(57)【要約】【課題】少なくとも水素および窒素を含有する絶縁層を用いることにより、非線形性の向上、残像現象の原因となる素子ドリフト現象の発生防止、および水素の脱離に起因する非線形特性の不可逆的なシフト現象の発生防止を図った場合でも、下電極から絶縁層への水素の侵入に起因する非線形特性の不可逆的なシフト現象の発生を防止可能な非線素子の製造方法、非線形素子、および電気光学装置を提供すること。【解決手段】非線形素子１０ｘは、窒素およびタングステン含有のタンタル膜からなる下電極１３ｘ、この下電極１３ｘの表面側を覆う絶縁層１４ｘ、および上電極１５ｘを備えている。絶縁層１４ｘは、水素導入工程で導入された量以上の水素を含有しており、下電極１３ｘとの界面も含めて厚さ方向の全体にわたって水素原子が分布している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンタル膜からなる下電極、該下電極の表面側を覆う窒素含有のタンタル酸化膜からなる絶縁層、および該絶縁層を介して前記下電極に対向する上電極を備えた非線形素子の製造方法において、
前記絶縁層は、Ｃ−Ｈ結合を備えたアルコールを溶媒の主成分として含む化成液中での前記下電極に対する陽極酸化工程で形成し、
当該陽極酸化工程の後、前記絶縁層に含まれるＣ−Ｈ結合を切断するＣ−Ｈ結合・切断アニール工程を行うことを特徴とする非線形素子の製造方法。
【請求項２】
前記アルコールは、エチレングリコールであることを特徴とする請求項１に記載の非線形素子の製造方法。
【請求項３】
前記下電極は、タングステンを含有するタンタル膜であることを特徴とする請求項１または２に記載の非線形素子の製造方法。
【請求項４】
前記陽極酸化工程の後、前記Ｃ−Ｈ結合・切断アニール工程および水素添加アニール工程を兼ねて水素含有雰囲気中でアニールを行い、前記絶縁層に含まれるＣ−Ｈ結合を切断するとともに、前記絶縁層に水素原子を導入す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非線形素子の製造方法。
【請求項５】
前記Ｃ−Ｈ結合・切断アニール工程後に、前記絶縁層に水素原子を導入する水素導入工程を行う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非線形素子の製造方法。
【請求項６】
前記水素導入工程は、前記Ｃ−Ｈ結合・切断アニール工程での最高アニール温度よりも温度が低い水素含有雰囲気中でのアニールにより前記絶縁層に水素原子を導入する水素添加アニール工程であることを特徴とする請求項５に記載の非線形素子の製造方法。
【請求項７】
前記水素添加アニール工程は、前記Ｃ−Ｈ結合・切断アニール工程を行った処理室と同一の処理室内で行うことを特徴とする請求項６に記載の非線形素子の製造方法。
【請求項８】
前記下電極は、膜厚が５０〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の非線形素子の製造方法。
【請求項９】
前記下電極の形成工程では、加熱雰囲気中でスパッタ法によりタンタル膜を形成するタンタル膜形成工程と、当該タンタル膜をパターニングするタンタル膜パターニング工程とを行うことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の非線形素子の製造方法。
【請求項１０】
前記下電極の形成工程では、タンタルターゲットから水素を脱離させるターゲット含有水素脱離工程と、前記タンタルターゲットを用いてスパッタ法によりタンタル膜を形成するタンタル膜形成工程と、当該タンタル膜をパターニングするタンタル膜パターニング工程とを行うことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の非線形素子の製造方法。
【請求項１１】
前記下電極の形成工程では、タンタル膜を形成するタンタル膜形成工程と、当該タンタル膜をパターニングするタンタル膜パターニング工程と、該タンタル膜パターニング工程の前あるいは後に当該タンタル膜から水素を脱離させる水素脱離工程とを行うことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の非線形素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れか一項に記載された方法により製造された非線形素子。
【請求項１３】
タンタル膜からなる下電極、該下電極の表面側を覆う窒素含有のタンタル酸化膜からなる絶縁層、および該絶縁層を介して前記下電極に対向する上電極を備えた非線形素子において、
前記絶縁層は、厚さ方向の全体にわたって水素原子が分布し、かつ、当該水素原子には、厚さ方向の全体にわたって炭素と結合している水素原子を含んでいることを特徴とする非線形素子。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の非線形素子を画素スイッチング素子として備えていることを特徴とする電気光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下電極、絶縁層および下電極を備えた非線形素子の製造方法、この方法で製造された非線形素子、および該非線形素子を備えた電気光学装置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電気光学装置において画素スイッチング素子として用いられる非線形素子としては、例えば、下電極、絶縁層および上電極を備えたＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ：金属−絶縁体−金属）構造のＴＦＤ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｄｉｏｄｅ：薄膜ダイオード）がある。このような非線形素子では、一般に、下電極はタンタル膜から構成され、絶縁層はタンタル酸化膜から構成され、上電極はクロム膜などから構成されている。
【０００３】
このような非線形素子については、その線形性を高めることによりアクティブマトリクス型の電気光学装置で表示した画像のコントラストなどを向上することを目的に、絶縁層として、窒素含有のタンタル酸化膜を用いることが提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００４】
しかしながら、窒素含有のタンタル酸化膜を絶縁層として備えた非線形素子は、窒素を含有しないタンタル酸化膜を絶縁層として備えた非線形素子と比較して、以下に説明する素子ドリフト現象が大きいため、アクティブマトリクス型の電気光学装置において画素スイッチング素子として用いると、表示した画像に残像現像が発生しやすいという問題点がある。
【０００５】
すなわち、タンタル酸化膜を絶縁層として用いた非線形素子では、１回目の電流−電圧特性の測定を行った後、２回目の電流−電圧特性を測定すると、測定結果に差が発生し、２回目の測定では絶縁性が高いという現象が発生する。この現象が素子ドリフト現象である。また、２回目の測定を行ってから、例えば１時間が経過した後、再度、電流−電圧特性を測定すると、１回目の測定結果と同等の結果が得られ、その直後に電流−電圧特性を測定すると、２回目の測定結果と同様、高い絶縁性を示す結果が得られる。このような素子ドリフト現象は、絶縁層中のイオン性の酸素空乏が下電極／絶縁層界面あるいは絶縁層／上電極界面の一方に引き寄せられることが原因で発生すると考えられる。このような素子ドリフト現象において、非線形素子をアクティブマトリクス型の液晶装置において画素スイッチング素子として用いた場合に電流−電圧特性の変化自身は、表示性能に直接、大きな影響を及ぼすものではないが、絶縁層中のイオン性の酸素空乏が一方の界面に引き寄せられた高抵抗化態から、酸素空乏が均一分布した低抵抗化状態にゆるやかに戻る際に、酸素空乏の移動により逆電流が発生し、それに液晶が応答する結果、残像現象が発生するのである。
【０００６】
一方、素子ドリフト現象を抑制可能な技術として、アルミニウム酸化物とタンタル酸化物との混合酸化物を絶縁層として用いた非線形素子において、絶縁層にタングステンを添加することが提案されている（例えば、特許文献５参照）。
【特許文献１】特開平３−７３９３２号公報
【特許文献２】特開平５−３４１３２７号公報
【特許文献３】特開平６−３１６７８８号公報
【特許文献４】特開平９−１６６７９２号公報
【特許文献５】特開平６−３０１０６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、絶縁層を構成するタンタル酸化膜に対してタングステンを含有させても非線形性を向上することができない。このため、絶縁層に対して窒素やタングステンを添加するという従来の技術では、非線形性の向上、および素子ドリフト現象の防止の双方を実現することが不可能である。
【０００８】
ここに、本願発明者は、繰り返し行った実験の結果、絶縁層に水素を添加すると非線形性が向上し、さらに素子ドリフト現象も抑制できるという知見を得、この知見に基づいて、絶縁層に対して水素を添加することにより、非線形性の向上、および素子ドリフト現象の防止の双方を実現することを提案するものである。このような水素の添加は、例えば、絶縁層を形成した後、水素含有雰囲気中でのアニール（水素添加アニール）により行うことができる。すなわち、絶縁層を形成した後、水素含有雰囲気中でのアニールを行う前の絶縁層、およびアニールを行った後の絶縁層の水素含有量をＳＩＭＳ（二次イオン質量分析計）による元素分析結果で比較すると、図１８（ａ）に示すように、水素含有雰囲気中でのアニール後、絶縁層内の水素含有量が増大していることわかる。
【０００９】
しかしながら、絶縁層に対して水素を添加して、非線形性の向上、および素子ドリフト現象の防止の双方を実現しようとすると、以下に説明する電流−電圧特性の不可逆的なシフト現象が起こり、表示した画像に焼き付きが発生するという問題点がある。すなわち、絶縁層に対して水素を添加すると、常温での電圧印加時に絶縁層から水素が脱離し、非線形性が非可逆的に低下してしまう。例えば、水素含有雰囲気中でのアニールにより絶縁層に水素を添加した後、常温での電圧印加に代えてアニールを行うと、アニール前後のＳＩＭＳによる元素分析結果を図１８（ｂ）に示すように、アニールにより水素含有量が減少する。その結果、画像を表示するために非線形素子に通電していた画素においては、非線形素子の線形性が低下し、画像を切り換えたときでも、それまで表示していた画像の跡が常に残ってしまう、焼き付き現象が発生してしまう。
【００１０】
