(57)【要約】【課題】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防止のいずれをも実現することのできる非線形素子、この非線形素子を画素スイッチング素子として用いた電気光学装置、および非線形素子の製造方法を提供すること。【解決手段】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。絶縁層１４ｘに用いたタンタル酸化膜は、タングステン、水素および窒素を含有している。水素および窒素は非線形性を向上させ、タングステンおよび水素は、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。窒素は、電圧印加時の水素の脱離を防止する。【選択図】図１
2007184444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下電極、該下電極の表面側を覆う絶縁層、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、タングステン、水素および窒素を含有するタンタル酸化膜からなることを特徴とする非線形素子。
【請求項２】
請求項１に記載された非線形素子を画素スイッチング素子として用いたことを特徴とする電気光学装置。
【請求項３】
下電極、該下電極の表面側を覆う絶縁層、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、
タングステンおよび窒素を含有するタンタル膜によって前記下電極を形成する下電極形成工程と、
前記下電極の表面を酸化してタングステンおよび窒素を含有するタンタル酸化膜を形成する酸化工程と、
前記タンタル酸化膜に水素を導入する水素導入工程と、
前記タンタル酸化膜の上層に前記上電極を形成する上電極形成工程と、
を有することを特徴とする非線形素子の製造方法。
【請求項４】
前記下電極形成工程では、窒素含有雰囲気中でタングステン含有のタンタル膜を成膜することを特徴とする請求項３に記載の非線形素子の製造方法。
【請求項５】
前記下電極形成工程では、タングステン含有のタンタル膜を形成するタングステン含有タンタル膜形成工程と、前記タングステン含有のタンタル膜に窒素を導入する窒素導入工程とを行うことを特徴とする請求項３に記載の非線形素子の製造方法。
【請求項６】
下電極、該下電極の表面側を覆う絶縁層、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、
タングステン含有のタンタル膜によって前記下電極を形成する下電極形成工程と、
前記下電極の表面を酸化してタングステン含有のタンタル酸化膜を形成する酸化工程と、
前記タンタル酸化膜に窒素を導入する窒素導入工程と、
前記タンタル酸化膜に水素を導入する水素導入工程と、
前記タンタル酸化膜の上層に前記上電極を形成する上電極形成工程と、
を有することを特徴とする非線形素子の製造方法。
【請求項７】
下電極、該下電極の表面側を覆う絶縁層、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、
タングステン含有のタンタル膜によって前記下電極を形成する下電極形成工程と、
窒素含有雰囲気中で前記下電極の表面を酸化してタングステンおよび窒素含有のタンタル酸化膜を形成する酸化工程と、
前記タンタル酸化膜に水素を導入する水素導入工程と、
前記タンタル酸化膜の上層に前記上電極を形成する上電極形成工程と、
を有することを特徴とする非線形素子の製造方法。
【請求項８】
前記酸化工程では、前記窒素含有雰囲気中での酸化として、窒素含有電解液中での陽極酸化を行うことを特徴とする請求項７に記載の非線形素子の製造方法。
【請求項９】
前記窒素導入工程では、窒素プラズマを照射することを特徴とする請求項５または６に記載の非線形素子の製造方法。
【請求項１０】
前記水素導入工程では、加熱条件下で前記タンタル酸化膜を水素含有ガスと接触させることを特徴とする請求項３乃至９の何れか一項に記載の非線形素子の製造方法。
【請求項１１】
前記水素導入工程では、水素プラズマを照射することを特徴とする請求項３乃至９の何れか一項に記載の非線形素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下電極、絶縁層および上電極を備えた非線形素子、該非線形素子を備えた電気光学装置、および当該非線形素子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し、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、絶縁層に対してタングステンを添加するとともに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。
【０００９】
しかしながら、絶縁層に対してタングステンおよび水素を添加すると、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できるが、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、非線形性が非可逆的に低下してしまうのである。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】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、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防止のいずれをも実現することのできる非線形素子、この非線形素子を画素スイッチング素子として用いた電気光学装置、および非線形素子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】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明では、下電極、該下電極の表面側を覆う絶縁層、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、タングステン、水素および窒素を含有するタンタル酸化膜からなることを特徴とする。
【００１２】
本発明においては、絶縁層が水素を含有しているため、非線形性が高い。また、絶縁層は、タングステンおよび水素の双方を含有しているため、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。さらに、絶縁層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。このため、絶縁層に対してタングステンを添加したために絶縁層の比抵抗が増大し、駆動電圧が高くなっても、水素の脱離が発生しない。従って、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。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を奏する。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、絶縁層がタングステンおよび水素の双方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防止することができる。それ故、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防止のいずれをも実現することができる。
【００１３】
本発明に係る非線形素子は、例えば、液晶装置など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。また、本発明に係る電気光学装置は、例えば、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。
【００１４】
本発明では、下電極、該下電極の表面側を覆う絶縁層、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、タングステンおよび窒素を含有するタンタル膜によって前記下電極を形成する下電極形成工程と、前記下電極の表面を酸化してタングステンおよび窒素を含有するタンタル酸化膜を形成する酸化工程と、前記タンタル酸化膜に水素を導入する水素導入工程と、前記タンタル酸化膜の上層に前記上電極を形成する上電極形成工程とを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明において、前記下電極形成工程では、例えば、窒素含有雰囲気中でタングステン含有のタンタル膜を成膜する。
【００１６】
