表示装置にも応用できるものである。さらに、本発明は透過型、反射型、および半透過型の電気光学装置に利用することができる。
【００６８】
また、電気光学装置は、半導体基板に素子を形成する表示用デバイス、例えばＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）等であっても構わない。ＬＣＯＳでは、素子基板として単結晶シリコン基板を用い、画素や周辺回路に用いるスイッチング素子としてトランジスタを単結晶シリコン基板に形成する。また、画素には、反射型の画素電極を用い、画素電極の下層に画素の各素子を形成する。
【００６９】
なお、本発明の電気光学装置を携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）と呼ばれる携帯型情報機器、携帯型パーソナルコンピュータ、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、デジタルスチルカメラ、車載用モニタ、デジタルビデオカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話機、およびＰＯＳ端末機などの電子機器に広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】電気光学装置の画素構造を示す断面図
【図２】電気光学装置であ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側から見た平面図
【図３】液晶装置を図２のＨ−Ｈ'線の位置で切断して示す断面図
【図４】液晶装置の画素領域を構成する複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図
【図５】図１のＨＴＯ膜が各屈折率に設定された場合のＴＦＴ素子のＶＧ−ＩＤ特性図
【図６】（ａ）は屈折率が１．４６５のＨＴＯ膜を示すモデル図、（ｂ）は（ａ）のＨＴＯ膜のアニール後の状態を示すモデル図、（ｃ）は（ｂ）のＨＴＯ膜にアモルファスシリコンを積層した状態を示すモデル図、（ｄ）は屈折率が１．４４５のＨＴＯ膜をアニール後にアモルファスシリコンを積層した状態を示すモデル図
【図７】ＣＶＤ法によってＨＴＯ膜を成膜する際のＮ２Ｏ流量と屈折率との関係を示す特性図
【図８】ＣＶＤ法によってＨＴＯ膜を成膜する際のＳｉＨ４流量と屈折率との関係を示す特性図
【図９】本発明の変形例に係る電気光学装置の画素構造を示す断面図
【図１０】図９のＨＴＯ膜が各屈折率に設定された場合のＴＦＴ素子のＶＧ−ＩＤ特性図
【図１１】本発明の変形例に係る電気光学装置の画素構造を示す断面図
【符号の説明】
【００７１】
１ａ…半導体層、２…絶縁膜、２ｂ…ＨＴＯ膜（シリコン酸化膜）、３ａ…ゲート電極、６ａ…データ線、１１ａ…走査線、１２…下地絶縁膜、１２ｂ…ＨＴＯ膜（シリコン酸化膜）、３０…ＴＦＴ（スイッチング素子）
【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】
2007095886.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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