また、本願発明者は、素子ドリフト現象をさらに確実に抑制することを目的に絶縁層に対して水素とともにタングステンを含ませることにより、非線形性の向上、および素子ドリフト現象の防止の双方を実現することを提案するものである。しかしながら、絶縁層に対してタングステンを添加すると絶縁層の比抵抗が増大するため、同一レベルの電流を液晶に流そうとしたときに必要な駆動電圧が、タングステンを添加しない場合と比較して高くなってしまう。このため、絶縁層に添加した水素が脱離しやすくなって、非線形性が非可逆的に低下しやすくなる。その結果、焼き付き現象が発生しやすくなってしまう。
【００１１】
そこで、本発明者は、絶縁層に水素とともに窒素を導入して絶縁層の水素保持力を高めることにより水素の脱離を防止することによって、非線形性の向上、および素子ドリフト現象の防止の双方を実現し、さらに、焼き付きの原因となる非線形特性の不可逆的なシフト現象の発生を防止することを提案するものである。すなわち、下電極として窒素含有タンタル膜を用いた場合と、窒素を含有しないタンタル膜とを用いた場合とでは、下電極を陽極酸化して絶縁層を形成した後、ＳＩＭＳにより元素分析を行うと、図１９（ａ）に示すように、下電極として窒素含有タンタル膜を用いた場合には水素含有量が多いことが確認できている。また、絶縁層に水素含有雰囲気中でのアニールを行った後、ＳＩＭＳにより元素分析を行うと、図１９（ｂ）に示すように、下電極として窒素含有タンタル膜を用いた場合には水素含有量が多いことが確認できている。
【００１２】
しかしながら、絶縁層に水素とともに窒素を導入するという構成を採用した場合の高温での焼き付き現象を評価すると、反転焼き付きという新たな問題が生じることを見出した。ここで、高温での焼き付き現象は、７０℃の温度条件下で図２０（ａ）に示す白黒の画像パターンを数時間表示した後、全面グレー表示に切り換えた際、元の画像パターンがどの程度、残存して見えるかという評価により判定でき、絶縁層からの水素の脱離を防止すると、図２０（ｂ）に示すように、白黒が反転した状態での反転焼き付きが発生してしまう。
【００１３】
かかる反転焼き付きの原因について、本願発明者が種々検討した結果、窒素により絶縁層の水素保持力を高めることにより水素の脱離を防止した場合において、７０℃という比較的高い温度で画像を表示すると、図２０（ｃ）に示すように、下電極を構成するタンタル膜が内蔵していた水素が絶縁層中に侵入し、非線形特性を不可逆的に変化させてしまうからという知見を得た。ここで、下電極を構成するタンタル膜は、水素吸蔵性が高いため、タンタル膜をスパッタ成膜する際のタンタルターゲットには水素が含まれており、かかるタンタルターゲットを用いてタンタル膜をスパッタ形成した場合には、タンタル膜が水素を含有することを避けるのは困難である。
【００１４】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、少なくとも水素および窒素を含有する絶縁層を用いることにより、非線形性の向上、残像現象の原因となる素子ドリフト現象の発生防止、および水素の脱離に起因する非線形特性の不可逆的なシフト現象の発生防止を図った場合でも、下電極から絶縁層への水素の侵入に起因する非線形特性の不可逆的なシフト現象の発生を防止可能な非線素子の製造方法、この方法で製造された非線形素子、および該非線形素子を備えた電気光学装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明では、タンタル膜からなる下電極、該下電極の表面側を覆う窒素含有のタンタル酸化膜からなる絶縁層、および該絶縁層を介して前記下電極に対向する上電極を備えた非線形素子の製造方法において、前記絶縁層は、Ｃ−Ｈ結合を備えたアルコールを溶媒の主成分として含む化成液中での前記下電極に対する陽極酸化工程で形成し、当該陽極酸化工程の後、前記絶縁層に含まれるＣ−Ｈ結合を切断するＣ−Ｈ結合・切断アニール工程を行うことを特徴とする。
【００１６】
本発明では、水素導入工程により絶縁層に水素を含有させているため、非線形性が高く、かつ、残像現象の原因となる素子ドリフト現象の発生を防止することができる。また、絶縁層への窒素の添加は、非線形性を向上させる効果も奏する。ここで、絶縁層への窒素の単独添加は、素子ドリフト現象を増大させるという問題があるが、本発明では、絶縁層が水素を含有しているため、窒素を添加しても素子ドリフト現象の発生を抑制することができる。さらに、絶縁層は窒素を含有しており、窒素は、常温での電圧印加時の水素の脱離を防止する機能を発揮するため、焼き付きの原因となる非線形特性の不可逆的なシフト現象の発生を防止することができる。ここで、高温で非線形素子に電圧を印加すると、下電極を構成するタンタル膜から絶縁層に水素が侵入するので、窒素により絶縁層から水素の脱離を防止した構成と組み合わせると、水素に侵入に起因する非線形特性の不可逆的なシフト現象が発生しやすくなって反転焼き付きが起こる。しかるに本発明において、絶縁層では、下電極との界面も含めて厚さ方向の全体にわたって水素原子が分布しており、下電極を構成するタンタル膜から絶縁層に水素が侵入することを抑制、防止することができる。すなわち、水素導入工程により絶縁層に水素を導入しただけでは、絶縁層の表層に水素が集中し、下電極との界面の水素含有量が少なく、下電極を構成するタンタル膜から絶縁層に水素が侵入するのを防止することはできないが、本発明では、Ｃ−Ｈ結合を備えたアルコールを溶媒の主成分として含む化成液中での陽極酸化により絶縁層を形成し、この陽極酸化工程の際、絶縁層に含まれる前記アルコール由来のＣ−Ｈ結合を陽極酸化工程後のＣ−Ｈ結合・切断アニール工程によって切断して水素原子を脱離させるため、絶縁層は、下電極との界面も含めて厚さ方向の全体にわたって水素原子を含有している。それ故、窒素により絶縁層から水素の脱離を防止した場合でも、下電極から絶縁層への水素の侵入に起因する非線形特性の不可逆的なシフト現象も防止することができる。
【００１７】
本発明において、前記化成液の溶媒の主成分として用いるアルコールは、多価アルコールが好ましく、多価アルコールの中でもエチレングリコールが好ましい。エチレングリコールは、溶質に対する溶解性が高く、かつ安定である。また、ジエチレングリコールやプロピレングリコールなど、分子量がエチレングリコールよりも大きくなると、陽極酸化工程の際、絶縁層に含まれる前記アルコール由来のＣ−Ｈが少なくなるが、エチレングリコールであれば、絶縁層に十分なアルコール由来のＣ−Ｈを含有させることができるので、Ｃ−Ｈ結合・切断アニール工程によってＣ−Ｈ結合から十分な水素原子を脱離させることができる。
【００１８】
本発明において、前記下電極は、タングステンを含有するタンタル膜であることが好ましい。このように構成すると、絶縁層は、窒素とともにタングステンを含むことになる、このため、素子ドリフト特性をより確実に防止することができる。また、絶縁層がタングステンを含有すると、絶縁層の比抵抗が増大し、駆動電圧が高くなるが、本発明では、絶縁層が絶縁層からの水素の脱離を防止する窒素を含有しているため、水素の脱離が発生しない。従って、本発明によれば、非線形性の向上、残像現象の原因となる素子ドリフト現象の発生防止、および水素の脱離に起因する非線形特性の不可逆的なシフト現象の発生防止のいずれをも実現することができる。
【００１９】
本発明において、前記陽極酸化工程の後、前記Ｃ−Ｈ結合・切断アニール工程および水素添加アニール工程を兼ねて水素含有雰囲気中でアニールを行い、前記絶縁層に含まれるＣ−Ｈ結合を切断するとともに、前記絶縁層に水素原子を導入することが好ましい。すなわち、陽極酸化工程の後、水素添加アニールを行うと、絶縁層に水素を導入することができる。その際、アニール温度を３５０℃以上に設定すると、下電極が含む水素は絶縁層へ移動してしまう。このため、非線形素子を製造した状態において、下電極が含有する水素を低減することができる。従って、下電極から絶縁層への水素の侵入を抑制、防止することができるので、絶縁層への水素の侵入に起因する非線形特性の不可逆的なシフト現象の発生を防止することができる。
【００２０】
本発明において、前記Ｃ−Ｈ結合・切断アニール工程後に、前記絶縁層に水素原子を導入する水素導入工程を行ってもよい。
【００２１】
本発明において、前記水素導入工程は、前記Ｃ−Ｈ結合・切断アニール工程での最高アニール温度よりも最高アニール温度が低い水素含有雰囲気中でのアニールにより前記絶縁層に水素原子を導入する水素添加アニール工程であることが好ましい。前記Ｃ−Ｈ結合・切断アニール工程でのアニール温度を例えば３５０℃以上の高い温度に設定すると、この段階でＣ−Ｈ結合を切断し、水素を脱離させることができる。従って、高温通電を行った際、Ｃ−Ｈ結合の新たな切断が発生しないので、高温通電の前後での非線形性の不可逆的な変化を防止できる。また、水素添加アニール工程の温度を低く設定すると、水素原子が過剰に導入されることを防止できる。それ故、室温通電の際、水素の脱離に起因する非線形性の不可逆的な変化を防止することができる。
【００２２】
この場合、前記水素添加アニール工程は、前記Ｃ−Ｈ結合・切断アニール工程を行った処理室と同一の処理室内で行うことが好ましい。このように構成すると、生産性の向上を図ることができる。
【００２３】
本発明において、前記下電極は、膜厚が５０〜１００ｎｍであることが好ましい。このように構成すると、下電極を構成するタンタル膜の膜厚が１００ｎｍ以下と薄いため、下電極が含む水素を低減することができる。従って、下電極から絶縁層への水素の侵入を抑制、防止することができるので、絶縁層への水素の侵入に起因する非線形特性の不可逆的なシフト現象の発生を確実に防止することができる。また、タンタル膜の膜厚が５０ｎｍ未満の場合には、島状に成膜されるおそれがあり、かつ、キャリアの表面散乱の影響により、比抵抗が大きくなるが、本発明では、タンタル膜の膜厚が５０ｎｍ以上であるため、かかる問題を回避することができる。
【００２４】
本発明において、前記下電極の形成工程では、加熱雰囲気中でスパッタ法によりタンタル膜を形成するタンタル膜形成工程と、当該タンタル膜をパターニングするタンタル膜パターニング工程とを行うことが好ましい。下電極を構成するタンタル膜を加熱雰囲気中で成膜すると、下電極が含む水素を低減することができる。従って、下電極から絶縁層への水素の侵入を抑制、防止することができるので、絶縁層への水素の侵入に起因する非線形特性の不可逆的なシフト現象の発生を確実に防止することができる。
【００２５】
本発明において、前記下電極の形成工程では、タンタルターゲットから水素を脱離させるターゲット含有水素脱離工程と、前記タンタルターゲットを用いてスパッタ法によりタンタル膜を形成するタンタル膜形成工程と、当該タンタル膜をパターニングするタンタル膜パターニング工程とを行うことが好ましい。このように構成すると、タンタルターゲットが含有する水素量を減らすことができるため、下電極が含む水素を低減することができる。従って、下電極から絶縁層への水素の侵入を抑制、防止することができるので、絶縁層への水素の侵入に起因する非線形特性の不可逆的なシフト現象の発生を確実に防止することができる。
【００２６】