また、前記下電極形成工程では、タングステン含有のタンタル膜を形成するタングステン含有タンタル膜形成工程と、前記タングステン含有のタンタル膜に窒素を導入する窒素導入工程とを行ってもよい。
【００１７】
本発明の別の形態では、下電極、該下電極の表面側を覆う絶縁層、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、タングステン含有のタンタル膜によって前記下電極を形成する下電極形成工程と、前記下電極の表面を酸化してタングステン含有のタンタル酸化膜を形成する酸化工程と、前記タンタル酸化膜に窒素を導入する窒素導入工程と、前記タンタル酸化膜に水素を導入する水素導入工程と、前記タンタル酸化膜の上層に前記上電極を形成する上電極形成工程とを有することを特徴とする。
【００１８】
本発明のさらに別の形態では、下電極、該下電極の表面側を覆う絶縁層、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、タングステン含有のタンタル膜によって前記下電極を形成する下電極形成工程と、窒素含有雰囲気中で前記下電極の表面を酸化してタングステンおよび窒素含有のタンタル酸化膜を形成する酸化工程と、前記タンタル酸化膜に水素を導入する水素導入工程と、前記タンタル酸化膜の上層に前記上電極を形成する上電極形成工程とを有することを特徴とする。
【００１９】
本発明において、前記酸化工程では、例えば、前記窒素含有雰囲気中での酸化として、窒素含有電解液中での陽極酸化を行う。
【００２０】
本発明を適用した非線形素子の製造方法において、前記窒素導入工程では、例えば、窒素プラズマを照射する。
【００２１】
本発明を適用した非線形素子の製造方法において、前記水素導入工程では、例えば、加熱条件下で前記タンタル酸化膜を水素含有ガスと接触させる。
【００２２】
本発明を適用した非線形素子の製造方法において、前記水素導入工程では、水素プラズマを照射してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
【００２４】
［非線形素子の構成］
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各種絶縁層（タンタル酸化膜）におけるタングステンの含有量と、素子ドリフト量との関係を示すグラフである。図４は、非線形素子に用いた各種絶縁層（タンタル酸化膜）におけるタングステンの含有量と、非線形性の不可逆的なシフト量との関係を示すグラフである。
【００２５】
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。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。
【００２６】
本形態において、下電極１３ｘは、タングステン含有のタンタル膜、あるいはタングステンおよび窒素含有のタンタル膜から構成されており、上電極１５ｘはクロム膜などから構成されている。
【００２７】
また、絶縁層１４ｘは、タングステン、水素原子および窒素原子を含むタンタル酸化膜（Ｗ−Ｔａ・ＯxＮyＨz）からなる。ここで、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における水素含有量は、例えば、数ａｔ％以下でも十分である。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。
【００２８】
絶縁層１４ｘを構成するタンタル酸化膜中へのタングステンおよび窒素の導入は、例えば、タングステンおよび窒素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、例えば、タングステンおよび窒素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）により行うことができる。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。
【００２９】
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。
【００３０】
ここで、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。
【００３１】
また、シフト現象は、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。
【００３２】
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、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、水素の脱離を防止することにより、シフト現象を減少させる。
【００３３】
このような影響を及ぼす各種成分を絶縁層に含有させたため、図３および図４に示す結果が得られる。図３および図４に示すグラフにおいて、丸および実線Ｌ１１でプロットしたのは、水素添加アニール工程を３２０℃で行った窒素未含有のタンタル酸化膜の結果であり、四角および点線Ｌ１２でプロットしたのが、水素添加アニール工程を２６０℃で行った窒素含有のタンタル酸化膜の結果である。また、図３および図４には、水素添加アニール工程を２６０℃で行った窒素（含有量１．５ａｔ％）含有のタンタル酸化膜の結果も三角でプロットし、水素添加アニール工程を２６０℃で行った窒素（含有量２．０ａｔ％）含有のタンタル酸化膜の結果も×印でプロットしてある。図３に示すグラフにおいて、縦軸のドリフト値とは、非線形素子１０の電流−電圧特性において１回目の測定と、その直後の２回目の測定でともに電流値が１×１０-8Ａを示す電圧値の差であり、この値が大きいほど、残像現象が発生しやすいといえる。なお、図３に示す値は、下電極１３ｘと上電極１５ｘとの対向面積が２．５μｍ×３．０μｍで、絶縁層１４ｘの厚さが５０ｎｍの非線形素子１０ｘで得られた結果である。また、図４に示すグラフにおいて、縦軸のシフト値とは、非線形素子１０に１×１０-7Ａの電流が流れるような正および負の矩形パルスを１秒ずつ交互に印加し続けた場合において、印加開始時からみて１００秒経過後の電流値の変化率を百分率で表わした値であり、その値が大きいほど、焼き付きが発生しやすいといえる。
【００３４】
まず、図３に示すように、絶縁層１４ｘを構成するタンタル酸化膜において、タングステンの含有量が多いほど、素子ドリフト値が小さくなる。但し、図４に示すように、絶縁層１４ｘを構成するタンタル酸化膜において、タングステンの含有量が多いほど、非線形性の不可逆的なシフト量が大きくなってしまう。但し、絶縁層１４ｘを構成するタンタル酸化膜において窒素を含有させると、非線形性の不可逆的なシフト量を低く抑えることができる。
【００３５】
（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、図２を参照して説明したように、絶縁層１４ｘが水素を含有しているため、非線形性が高い。また、絶縁層１４ｘは、タングステンおよび水素の双方を含有しているため、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。このため、絶縁層に対してタングステンを添加したために絶縁層の比抵抗が増大し、駆動電圧が高くなっても、水素の脱離が発生しないので、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。
【００３６】
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を奏する。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がタングステンおよび水素の双方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防止することができる。それ故、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防止のいずれをも実現することができるため、非線形素子１０ｘを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、表示した画像のコントラストなどを向上することができ、かつ、残像や焼き付きの発生を防止することができる。
【００３７】
［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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
（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。
【００４３】