本発明において、前記下電極の形成工程では、タンタル膜を形成するタンタル膜形成工程と、当該タンタル膜をパターニングするタンタル膜パターニング工程と、該タンタル膜パターニング工程の前あるいは後に当該タンタル膜から水素を脱離させる水素脱離工程とを行うことが好ましい。このように構成すると、下電極が含む水素を低減することができる。従って、下電極から絶縁層への水素の侵入を抑制、防止することができるので、絶縁層への水素の侵入に起因する非線形特性の不可逆的なシフト現象の発生を確実に防止することができる。
【００２７】
本発明に係る方法で製造された非線形素子は、タンタル膜からなる下電極、該下電極の表面側を覆う窒素含有のタンタル酸化膜からなる絶縁層、および該絶縁層を介して前記下電極に対向する上電極を備え、かつ、前記絶縁層は、厚さ方向の全体にわたって水素原子が分布し、かつ、当該水素原子には、厚さ方向の全体にわたって炭素と結合している水素原子を含んでいることを特徴とする。
【００２８】
本発明に係る非線形素子は、電気光学装置において画素スイッチング素子として用いられ、かかる電気光学装置は、携帯電話機やモバイルコンピュータなどといった電子機器に用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、非線形素子としての構成などを説明した後、この非線形素子をアクティブマトリスクス型の電気光学装置において画素スイッチング素子として用いた形態を説明する。また、以下の説明で参照する各図において、図面上で認識可能な大きさとするために縮尺が各層や各部材ごとに異なる場合がある。
【００３０】
［非線形素子］
図１は、本発明を適用した非線形素子の断面図である。図２は、本発明を適用した非線形素子において絶縁層が含有するタングステン、水素、窒素が非線形素子に及ぼす影響の説明図である。図３は、非線形素子に用いた絶縁層（タンタル酸化膜）を陽極酸化により形成する際の化成液の種類（エチレングリコール＋水系化成液、および水系化成液）、およびＣ−Ｈ結合・切断アニール工程でのアニール温度を変えた場合におけるＳＩＭＳの分析結果を示すグラフである。図４は、非線形素子に用いた絶縁層（タンタル酸化膜）を陽極酸化により形成する際の化成液の種類（アルコール＋水系化成液におけるアルコールの種類）を変えた場合におけるＳＩＭＳの分析結果を示すグラフである。なお、ＳＩＭＳの分析結果において、横軸はスパッタ時間を表わし、絶縁層の深さ方向に対応する。
【００３１】
図１に示すように、本形態の非線形素子１０ｘは、下電極１３ｘ、この下電極１３ｘの表面側を覆う絶縁層１４ｘ、およびこの絶縁層１４ｘを介して下電極１３ｘに対向する上電極１５ｘを備えたＴＦＤ素子である。上電極１５ｘはクロム膜などから構成されている。ここで、非線形素子１０ｘは、基板２０ｘの表面に形成された下地絶縁層２０１ｘの表面に形成されている。
【００３２】
本形態において、下電極１３ｘはタンタル膜からなる。また、下電極１３ｘは、窒素含有のタンタル膜からなることもある。さらに、下電極１３ｘは、窒素およびタングステン含有のタンタル膜からなることもある。ここで、タンタル膜は、水素吸蔵性が高い。このため、タンタル膜をスパッタ成膜する際のタンタルターゲットには水素が含まれており、このタンタルターゲットを用いてタンタル膜を成膜すると、水素を含有することになる。
【００３３】
本形態において、絶縁層１４ｘは、水素原子および窒素原子を含むタンタル酸化膜（ＴａＯxＮyＨz）からなる。また、絶縁層１４ｘは、水素原子、窒素原子、およびタングステンを含むタンタル酸化膜（Ｗ−Ｔａ・ＯxＮyＨz）からなることもある。いずれの場合でも、絶縁層１４ｘは、水素原子および窒素原子を含むことが必須である。絶縁層１４ｘにおける窒素含有量は、例えば、〜２５ａｔ％である。絶縁層１４ｘにおけるタングステンの含有量は、数ａｔ％以下、さらには１ａｔ％以下でも十分である。
【００３４】
絶縁層１４ｘを構成するタンタル酸化膜中への窒素およびタングステンの導入は、例えば、窒素およびタングステン含有のタンタル膜により下電極１３ｘを形成した後、その表面に陽極酸化を施して絶縁層１４ｘを形成することにより実現できる。また、絶縁層１４ｘへの水素の導入は、後述する水素添加アニール工程や水素プラズマ照射などの水素導入工程によって行うことができる。
【００３５】
ここで、絶縁層１４ｘは、水素導入工程で導入された量以上の水素を含有しており、下電極１３ｘとの界面も含めて、厚さ方向の全体にわたって水素原子が分布している。かかる水素原子の分布を実現するために、本発明では、詳しくは後述するように、Ｃ−Ｈ結合を備えたアルコールを溶媒の主成分として含む化成液中での陽極酸化により絶縁層１４ｘを形成し、この陽極酸化工程の際、絶縁層１４ｘに含まれるアルコール由来のＣ−Ｈ結合を陽極酸化工程後のＣ−Ｈ結合・切断アニール工程によって切断して水素原子を脱離させている。このため、絶縁層１４ｘでは、厚さ方向の全体にわたって水素原子が分布し、かつ、これらの水素原子には、厚さ方向の全体にわたって炭素と結合している水素原子が含まれている。
【００３６】
このように構成した非線形素子１０ｘにおいて、絶縁層１４ｘに添加したタングステン、水素および窒素は各々、非線形素子１０ｘの非線形性、残像現象の原因となる素子ドリフト現象、および焼き付きの原因となる非線形特性の不可逆的なシフト現象に対して、図２に示す影響を及ぼす。
【００３７】
図２において、素子ドリフト現象とは、１回目の電流−電圧特性の測定を行った後、２回目の電流−電圧特性を測定すると、測定結果に差が発生し、２回目の測定では絶縁性が高いという現象である。かかる素子ドリフト現象では、２回目の測定を行ってから、例えば１時間が経過した後、再度、電流−電圧特性を測定すると、１回目の測定結果と同等の結果が得られ、その直後に電流−電圧特性を測定すると、２回目の測定結果と同様、高い絶縁性を示す結果が得られる。このような素子ドリフト現象は、絶縁層１４ｘ中のイオン性の酸素空乏が下電極１３ｘ／絶縁層１４ｘ界面あるいは絶縁層１４ｘ／上電極１５ｘ界面の一方に引き寄せられることが原因で発生すると考えられ、絶縁層１４ｘ中のイオン性の酸素空乏が一方の界面に引き寄せられた高抵抗化態から、酸素空乏が均一分布した低抵抗化状態にゆるやかに戻る際に、酸素空乏の移動により逆電流が発生し、それに液晶が応答する結果、残像現象が発生するのである。
【００３８】
また、シフト現象は、例えば常温で電圧印加を行った際、絶縁層１４ｘからの水素の脱離が原因で起こる現象であり、非線形性の向上のために添加した水素が脱離すると、非線形素子１０ｘの線形性が非可逆的に低下し、画像を表示するために非線形素子１０ｘに通電していた画素においては、画像を切り換えたときでも、それまで表示していた画像の跡が常に残ってしまい、焼き付き現象が発生させるのである。
【００３９】
このような現象に対して、まず、タングステンは、図２に示すように、非線形性には影響を及ぼさないが、素子ドリフト現象を減少させる一方、水素の脱離に起因するシフト現象を増大させる。水素は、非線形性を向上させるとともに、素子ドリフト現象を減少させる。窒素は、非線形性を向上させる一方、素子ドリフト現象を増大させる。また、窒素は、絶縁層１４ｘからの水素の脱離を防止することにより、水素の脱離に起因するシフト現象を減少させる。但し、絶縁層１４ｘが窒素を含有することにより、絶縁層１４ｘからの水素の脱離を防止すると、７０℃といった比較的高い温度条件下で電圧を印加した際に、下電極１３ｘから絶縁層１４ｘへの水素の侵入に起因して非線形特性の不可逆的なシフト現象が発生し、白黒の画像パターンを数時間表示した後、全面グレー表示に切り換えた際、元の画像パターンが白黒反転した状態で焼き付く反転焼き付きが発生してしまう。
【００４０】
しかるに本形態において、絶縁層１４ｘでは、下電極１３ｘとの界面も含めて、厚さ方向の全体にわたって水素原子が分布しているため、７０℃といった比較的高い温度条件下で電圧を印加したときでも、下電極１３ｘから絶縁層１４ｘへの水素の侵入を抑制、防止できるので、絶縁層１４ｘが窒素を含有することにより、絶縁層１４ｘからの水素の脱離を防止した場合でも、反転焼き付きの発生を防止することができる。
【００４１】
（非線形素子の製造方法）
このような構成の非線形素子１０ｘを製造するために、本発明では、タンタル膜からなる下電極１３ｘを形成した後、Ｃ−Ｈ結合を備えたアルコールを溶媒の主成分として含む化成液中での下電極１３ｘに対する陽極酸化工程で絶縁層１４ｘを形成する。また、陽極酸化工程の後、絶縁層１４ｘに含まれるＣ−Ｈ結合を切断するＣ−Ｈ結合・切断アニール工程を行う。ここで、Ｃ−Ｈ結合・切断アニール工程では、水素添加アニール工程（水素導入工程）を兼ねて水素含有雰囲気中でアニールを行い、絶縁層１４ｘに含まれるＣ−Ｈ結合を切断する。
【００４２】
陽極酸化工程では、燐酸塩、クエン酸塩、芳香族カルボン酸塩などをアルコールを主成分として含む溶媒中に配合した化成液に基板を浸漬させ、化成液中において陰極板と対向させた状態で、通電パターン（図示せず）を介して下電極１３ｘと陰極板との間に電圧を印加する。上記の芳香族カルボン酸塩としては、サリチル酸アンモニウム、安息香酸アンモニウム、γ−レゾルシン酸アンモニウム、フタル酸水素アンモニウム、フタル酸ジアンモニウムなどを用いることができる。アルコールとしては各種のアルコールを用いることができ、沸点や安定性の面からすれば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコールなどの多価アルコールが好ましく、多価アルコールの中でも、溶質に対する溶解性などの面から化成液の溶媒の主成分がエチレングリコールであることが好ましい。また、溶媒については、全てアルコールであってもよいが、溶質に対する溶解性などの面から水とアルコールとを混合することが好ましい。その際、アルコール濃度は、非線形性の向上という観点から５０重量％以上が好ましく、溶質に対する溶解性などを考慮すると、５０〜９５重量％が好ましい。
【００４３】
Ｃ−Ｈ結合・切断アニール工程では、陽極酸化工程の後、絶縁層１４ｘに含まれるＣ−Ｈ結合を切断する。その結果、絶縁層１４ｘでは、下電極１３ｘとの界面も含めて厚さ方向の全体にわたって水素原子が分布することになる。なお、一部の水素原子は、炭素と結合した状態で残存することになる。
【００４４】
Ｃ−Ｈ結合・切断アニール工程では、水素添加アニール工程（水素導入工程）を兼ねて水素含有雰囲気中でアニールを行い、絶縁層１４ｘに含まれるＣ−Ｈ結合を切断するとともに、絶縁層１４ｘに水素原子を導入してもよい。
【００４５】
また、Ｃ−Ｈ結合・切断アニール工程を行った後、絶縁層１４ｘに水素原子を導入する水素導入工程を行ってもよく、この場合、水素導入工程としては、例えば、窒素およびタングステン含有のタンタル酸化膜を形成した後、水素を含有する雰囲気中でのアニール処理（水素添加アニール工程）を利用できる。この場合、アニール温度が高い方がタンタル酸化膜中への水素導入量が多くなる。また、水素導入工程は、絶縁層１４ｘへの水素原子の導入は、絶縁層１４ｘに対する水素プラズマの照射によって行うこともできる。
【００４６】
このような製造方法において、絶縁層１４ｘ（タンタル酸化膜）を陽極酸化により形成する際、サリチル酸アンモニウム／エチレングリコール＋水系の化成液を用い、陽極酸化後のＣ−Ｈ結合・切断アニール工程でのアニール温度を３２０℃、３４５℃、３７０℃に設定した際のＳＩＭＳの分析結果は、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すとおりである。なお、比較例として、クエン酸／水系の化成液を用い、陽極酸化後のＣ−Ｈ結合・切断アニール工程でのアニール温度を３００℃、３２０℃、３５０℃に設定した際のＳＩＭＳの分析結果は、図３（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に示すとおりとなる。これらの結果を比較すると分かるように、サリチル酸アンモニウム／エチレングリコール＋水系の化成液を用い、Ｃ−Ｈ結合・切断アニール工程でのアニール温度を３４５℃、３７０℃以上に設定すると、アニール温度が３２０℃の場合と比較して、絶縁層１４ｘでは、下電極１３ｘとの界面も含めて厚さ方向の全体にわたって水素原子が分布することになる。それ故、Ｃ−Ｈ結合・切断アニール工程でのアニール温度については３５０℃以上と設定することが好ましい。
【００４７】
また、絶縁層１４ｘ（タンタル酸化膜）を陽極酸化により形成する際、サリチル酸アンモニウム／アルコール＋水系の化成液におけるアルコールの種類をエチレングリコール（ＥＧ／分子量６２．０７）、ジエチレングリコール（ＤＥＧ／分子量１０６．１２）、プロピレングリコール（ＰＧ／分子量７６．１０）とした際のＳＩＭＳの分析結果は、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すとおりとなる。これらの結果に基づいて、アルコールの分子量と、絶縁層１４ｘにおける炭素／酸素の比を求めると、アルコールの分子量が小さいほど、炭素／酸素の比が大きいことがわかる。すなわち、アルコールの分子量が小さいほど、アルコールが多く絶縁層１４ｘ内に存在することになり、アルコールの分子量が小さいほど水素が絶縁層１４ｘ内に存在することになる。従って、サリチル酸アンモニウム／アルコール＋水系の化成液において、アルコールとしては、上記の多価アルコールののうち、エチレングリコールが最も好ましく、エチレングリコールを用いると、絶縁層１４ｘでは、下電極１３ｘとの界面も含めて、厚さ方向の全体にわたって水素原子が好適に分布することになる。
【００４８】
それ故、化成液としては、例えば、以下の条件
サリチル酸アンモニウム    １ｗｔ％
水                      １１ｗｔ％
エチレングリコール          残部
ｐＨ＝４〜８
温度＝常温
に設定すればよい。なお、水素導入工程などの条件との組み合わせによって絶縁層１４ｘにおける水素含有量が過剰になるおそれがある場合には、エチレングリコールと水との比率を８：２、さらには７：３と、エチレングリコールの比率を低下させてもよい。
【００４９】
（本発明を適用した非線形素子の主な効果）
以上説明したように、本形態の非線形素子１０ｘでは、絶縁層１４ｘは、少なくとも水素および窒素を含有するタンタル酸化膜からなる。このため、非線形素子１０ｘは、絶縁層１４ｘに水素を添加した分、非線形性が高く、かつ、残像現象の原因となる素子ドリフト現象の発生を防止することができる。また、絶縁層１４ｘへの窒素の添加は、非線形性を向上させる効果も奏する。ここで、絶縁層１４ｘへの窒素の単独添加は、素子ドリフト現象を増大させるという問題があるが、本形態では、絶縁層１４ｘが水素を含有しているため、窒素を添加しても素子ドリフト現象の発生を抑制することができる。さらに、絶縁層１４ｘは窒素を含有しており、窒素は、電圧印加時の水素の脱離を防止する機能を発揮するため、焼き付きの原因となる非線形特性の不可逆的なシフト現象の発生を防止することができる。
【００５０】
ここで、高温で非線形素子１０ｘに電圧を印加すると、下電極１３ｘを構成するタンタル膜から絶縁層１４ｘに水素が侵入するので、窒素により絶縁層１４ｘから水素の脱離を防止した構成と組み合わせると、水素に侵入に起因する非線形特性の不可逆的なシフト現象が発生しやすくなって反転焼き付きが起こる。しかるに本形態において、絶縁層１４ｘでは、下電極１３ｘとの界面も含めて、厚さ方向の全体にわたって水素原子を含有しており、下電極１３ｘを構成するタンタル膜から絶縁層１４ｘに水素が侵入することを抑制、防止することができる。すなわち、水素導入工程により絶縁層１４ｘに水素を導入しただけでは、絶縁層１４ｘの表層に水素が集中し、下電極１３ｘとの界面の水素含有量が少なく、下電極１３ｘを構成するタンタル膜から絶縁層１４ｘに水素が侵入するのを防止することはできないが、本形態では、Ｃ−Ｈ結合を備えたアルコールを溶媒の主成分として含む化成液中での陽極酸化により絶縁層１４ｘを形成し、この陽極酸化工程の際、絶縁層１４ｘに含まれるアルコール由来のＣ−Ｈ結合を、陽極酸化工程後のＣ−Ｈ結合・切断アニール工程によって切断して水素原子を脱離させるため、絶縁層１４ｘでは、下電極１３ｘとの界面も含めて、厚さ方向の全体にわたって水素原子を含有している。それ故、窒素により絶縁層１４ｘから水素の脱離を防止した場合でも、下電極１３ｘから絶縁層１４ｘへの水素の侵入に起因する非線形特性の不可逆的なシフト現象も防止することができる。
【００５１】
また、本形態の非線形素子１０ｘにおいて、絶縁層１４ｘが水素、窒素およびタングステンを含有するタンタル酸化膜からなる場合には、素子ドリフト特性をより確実に防止することができる。また、絶縁層１４ｘがタングステンを含有すると、絶縁層１４ｘの比抵抗が増大し、駆動電圧が高くなって絶縁層１４ｘからの水素の脱離が発生しやすくなるが、本形態では、絶縁層１４ｘが絶縁層１４ｘからの水素の脱離を防止する窒素を含有しているため、水素の脱離が発生しない。従って、本形態によれば、非線形性の向上、残像現象の原因となる素子ドリフト現象の発生防止、および水素の脱離に起因する非線形特性の不可逆的なシフト現象の発生防止のいずれをも確実に実現することができる。
【００５２】
［実施の形態１］
（全体構成）
図５は、本発明の実施の形態１に係るアクティブマトリクス型の電気光学装置（液晶装置）の電気的構成を示すブロック図である。図６は、本発明が適用される電気光学装置の構成を模式的に示す断面図である。なお、以下、後述する実施の形態で共通の構成を説明した後、本形態の特徴部分を説明する。
【００５３】
図５に示すように、本形態の電気光学装置１００では、複数本の走査線５１が行（Ｘ）方向に延在して形成され、また、複数本のデータ線５２が列（Ｙ）方向に延在して形成されている。また、走査線５１とデータ線５２との各交差点に対応する位置に画素５３が形成され、これらの画素５３は、マトリクス状に配置されている。各画素５３では、液晶層５４と、ＴＦＤからなる非線形素子１０とが直列接続しており、図５に示す例では、液晶層５４が走査線５１の側に、非線形素子１０がデータ線５２の側にそれぞれ接続されている。なお、液晶層５４がデータ線５２の側に、非線形素子１０が走査線５１の側にそれぞれ接続されることもある。ここで、各走査線５１は、走査線駆動回路５７によって駆動される一方、各データ線５２は、データ線駆動回路５８によって駆動される。
【００５４】
このような電気光学装置１００は、具体的には、例えば、図６に示すように構成される。ここで、対向配置された一対の基板のうち、一方の基板は、前記の非線形素子１０や画素電極が形成された素子基板２０であり、他方の基板は、対向基板３０である。これらの基板のうち、素子基板２０の内側表面には、複数本のデータ線５２と、それらのデータ線５２に接続される複数の非線形素子１０と、それらの非線形素子１０と１対１に接続される画素電極２３とが形成されている。データ線５２は、図６において紙面に対して垂直方向に延在して形成される一方、非線形素子１０および画素電極２３は、ドットマトリクス状に配列している。そして、画素電極２３などの表面には、一軸配向処理、例えばラビング処理が施された配向膜２４が形成されている。
【００５５】
対向基板３０の内側表面には、カラーフィルタ３８が形成されており、「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」の３色の着色層を構成している。なお、これら３色の着色層の隙間には、ブラックマトリクス３９が形成されて、着色層の隙間からの入射光を遮蔽する構成となっている。カラーフィルタ３８およびブラックマトリクス３９の表面には平坦化膜３７が形成され、さらにその表面には、走査線５１として機能する対向電極３１が、データ線５２と直交する方向に形成されている。なお、平坦化膜３７は、カラーフィルタ３８およびブラックマトリクス３９の平滑性を高めて、対向電極３１の断線を防止する目的などのために設けられる。さらに、対向電極３１の表面には、ラビング処理が施された配向膜３４が形成されており、配向膜２４、３４は、一般にポリイミドなどから形成される。
【００５６】
素子基板２０と対向基板３０とは、スペーサ（図示省略）を含むシール材１０４によって一定の間隙を保って接合され、この間隙に、液晶１０５が封入された構成となっている。素子基板２０の外側表面には、配向膜２４へのラビング方向に対応した光軸を有する偏光板２１７などが貼着され、対向基板３０の外側表面には、配向膜３４へのラビング方向に対応した光軸を有する偏光板３１７などが貼着されている。なお、本形態の電気光学装置１００は、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）技術が適用されており、素子基板２０の表面に直接、液晶駆動用ＩＣチップ２６０が実装されている。
【００５７】
（画素５３の構成）
図７は、本発明が適用された電気光学装置において、ＴＦＤを含む数画素分のレイアウトを示す平面図であり、図８は、図７に示す各画素に形成されたＴＦＤの説明図である。
【００５８】
図７および図８に示すように、本形態の非線形素子１０は、第１のＴＦＤ１０ａおよび第２のＴＦＤ１０ｂを備えたＢａｃｋ−ｔｏ−Ｂａｃｋ構造を有している。すなわち、非線形素子１０は、素子基板２０の表面に形成された下地層２０１上において、下電極１３ｂと、この下電極１３ｂの表面に、後述するように、陽極酸化法によって形成された絶縁層１４ｂと、この表面に形成されて相互に離間した上電極１５ａ、１５ｂとを備えており、下電極１３ｂの上面および側面と上電極１５ａ、１５ｂとは、絶縁層１４ｂを介して対向している。上電極１５ａは、そのままデータ線５２となる金属層１５ｃと一体に形成されている一方、上電極１５ｂは、画素電極２３に接続されている。なお、データ線５２は、下電極１３ｂと同時形成された金属層１３ａを備えており、この金属層１３ａの表面には、絶縁層１４ｂと同時形成された絶縁層１４ａが形成されている。下地層２０１は、例えば、厚さが５０〜２００ｎｍ程度のタンタル酸化膜などの絶縁層によって構成され、下電極１３ｂの構成によっては省略してもよい。
【００５９】
本形態の非線形素子１０において、金属層１３ａおよび下電極１３ｂは、後述するように、タンタル膜、窒素含有のタンタル膜、あるいは窒素およびタングステン含有のタンタル膜によって形成され、膜厚が５０〜１５０ｎｍである。ここで、下電極１３ｂには水素が不可避的に含まれている。絶縁層１４ａ、１４ｂは、後述するように、陽極酸化法によって金属層１３ａおよび下電極１３ｂの表面を酸化することによって形成された厚さが１０〜４０ｎｍ程度のタンタル酸化膜であり、後述するように、水素および窒素、あるいは水素、窒素およびタングステンを含有している。上電極１５ａ、１５ｂは、例えばクロム（Ｃｒ）などといった金属膜によって１００〜５００ｎｍ程度の厚さに形成されている。
【００６０】
第１のＴＦＤ１０ａは、データ線５２の側からみると順番に、上電極１５ａ／絶縁層１４ｂ／下電極１３ｂとなって、金属（導電体）／絶縁体／金属（導電体）のサンドイッチ構造を採るため、ダイオードスイッチング特性を有することになる。一方、第２のＴＦＤ１０ｂは、データ線５２の側からみると順番に、下電極１３ｂ／絶縁層１４ｂ／上電極１５ｂとなって、第１のＴＦＤ１０ａとは、反対のダイオードスイッチング特性を有することになる。従って、非線形素子１０は、２つのダイオードを互いに逆向きに直列接続した形となっているため、１つのダイオードを用いる場合と比べると、電流−電圧の非線形特性が正負の双方向にわたって対称化されることになる。なお、このように非線形特性を厳密に対称化する必要がないのであれば、１つの非線形素子のみを用いても良い。
【００６１】
画素電極２３は、透過型として用いられる場合には、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）などの導電性の透明膜から形成される一方、反射型として用いられる場合には、アルミニウムや銀などの反射率の大きな反射性金属膜から形成されることがある。なお、画素電極２３は、反射型であってもＩＴＯなどの透明性金属から形成される場合もある。この場合には、反射層としての反射性金属が形成された後、絶縁層を介して透明な画素電極２３が形成される。一方、半透過反射型として用いられる場合には、反射層を薄く形成して半透過反射膜とするか、あるいは、スリットが設けられる構成となる。素子基板２０自体は、例えば、石英やガラスなどの絶縁性を有するものが用いられる。なお、透過型として用いる場合には、透明であることも素子基板２０の要件となるが、反射型として用いる場合には、透明であることが要件にならない。また、素子基板２０の表面に下地層２０１が設けられる理由は、熱処理により、下電極１３ｂなどが下地から剥離しないようにするとともに、下電極１３ｂに不純物が拡散しないようにするためである。従って、これが問題とならない場合には、下地層２０１は省略可能である。
【００６２】
このように構成した電気光学装置１００において、非線形素子１０では、図１〜４を参照して説明したように、絶縁層１４ｂは、少なくとも水素および窒素を含有するタンタル酸化膜からなる。また、絶縁層１４ｂでは、下電極１３ｂとの界面も含めて厚さ方向の全体にわたって水素原子を含有しており、下電極１３ｂを構成するタンタル膜から絶縁層１４ｂに水素が侵入することを抑制、防止することができるなどの効果を奏する。
【００６３】
（電気光学装置１００および非線形素子１０の製造方法）
図９は、本形態の電気光学装置１００の製造方法の一例を示す工程図である。図１０は、素子基板形成工程の一部（非線形素子の製造工程など）を示す工程図である。図１１は、素子基板形成工程の一部（非線形素子の製造工程など）を示す説明図であり、その左側には、図７のＡ−Ａ′線で示す位置での断面図を示し、右側には平面図を示してある。なお、以下の製造方法の説明では、下電極１３ｂが窒素およびタングステン含有のタンタル膜からなる例を説明する。
【００６４】
本形態において、電気光学装置１００を製造するにあたっては、図９に示す非線形素子形成工程Ｐ１〜シール材印刷工程Ｐ５からなる素子基板形成工程と、カラーフィルタ形成工程Ｐ６〜ラビング処理工程Ｐ１０からなる対向基板形成工程とは別々に行われる。また、これらの工程は、素子基板２０および対向基板３０を多数取りできる大型の元基板の状態で行われるが、以下の説明では、単品サイズおよび大型の元基板については区別せず、素子基板２０および対向基板３０と称する。
【００６５】
本形態では、大型の素子基板２０に対して非線形素子形成工程Ｐ１を行うことにより、電気光学装置複数個分のデータ線５２および非線形素子１０を形成する。この非線形素子形成工程Ｐ１では、図１０に示す工程順序に従って、図１１に示す以下の工程が行われる。
【００６６】
まず、図１１（ａ）に示す下地膜形成工程ＳＴ１０１において、大型の素子基板２０の表面全体に、厚さが５０〜２００ｎｍ程度のタンタル酸化物などの絶縁層を一様な厚さに成膜して下地層２０１を形成する。
【００６７】
次に、下電極形成工程ＳＴ１１０を行う。この下電極形成工程ＳＴ１１０として、本形態では、まず、タンタル膜形成工程ＳＴ１１１において、図１１（ａ）に示すように、窒素およびタングステン含有のタンタル膜１３を５０〜１５０ｎｍ程度の厚さで形成する。より具体的には、タングステンを含有するタンタルをターゲットとして用いて、タングステン含有のタンタル膜を反応性スパッタ法により形成する際、スパッタ室内にアルゴンガスと窒素ガスを供給する。また、スパッタ形成の際、ターゲットとして、窒素およびタングステン含有のタンタルを用いてもよい。次に、タンタル膜パターニング工程ＳＴ１１２において、タンタル膜１３の上層にレジストマスクを形成した状態で、タンタル膜１３に対して、ＣＦ4あるいはＳＦ6などを含むエッチングガスを用いてドライエッチングを行い、図１１（ｂ）に示すように、タンタル膜１３を下電極１３ｂと、データ線５２の下層側を構成する金属層１３ａとにパターニングした後、レジストマスクを除去する。この状態で、データ線５２の金属層１３ａと下電極１３ｂとはブリッジ部１３ｃで繋がっている。
【００６８】
次に、図１１（ｃ）に示す陽極酸化工程ＳＴ１２０（酸化工程）においては、大型の素子基板２０を化成槽内で化成液（サリチル酸アンモニウム／エチレングリコール＋水系の化成液）に浸漬した状態で、素子基板２０に給電し、陽極酸化を行う。その際、データ線５２の金属層１３ａおよびブリッジ部１３ｃを介して下電極１３ｂに給電され、それらの下電極１３ｂの表面（上面および側面）には、厚さが１５〜４０ｎｍ程度のタンタル酸化膜からなる絶縁層１４ｂが形成される。この段階で、絶縁層１４ｂは、窒素およびタングステン含有のタンタル酸化膜（Ｗ−ＴａＯxＮy）からなる。また、絶縁層１４ｂでは、下電極１３ｂとの界面も含めて厚さ方向の全体にわたって、エチレングリコール由来のＣＨが分布する。なお、金属層１３ａの表面にも、絶縁層１４ｂと同様な絶縁層１４ａが形成される。
【００６９】
次に、Ｃ−Ｈ結合・切断アニール工程ＳＴ１６０においては、水素添加アニール工程（水素導入工程）を兼ねて、水素を含有する雰囲気中で素子基板２０を加熱する。その結果、絶縁層１４ｂは、水素原子、窒素原子およびタングステンを含有するタンタル酸化膜（Ｗ−ＴａＯxＮyＨz）となる。このため、絶縁層１４ｂ内の転位や空孔などの欠陥密度が低減されるので、非線形素子１０の非線形性を高くすることができるなどの効果を奏する。さらに、窒素を含有することに起因する素子ドリフト現象を防止することができる。このようなＣ−Ｈ結合・切断アニール工程ＳＴ１６０を行うにあたっては、具体的には、素子基板２０を収容した処理室を窒素ガス雰囲気とするとともに、３２０℃の温度に設定し、この状態で、処理室内に水蒸気を含むガス、例えば大気を導入する。なお、Ｃ−Ｈ結合・切断アニール工程ＳＴ１６０では、素子基板２０を所定の温度に加熱した状態で素子基板２０に対して、加圧水蒸気を供給してもよい。
【００７０】
このようなＣ−Ｈ結合・切断アニール工程ＳＴ１６０において、素子基板２０を３２０℃の温度にまで加熱すると、絶縁層１４ｂでは、下電極１３ｂとの界面も含めて厚さ方向の全体にわたって分布していたエチレングリコール由来のＣＨにおいてＣ−Ｈ結合が切断され、絶縁層１４ｂでは、下電極１３ｂとの界面も含めて厚さ方向の全体にわたって水素原子が分布することになる。
【００７１】
次に、図１１（ｄ）に示すブリッジ部除去工程ＳＴ１４０においては、例えば、ドライエッチングによりブリッジ部１３ｃを大型の素子基板２０から除去する。これにより、第１ＴＦＤ１０ａおよび第２ＴＦＤ１０ｂの下電極１３ｂおよび絶縁層１４ｂが、データ線５２から島状に分断される。なお、この工程では、ブリッジ部の他に、給電パターンのうち、大型の素子基板２００を切断した際に素子基板２０に残ってしまう不要な部分についても除去する。また、必要に応じて、画素電極２３に相当する領域の下地層２０１を除去する。
【００７２】
次に、上電極形成工程ＳＴ１５０においては、まず、クロム膜形成工程ＳＴ１５１において、厚さが１００〜５００ｎｍ程度のＣｒをスパッタなどによって一様な厚さで成膜した後、クロム膜パターニング工程ＳＴ１５２において、フォトリソグラフィ技術を利用して、クロム膜をパターニングし、図１１（ｅ）に示すように、データ線５２の最上層としての金属層１５ｃ、第１のＴＦＤ１０ａの上電極１５ａ、および第２のＴＦＤ１０ｂの上電極１５ｂを形成する。以上により、非線形素子１０（ＴＦＤ１０ａ、１０ｂ）が素子基板２０の表面に必要な数だけ形成される。
【００７３】
次に、図９に示す画素電極形成工程Ｐ２においては、ＩＴＯ膜形成工程ＳＴ２０１において、画素電極２３を形成するためのＩＴＯをスパッタなどによって一様な厚さで成膜した後、ＩＴＯ膜パターニング工程ＳＴ２０２において、フォトリソグラフィ技術により、１画素分の大きさに相当する所定形状の画素電極２３をその一部が上電極１５ｂに重なるように形成する。これらの一連の工程により、図７および図８に示す非線形素子１０および画素電極２３が形成される。
【００７４】
しかる後には、図９の配向膜工程Ｐ３において、素子基板２０の表面にポリイミド、ポリビニルアルコールなどを一様な厚さに形成することによって配向膜２４を形成した後、ラビング処理工程Ｐ４において、配向膜２４に対してラビング処理その他の配向処理を行う。次に、シール材印刷工程Ｐ５において、ディスペンサーやスクリーン印刷などによってシール材１０４（図６参照）を環状に塗布する。なお、シール材１０４の一部分には、液晶注入口を形成しておく。
【００７５】
以上の素子基板形成工程とは別に、対向基板形成工程（カラーフィルタ形成工程Ｐ６〜ラビング処理工程Ｐ１０）を行う。それには、まず、ガラス基板などといった透光性材料によって形成された大型の対向基板３０を用意した後、カラーフィルタ形成工程Ｐ６において、大型の対向基板３０の表面上にブラックマトリクス３９、およびカラーフィルタ３８を形成する。ここで、カラー表示が必要でない場合には、カラーフィルタ３８を形成する必要はない。次に、平坦化層形成工程Ｐ７において、カラーフィルタ３８の上に平坦化膜３７を一様な厚さに形成して表面を平坦化する。次に、対向電極形成工程Ｐ８において、ＩＴＯ膜などによりストライプ状の対向電極３１、すなわち、走査線５１を形成する。次に、配向膜形成工程Ｐ９において、走査線５１などの上にポリイミドなどによって一様な厚さの配向膜３４を形成した後、ラビング処理工程Ｐ１０において、配向膜３４に対してラビング処理などといった配向処理を施す。
【００７６】
その後、大型の素子基板２０と大型の対向基板３０とを位置合わせした上でシール材１０４を間に挟んで貼り合わせ（貼り合わせ工程Ｐ１１）、さらに紫外線硬化その他の方法でシール材１０４を硬化させる（シール材硬化工程Ｐ１２）。これにより、液晶装置複数個分を含んでいる空のパネル構造体が形成される。その後、空のパネル構造体を短冊状のパネル構造体に切断する（１次切断工程Ｐ１３）。この短冊状のパネル構造体の切断個所では、シール材１０４の途切れ部分からなる液晶注入口が外部に開口しているので、露出した液晶注入口からパネル構造体の内側に液晶を減圧注入した後（液晶注入工程Ｐ１４）、各液晶注入口に対して樹脂などの封止材を塗布して、各液晶注入口を封止する（注入口封止工程Ｐ１５）。なお、この工程により、パネル構造体に液晶が付着するので、液晶を注入し終えたパネル構造体を洗浄する（洗浄工程Ｐ１６）。その後、パネル構造体をさらに切断することにより、複数個の電気光学装置１００が切り出される（２次切断工程Ｐ１７）。しかる後に、電気光学装置１００に液晶駆動用ＩＣチップ２６０などを実装し、電気光学装置１００が完成する（実装工程Ｐ１８）。
【００７７】
［実施の形態２］
図１２は、本発明の実施の形態２に係る電気光学装置１００の製造方法のうち、素子基板形成工程の一部（非線形素子の製造工程など）を示す工程図である。なお、本形態は、基本的な構成が実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。また、製造工程の説明にあたっては、実施の形態１と同様、図１１を参照する。
【００７８】
本形態では、素子基板２０に非線形素子１０を形成するにあたっては、図１２に示す以下の工程が行われる。
【００７９】
まず、図１１（ａ）に示す下地膜形成工程ＳＴ１０１において下地層２０１を形成した後、下電極形成工程ＳＴ１１０を行う。この下電極形成工程ＳＴ１１０において、本形態では、タンタル膜形成工程ＳＴ１１１において窒素およびタングステンを含有するタンタル膜１３を５０〜１５０ｎｍ程度の厚さで形成した後、タンタル膜パターニング工程ＳＴ１１２においてフォトリソグラフィ技術を用いて、タンタル膜１３をパターニングし、図１１（ｂ）に示すように、下電極１３ｂと、データ線５２の下層側を構成する金属層１３ａとを形成する。
【００８０】
次に、図１１（ｃ）に示す陽極酸化工程ＳＴ１２０（酸化工程）において、サリチル酸アンモニウム／エチレングリコール＋水系の化成液中で陽極酸化を行い、下電極１３ｂの表面（上面および側面）に、厚さが１５〜４０ｎｍ程度のタンタル酸化膜からなる絶縁層１４ｂを形成する。この段階で、絶縁層１４ｂは、窒素およびタングステン含有のタンタル酸化膜からなる。また、絶縁層１４ｂでは、下電極１３ｂとの界面も含めて厚さ方向の全体にわたって、エチレングリコール由来のＣＨが分布する。
【００８１】
次に本形態では、Ｃ−Ｈ結合・切断アニール工程ＳＴ１６０ａでは、高温水素添加アニール工程（水素導入工程）を兼ねて、水素を含有する雰囲気中で素子基板２０を約３５０℃の温度で加熱する。その結果、絶縁層１４ｂは、水素原子、窒素原子およびタングステンを含有するタンタル酸化膜となる。また、素子基板２０を３５０℃の温度にまで加熱すると、絶縁層１４ｂでは、下電極１３ｂとの界面も含めて厚さ方向の全体にわたって分布していたエチレングリコール由来のＣＨにおいてＣ−Ｈ結合が効率よく切断され、絶縁層１４ｂでは、下電極１３ｂとの界面も含めて厚さ方向の全体にわたって水素原子が分布することになる。それ故、下電極１３ｂを構成するタンタル膜から絶縁層１４ｂに水素が侵入することをより確実に抑制、防止することができる。しかも、本形態では、アニール温度が３５０℃以上と高いので、下電極１３ｘが含む水素は絶縁層１４ｂへ移動してしまう。このため、非線形素子１０を製造した状態において、下電極１４ｂが含有する水素を低減することができる。それ故、下電極１３ｂを構成するタンタル膜から絶縁層１４ｂに水素が侵入することをより確実に抑制、防止することができる。なお、アニール温度が３５０℃と高いことに起因して絶縁層１４ｂにおける水素含有量が過剰になるおそれがある場合には、エチレングリコールと水との比率を８：２、さらには７：３と、エチレングリコールの比率を低下させてもよい。
【００８２】
それ以降の工程は実施の形態１と同様であり、図１１（ｄ）に示すブリッジ部除去工程ＳＴ１４０においてブリッジ部１３ｃを除去した後、上電極形成工程ＳＴ１５０において、クロム膜形成工程ＳＴ１５１でＣｒを一様な厚さで成膜した後、クロム膜パターニング工程ＳＴ１５２においてクロム膜をパターニングし、図１１（ｅ）に示すように、データ線５２の最上層としての金属層１５ｃ、第１のＴＦＤ１０ａの上電極１５ａ、および第２のＴＦＤ１０ｂの上電極１５ｂを形成する。それ以降の工程は、実施の形態１と同様であり、かつ、本発明と直接関係しないので、説明を省略する。
【００８３】
［実施の形態３］
図１３（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態３に係る電気光学装置１００の製造方法のうち、素子基板形成工程の一部（非線形素子の製造工程など）を示す工程図、およびアニール条件を示す説明図である。なお、本形態は、基本的な構成が実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。また、製造工程の説明にあたっては、実施の形態１と同様、図１１を参照する。
【００８４】
本形態では、素子基板２０に非線形素子１０を形成するにあたっては、図１３（ａ）に示す以下の工程が行われる。
【００８５】
まず、図１１（ａ）に示す下地膜形成工程ＳＴ１０１において下地層２０１を形成した後、下電極形成工程ＳＴ１１０を行う。この下電極形成工程ＳＴ１１０において、本形態では、タンタル膜形成工程ＳＴ１１１において窒素およびタングステンを含有するタンタル膜１３を５０〜１５０ｎｍ程度の厚さで形成した後、タンタル膜パターニング工程ＳＴ１１２においてフォトリソグラフィ技術を用いて、タンタル膜１３をパターニングし、図１１（ｂ）に示すように、下電極１３ｂと、データ線５２の下層側を構成する金属層１３ａとを形成する。
【００８６】
次に、図１１（ｃ）に示す陽極酸化工程ＳＴ１２０（酸化工程）において、サリチル酸アンモニウム／エチレングリコール＋水系の化成液中で陽極酸化を行い、下電極１３ｂの表面（上面および側面）に、厚さが１５〜４０ｎｍ程度のタンタル酸化膜からなる絶縁層１４ｂを形成する。この段階で、絶縁層１４ｂは、窒素およびタングステン含有のタンタル酸化膜からなる。また、絶縁層１４ｂでは、下電極１３ｂとの界面も含めて厚さ方向の全体にわたって、エチレングリコール由来のＣＨが分布する。
【００８７】
次に本形態では、Ｃ−Ｈ結合・切断アニール工程ＳＴ１６２において、下電極１３ｂからの水素脱離アニール工程を兼ねて、水素を含有しない雰囲気中、あるいは減圧条件下で約３５０℃以上の温度でアニールを行う。その結果、絶縁層１４ｂでは、下電極１３ｂとの界面も含めて厚さ方向の全体にわたって分布していたエチレングリコール由来のＣＨにおいてＣ−Ｈ結合が効率よく切断され、絶縁層１４ｂでは、下電極１３ｂとの界面も含めて厚さ方向の全体にわたって水素原子が分布することになる。しかも、本形態では、水素を含有しない雰囲気中、あるいは減圧条件下で約３５０℃以上の温度でアニールを行うため、非線形素子１０を製造した状態において、下電極１４ｂが含有する水素を低減することができる。従って、下電極１３ｂを構成するタンタル膜から絶縁層１４ｂに水素が侵入することをより確実に抑制、防止することができる。
【００８８】
次に本形態では、水素添加アニール工程ＳＴ１３０において、水素を含有する雰囲気中で素子基板２０を３２０℃の温度で加熱する。その結果、絶縁層１４ｂは、水素原子、窒素原子およびタングステンを含有するタンタル酸化膜となる。
【００８９】
このような水素添加アニール工程ＳＴ１３０を行う際、図１３（ｂ）に一点鎖線で示すように、温度が３２０℃になった後、大気開放を行って水素添加アニール工程ＳＴ１３０を行ってもよいが、図１３（ｂ）に実線で示すように、まず、水素を含有しない雰囲気中、あるいは減圧条件下で約３５０℃まで温度を高めた後、加熱を停止し、温度が３２０℃になった時点で大気開放を行って水素添加アニール工程ＳＴ１３０を行えば、水素添加アニール工程ＳＴ１３０を行うまでの時間をＣ−Ｈ結合・切断アニール工程ＳＴ１６２として利用することができる。すなわち、Ｃ−Ｈ結合・切断アニール工程ＳＴ１６２および水素添加アニール工程ＳＴ１３０を同一の処理室で連続して行うことができるので、生産性が向上する。
【００９０】
次に、図１１（ｄ）に示すブリッジ部除去工程ＳＴ１４０においてブリッジ部１３ｃを除去した後、上電極形成工程ＳＴ１５０において、クロム膜形成工程ＳＴ１５１でＣｒを一様な厚さで成膜した後、クロム膜パターニング工程ＳＴ１５２においてクロム膜をパターニングし、図１１（ｅ）に示すように、データ線５２の最上層としての金属層１５ｃ、第１のＴＦＤ１０ａの上電極１５ａ、および第２のＴＦＤ１０ｂの上電極１５ｂを形成する。それ以降の工程は、実施の形態１と同様であり、かつ、本発明と直接関係しないので、説明を省略する。
【００９１】
［実施の形態４］
図１４は、本発明の実施の形態４に係る電気光学装置１００の製造方法のうち、素子基板形成工程の一部（非線形素子の製造工程など）を示す工程図である。なお、本形態は、基本的な構成が実施の形態１、３と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。また、製造工程の説明にあたっては、実施の形態１と同様、図１１を参照する。
【００９２】
本形態では、素子基板２０に非線形素子１０を形成するにあたっては、図１４に示す以下の工程が行われる。
【００９３】
まず、図１１（ａ）に示す下地膜形成工程ＳＴ１０１において下地層２０１を形成した後、下電極形成工程ＳＴ１１０を行う。この下電極形成工程ＳＴ１１０において、本形態では、薄タンタル膜形成工程ＳＴ１１１ａにおいて窒素およびタングステンを含有するタンタル膜１３を５０〜１００ｎｍ程度の厚さで形成した後、タンタル膜パターニング工程ＳＴ１１２においてフォトリソグラフィ技術を用いて、タンタル膜１３をパターニングし、図１１（ｂ）に示すように、下電極１３ｂと、データ線５２の下層側を構成する金属層１３ａとを形成する。
【００９４】
本形態では、タンタル膜１３の膜厚が５０〜１００ｎｍ程度であり、極めて薄いので、下電極１３ｘが含有する水素量が極めて少ない。従って、下電極１３ｂを構成するタンタル膜から絶縁層１４ｂに水素が侵入することをより確実に抑制、防止することができる。また、タンタル膜の成膜、およびパターニングに要する時間を短縮できる。特に、パターニングにＣＦ4あるいはＳＦ6などといった環境負荷の大きなエッチングガスを用いる場合には、使用ガス量の低減を図ることができ、環境対策としても効果的である。
【００９５】
次に、図１１（ｃ）に示す陽極酸化工程ＳＴ１２０（酸化工程）において、サリチル酸アンモニウム／エチレングリコール＋水系の化成液中で陽極酸化を行い、下電極１３ｂの表面（上面および側面）に、厚さが１５〜４０ｎｍ程度のタンタル酸化膜からなる絶縁層１４ｂを形成する。この段階で、絶縁層１４ｂは、窒素およびタングステン含有のタンタル酸化膜からなる。また、絶縁層１４ｂでは、下電極１３ｂとの界面も含めて厚さ方向の全体にわたって、エチレングリコール由来のＣＨが分布する。
【００９６】
次に本形態では、Ｃ−Ｈ結合・切断アニール工程ＳＴ１６２において、下電極１３ｂからの水素脱離アニール工程を兼ねて、水素を含有しない雰囲気中、あるいは減圧条件下で約３５０℃以上の温度でアニールを行う。その結果、絶縁層１４ｂでは、下電極１３ｂとの界面も含めて厚さ方向の全体にわたって分布していたエチレングリコール由来のＣＨにおいてＣ−Ｈ結合が効率よく切断され、絶縁層１４ｂでは、下電極１３ｂとの界面も含めて厚さ方向の全体にわたって水素原子が分布することになる。しかも、本形態では、水素を含有しない雰囲気中、あるいは減圧条件下で約３５０℃以上の温度でアニールを行うため、非線形素子１０を製造した状態において、下電極１４ｂが含有する水素をさらに低減することができる。従って、下電極１３ｂを構成するタンタル膜から絶縁層１４ｂに水素が侵入することをより確実に抑制、防止することができる。
【００９７】
次に本形態では、図１３（ｂ）を参照して説明したように、Ｃ−Ｈ結合・切断アニール工程ＳＴ１６２を行った処理室と同一の処理室において、水素添加アニール工程ＳＴ１３０を行う。その結果、絶縁層１４ｂは、水素原子、窒素原子およびタングステンを含有するタンタル酸化膜となる。
【００９８】
次に、図１１（ｄ）に示すブリッジ部除去工程ＳＴ１４０においてブリッジ部１３ｃを除去した後、上電極形成工程ＳＴ１５０において、クロム膜形成工程ＳＴ１５１でＣｒを一様な厚さで成膜した後、クロム膜パターニング工程ＳＴ１５２においてクロム膜をパターニングし、図１１（ｅ）に示すように、データ線５２の最上層としての金属層１５ｃ、第１のＴＦＤ１０ａの上電極１５ａ、および第２のＴＦＤ１０ｂの上電極１５ｂを形成する。それ以降の工程は、実施の形態１と同様であり、かつ、本発明と直接関係しないので、説明を省略する。
【００９９】
［実施の形態５］
図１５は、本発明の実施の形態５に係る電気光学装置１００の製造方法のうち、素子基板形成工程の一部（非線形素子の製造工程など）を示す工程図である。なお、本形態は、基本的な構成が実施の形態１、３と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。また、製造工程の説明にあたっては、実施の形態１と同様、図１１を参照する。
【０１００】
本形態では、素子基板２０に非線形素子１０を形成するにあたっては、図１５に示す以下の工程が行われる。
【０１０１】
まず、図１１（ａ）に示す下地膜形成工程ＳＴ１０１において下地層２０１を形成した後、下電極形成工程ＳＴ１１０を行う。この下電極形成工程ＳＴ１１０において、本形態では、高温タンタル膜形成工程ＳＴ１１１ｂにおいて窒素およびタングステンを含有するタンタル膜１３を５０〜１５０ｎｍ程度の厚さで形成した後、タンタル膜パターニング工程ＳＴ１１２においてフォトリソグラフィ技術を用いて、タンタル膜１３をパターニングし、図１１（ｂ）に示すように、下電極１３ｂと、データ線５２の下層側を構成する金属層１３ａとを形成する。
【０１０２】
本形態では、高温タンタル膜形成工程ＳＴ１１１ｂにおいて、窒素およびタングステンを含有するタンタル膜１３をスパッタ成膜する際、成膜室内あるいは素子基板２０の載置台を高温にまで加熱しておく。このため、成膜されたタンタル膜１３が含む水素量が極めて少ない。従って、下電極１３ｂを構成するタンタル膜から絶縁層１４ｂに水素が侵入することをより確実に抑制、防止することができる。
【０１０３】
次に、図１１（ｃ）に示す陽極酸化工程ＳＴ１２０（酸化工程）において、サリチル酸アンモニウム／エチレングリコール＋水系の化成液中で陽極酸化を行い、下電極１３ｂの表面（上面および側面）に、厚さが１５〜４０ｎｍ程度のタンタル酸化膜からなる絶縁層１４ｂを形成する。この段階で、絶縁層１４ｂは、窒素およびタングステン含有のタンタル酸化膜からなる。また、絶縁層１４ｂでは、下電極１３ｂとの界面も含めて厚さ方向の全体にわたって、エチレングリコール由来のＣＨが分布する。
【０１０４】
次に本形態では、Ｃ−Ｈ結合・切断アニール工程ＳＴ１６２において、下電極１３ｂからの水素脱離アニール工程を兼ねて、水素を含有しない雰囲気中、あるいは減圧条件下で約３５０℃以上の温度でアニールを行う。その結果、絶縁層１４ｂでは、下電極１３ｂとの界面も含めて厚さ方向の全体にわたって分布していたエチレングリコール由来のＣＨにおいてＣ−Ｈ結合が効率よく切断され、絶縁層１４ｂでは、下電極１３ｂとの界面も含めて厚さ方向の全体にわたって水素原子が分布することになる。しかも、本形態では、水素を含有しない雰囲気中、あるいは減圧条件下で約３５０℃以上の温度でアニールを行うため、非線形素子１０を製造した状態において、下電極１４ｂが含有する水素をさらに低減することができる。従って、下電極１３ｂを構成するタンタル膜から絶縁層１４ｂに水素が侵入することをより確実に抑制、防止することができる。
【０１０５】
次に本形態では、図１３（ｂ）を参照して説明したように、Ｃ−Ｈ結合・切断アニール工程ＳＴ１６２を行った処理室と同一の処理室において、水素添加アニール工程ＳＴ１３０を行う。その結果、絶縁層１４ｂは、水素原子、窒素原子およびタングステンを含有するタンタル酸化膜となる。
【０１０６】
次に、図１１（ｄ）に示すブリッジ部除去工程ＳＴ１４０においてブリッジ部１３ｃを除去した後、上電極形成工程ＳＴ１５０において、クロム膜形成工程ＳＴ１５１でＣｒを一様な厚さで成膜した後、クロム膜パターニング工程ＳＴ１５２においてクロム膜をパターニングし、図１１（ｅ）に示すように、データ線５２の最上層としての金属層１５ｃ、第１のＴＦＤ１０ａの上電極１５ａ、および第２のＴＦＤ１０ｂの上電極１５ｂを形成する。それ以降の工程は、実施の形態１と同様であり、かつ、本発明と直接関係しないので、説明を省略する。
【０１０７】
［実施の形態６］
図１６は、本発明の実施の形態６に係る電気光学装置１００の製造方法のうち、素子基板形成工程の一部（非線形素子の製造工程など）を示す工程図である。なお、本形態は、基本的な構成が実施の形態１、３と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。また、製造工程の説明にあたっては、実施の形態１と同様、図１１を参照する。
【０１０８】
本形態では、素子基板２０に非線形素子１０を形成するにあたっては、図１６に示す以下の工程が行われる。
【０１０９】
まず、図１１（ａ）に示す下地膜形成工程ＳＴ１０１において下地層２０１を形成した後、下電極形成工程ＳＴ１１０を行う。この下電極形成工程ＳＴ１１０において、本形態では、タンタル膜形成工程ＳＴ１１１において、タングステンを含有するタンタルをターゲット（タンタルターゲット）として用いてタングステン含有のタンタル膜を反応性スパッタ法により形成する際、スパッタ室内にアルゴンガスと窒素ガスを供給し、図１１（ａ）に示すように、窒素およびタングステンを含有するタンタル膜１３を１００〜１５０ｎｍ程度の厚さで形成する。次に、タンタル膜パターニング工程ＳＴ１１２においてフォトリソグラフィ技術を用いて、タンタル膜１３をパターニングし、図１１（ｂ）に示すように、下電極１３ｂと、データ線５２の下層側を構成する金属層１３ａとを形成する。
【０１１０】
本形態では、下電極形成工程ＳＴ１１０において、タンタル膜形成工程ＳＴ１１１を行う前に、ターゲットに対してターゲット含有水素脱離工程ＳＴ１１３を行う。このため、成膜されたタンタル膜１３は、水素を含んでいないか、あるいは水素量が極めて少ない。従って、下電極１３ｂを構成するタンタル膜から絶縁層１４ｂに水素が侵入することを抑制、防止することができる。このようなターゲット含有水素脱離工程ＳＴ１１３として、ターゲットでは表層に水素が多く分布していることから、ターゲットの表層をスパッタにより除去した後、成膜に用いる。また、水素を含有しない雰囲気中、あるいは減圧条件下でターゲットに水素脱離アニールを行ってもよい。
【０１１１】
次に、図１１（ｃ）に示す陽極酸化工程ＳＴ１２０（酸化工程）において、サリチル酸アンモニウム／エチレングリコール＋水系の化成液中で陽極酸化を行い、下電極１３ｂの表面（上面および側面）に、厚さが１５〜４０ｎｍ程度のタンタル酸化膜からなる絶縁層１４ｂを形成する。この段階で、絶縁層１４ｂは、窒素およびタングステン含有のタンタル酸化膜からなる。また、絶縁層１４ｂでは、下電極１３ｂとの界面も含めて厚さ方向の全体にわたって、エチレングリコール由来のＣＨが分布する。
【０１１２】
次に本形態では、Ｃ−Ｈ結合・切断アニール工程ＳＴ１６２において、下電極１３ｂからの水素脱離アニール工程を兼ねて、水素を含有しない雰囲気中、あるいは減圧条件下で約３５０℃以上の温度でアニールを行う。その結果、絶縁層１４ｂでは、下電極１３ｂとの界面も含めて厚さ方向の全体にわたって分布していたエチレングリコール由来のＣＨにおいてＣ−Ｈ結合が効率よく切断され、絶縁層１４ｂでは、下電極１３ｂとの界面も含めて厚さ方向の全体にわたって水素原子が分布することになる。しかも、本形態では、水素を含有しない雰囲気中、あるいは減圧条件下で約３５０℃以上の温度でアニールを行うため、非線形素子１０を製造した状態において、下電極１４ｂが含有する水素をさらに低減することができる。従って、下電極１３ｂを構成するタンタル膜から絶縁層１４ｂに水素が侵入することをより確実に抑制、防止することができる。
【０１１３】
次に本形態では、図１３（ｂ）を参照して説明したように、Ｃ−Ｈ結合・切断アニール工程ＳＴ１６２を行った処理室と同一の処理室において、水素添加アニール工程ＳＴ１３０を行う。その結果、絶縁層１４ｂは、水素原子、窒素原子およびタングステンを含有するタンタル酸化膜となる。
【０１１４】
次に、図１１（ｄ）に示すブリッジ部除去工程ＳＴ１４０においてブリッジ部１３ｃを除去した後、上電極形成工程ＳＴ１５０において、クロム膜形成工程ＳＴ１５１でＣｒを一様な厚さで成膜した後、クロム膜パターニング工程ＳＴ１５２においてクロム膜をパターニングし、図１１（ｅ）に示すように、データ線５２の最上層としての金属層１５ｃ、第１のＴＦＤ１０ａの上電極１５ａ、および第２のＴＦＤ１０ｂの上電極１５ｂを形成する。それ以降の工程は、実施の形態１と同様であり、かつ、本発明と直接関係しないので、説明を省略する。
【０１１５】
［実施の形態７］
図１７は、本発明の実施の形態７に係る電気光学装置１００の製造方法のうち、素子基板形成工程の一部（非線形素子の製造工程など）を示す工程図である。なお、本形態は、基本的な構成が実施の形態１、３と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。また、製造工程の説明にあたっては、実施の形態１と同様、図１１を参照する。
【０１１６】
本形態では、素子基板２０に非線形素子１０を形成するにあたっては、図１７に示す以下の工程が行われる。
【０１１７】
まず、図１１（ａ）に示す下地膜形成工程ＳＴ１０１において下地層２０１を形成した後、下電極形成工程ＳＴ１１０を行う。この下電極形成工程ＳＴ１１０において、本形態では、薄タンタル膜形成工程ＳＴ１１１ａにおいて窒素およびタングステンを含有するタンタル膜１３を５０〜１５０ｎｍ程度の厚さで形成した後、タンタル膜パターニング工程ＳＴ１１２においてフォトリソグラフィ技術を用いて、タンタル膜１３をパターニングし、図１１（ｂ）に示すように、下電極１３ｂと、データ線５２の下層側を構成する金属層１３ａとを形成する。
【０１１８】
次に本形態では、下電極１３ｂから水素を脱離させるための水素脱離アニール工程ＳＴ１６１を行う。このため、下電極１３ｂを構成するタンタル膜１３は、含有する水素量が極めて少ない。従って、下電極１３ｂを構成するタンタル膜から絶縁層１４ｂに水素が侵入することを抑制、防止することができる。このような水素脱離アニール工程ＳＴ１６１としては、水素を含有しない雰囲気中、あるいは減圧条件下で約３５０℃以上の温度でアニールを行う。
【０１１９】
次に、図１１（ｃ）に示す陽極酸化工程ＳＴ１２０（酸化工程）において、サリチル酸アンモニウム／エチレングリコール＋水系の化成液中で陽極酸化を行い、下電極１３ｂの表面（上面および側面）に、厚さが１５〜４０ｎｍ程度のタンタル酸化膜からなる絶縁層１４ｂを形成する。この段階で、絶縁層１４ｂは、窒素およびタングステン含有のタンタル酸化膜からなる。また、絶縁層１４ｂでは、下電極１３ｂとの界面も含めて厚さ方向の全体にわたって、エチレングリコール由来のＣＨが分布する。
【０１２０】
次に本形態では、Ｃ−Ｈ結合・切断アニール工程ＳＴ１６２において、下電極１３ｂからの再度の水素脱離アニール工程を兼ねて、水素を含有しない雰囲気中、あるいは減圧条件下で約３５０℃以上の温度でアニールを行う。その結果、絶縁層１４ｂでは、下電極１３ｂとの界面も含めて厚さ方向の全体にわたって分布していたエチレングリコール由来のＣＨにおいてＣ−Ｈ結合が効率よく切断され、絶縁層１４ｂでは、下電極１３ｂとの界面も含めて厚さ方向の全体にわたって水素原子が分布することになる。しかも、本形態では、水素を含有しない雰囲気中、あるいは減圧条件下で約３５０℃以上の温度でアニールを行うため、非線形素子１０を製造した状態において、下電極１４ｂが含有する水素をさらに低減することができる。従って、下電極１３ｂを構成するタンタル膜から絶縁層１４ｂに水素が侵入することをより確実に抑制、防止することができる。
【０１２１】
次に本形態では、図１３（ｂ）を参照して説明したように、Ｃ−Ｈ結合・切断アニール工程ＳＴ１６２を行った処理室と同一の処理室において、水素添加アニール工程ＳＴ１３０を行う。その結果、絶縁層１４ｂは、水素原子、窒素原子およびタングステンを含有するタンタル酸化膜となる。
【０１２２】
次に、図１１（ｄ）に示すブリッジ部除去工程ＳＴ１４０においてブリッジ部１３ｃを除去した後、上電極形成工程ＳＴ１５０において、クロム膜形成工程ＳＴ１５１でＣｒを一様な厚さで成膜した後、クロム膜パターニング工程ＳＴ１５２においてクロム膜をパターニングし、図１１（ｅ）に示すように、データ線５２の最上層としての金属層１５ｃ、第１のＴＦＤ１０ａの上電極１５ａ、および第２のＴＦＤ１０ｂの上電極１５ｂを形成する。それ以降の工程は、実施の形態１と同様であり、かつ、本発明と直接関係しないので、説明を省略する。なお、本形態では、タンタル膜形成工程ＳＴ１１１、タンタル膜パターニング工程ＳＴ１１２および水素脱離アニールＳＴ１６１をこの順に行ったが、タンタル膜形成工程ＳＴ１１１、水素脱離アニールＳＴ１６１およびタンタル膜パターニング工程ＳＴ１１２の順に行ってもよい。
【０１２３】
［その他の実施の形態］
上記実施の形態では、下電極形成工程において、窒素を含有するタンタル膜によって下電極１３ｂを形成することにより、窒素含有のタンタル酸化膜を絶縁層１４ｂとして形成したが、下電極形成工程において、下電極を窒素を含有しないタンタル膜で形成した後、このタンタル膜に対して窒素プラズマを照射する窒素導入工程を行ってもよい。また、酸化工程において、下電極１３ｂの表面を酸化してタンタル酸化膜を形成した後、このタンタル酸化膜に窒素プラズマを照射して窒素を導入してもよい。さらに、酸化工程において、下電極１３ｂを硝酸イオンを含む化成液などといった窒素含有化成液中で陽極酸化を行うことにより、タンタル酸化膜を形成すると同時に窒素を導入して窒素含有のタンタル酸化膜を形成してもよい。
【０１２４】
また、上記形態では、ＴＮモードあるいはＶＡＮモードの液晶装置（電気光学装置）を例に説明したため、対向基板に対向電極が形成された構成であったが、素子基板に画素電極および対向電極（共通電極）の双方が形成されたＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードやＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）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。
【０１２５】
また、上記形態では、下電極１３ｂの表面全体において略一定厚の絶縁層１４ｂが形成された例を説明したが、下電極１３ｂの上面に膜厚が厚い絶縁層を形成して寄生容量の低減を図った非線形素子に本発明を適用してもよい。
【０１２６】
［電子機器への搭載例］
本発明を適用した電気光学装置は、携帯電話機やモバイル型のパーソナルコンピュータの他、マルチメディア対応のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、エンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、ページャ、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダ型またはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ端末、タッチパネルなどの電子機器に適用できる他、３０インチを越えるような大画面を備えた電子機器を構成するのに用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明を適用した非線形素子の断面図である。
【図２】本発明を適用した非線形素子において絶縁層が含有するタングステン、水素、窒素が非線形素子に及ぼす影響の説明図である。
【図３】非線形素子に用いた絶縁層（タンタル酸化膜）を陽極酸化により形成する際の化成液の種類、およびＣ−Ｈ結合・切断アニール工程でのアニール温度を変えた場合におけるＳＩＭＳの分析結果を示すグラフである。
【図４】非線形素子に用いた絶縁層を陽極酸化により形成する際の化成液の種類を変えた場合におけるＳＩＭＳの分析結果を示すグラフである。
【図５】本発明が適用される電気光学装置（液晶装置）の電気的構成を示すブロック図である。
【図６】本発明が適用される電気光学装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図７】図５に示す電気光学装置において、非線形素子を含む数画素分のレイアウトを示す平面図である。
【図８】図５に示す電気光学装置において、各画素に形成された非線形素子の説明図である。
【図９】図５に示す電気光学装置の製造方法の一例を示す工程図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る電気光学装置の製造工程のうち、素子基板形成工程の一部を示す工程図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る電気光学装置の製造工程のうち、素子基板形成工程の一部を示す工程断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係る電気光学装置の製造工程のうち、素子基板形成工程の一部を示す工程図である。
【図１３】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態３に係る電気光学装置１００の製造方法のうち、素子基板形成工程の一部を示す工程図、およびアニール条件を示す説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態４に係る電気光学装置の製造工程のうち、素子基板形成工程の一部を示す工程図である。
【図１５】本発明の実施の形態５に係る電気光学装置の製造工程のうち、素子基板形成工程の一部を示す工程図である。
【図１６】本発明の実施の形態６に係る電気光学装置の製造工程のうち、素子基板形成工程の一部を示す工程図である。
【図１７】本発明の実施の形態７に係る電気光学装置の製造工程のうち、素子基板形成工程の一部を示す工程図である。
【図１８】絶縁層への水素の導入、および絶縁層からの水素の脱離の様子をＳＩＭＳで分析した結果を示すグラフである。
【図１９】絶縁層への窒素の導入が水素の挙動に及ぼす影響をＳＩＭＳで分析した結果を示すグラフである。
【図２０】電気光学装置で発生する反転焼き付き現象の説明図である。
【符号の説明】
【０１２８】
１０・・非線形素子（ＴＦＤ）、１３ｂ、１３ｘ・・下電極、１４ｂ、１４ｘ・・の絶縁層）、１５ｂ、１５ｘ・・上電極、２０・・素子基板、１００・・電気光学装置
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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