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、陽極酸化法あるいは気相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。
【００４４】
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、例えば、厚さが５０〜１５０ｎｍ程度のタングステン含有のタンタル膜、あるいはタングステンおよび窒素含有のタンタル膜によって形成されている。絶縁層１４ａ、１４ｂは、後述するように、陽極酸化法あるいは気相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２０〜４０ｎｍ程度のタンタル酸化膜であり、後述するように、タングステン、水素および窒素を含有している。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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
（非線形素子１０の構成）
このように構成した電気光学装置１００の非線形素子１０において、本形態では、下電極１３ｂがタングステンおよび窒素含有のタンタル膜から構成されており、上電極１５ａ、１５ｂがクロム膜から構成されている。また、絶縁層１４ｂ、タングステン、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、本形態の非線形素子１０は、図１および図２を参照して説明したように、絶縁層１４ｘが水素を含有しているため、非線形性が高い。また、絶縁層１４ｘは、タングステンおよび水素の双方を含有しているため、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、絶縁層１４ｘからの水素の脱離が発生しないので、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。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を奏する。しかも、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がタングステンおよび水素の双方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防止することができる。それ故、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防止のいずれをも実現することができるため、非線形素子１０ｘを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、表示した画像のコントラストなどを向上することができ、かつ、残像や焼き付きの発生を防止することができる。
【００４８】
（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がタングステンおよび窒素含有のタンタル膜からなる例を説明する。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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、窒素含有タンタル膜形成工程ＳＴ１１１において、図１１（ａ）に示すように、タングステンおよび窒素含有のタンタル膜１３を１００〜１５０ｎｍ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、タングステンおよび窒素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、タングステンおよび窒素含有のタンタル膜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。
【００５３】
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を電解槽内で電解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、タングステンおよび窒素含有のタンタル酸化膜（Ｗ−ＴａＯxＮy）からなる。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。
【００５４】
次に、水素添加アニール工程ＳＴ１３０（水素導入工程）において、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、タングステン、水素原子および窒素原子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。このような水素添加アニール工程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。
【００５５】
なお、水素添加アニール工程ＳＴ１３０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。また、水素導入工程としては、水素添加アニールに代えて、水素プラズマを照射してもよい。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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）。
【００６２】
［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。
【００６３】
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。
【００６４】
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、窒素を含有しないタングステン含有のタンタル膜１３を１００〜１５０ｎｍ程度の厚さで形成する。
【００６５】
次に、窒素導入工程ＳＴ１１５において、タングステン含有のタンタル膜１３に窒素プラズマを照射し、タングステン含有のタンタル膜１３に窒素を導入する。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、タングステンおよび窒素含有のタンタル膜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。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。
【００６６】
それ以降は、実施の形態１と同様、図１１（ｃ）に示す陽極酸化工程ＳＴ１２０（酸化工程）において陽極酸化を行い、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、タングステンおよび窒素含有のタンタル酸化膜からなる。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。
【００６７】
次に、水素添加アニール工程ＳＴ１３０（水素導入工程）において、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、タングステン、水素原子および窒素原子を含有するタンタル酸化膜となる。なお、水素導入工程としては、水素添加アニールに代えて、水素プラズマを照射してもよい。
【００６８】
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。
【００６９】
［実施の形態２の変形例］
図１３は、本発明の実施の形態２の変形例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、２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。
【００７０】
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に示す以下の工程が行われる。
【００７１】
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、窒素を含有しないタングステン含有のタンタル膜１３を１００〜１５０ｎｍ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、タングステン含有のタンタル膜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。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。
【００７２】
次に、窒素導入工程ＳＴ１１５において、タングステン含有のタンタル膜１３に窒素プラズマを照射し、タングステン含有のタンタル膜１３に窒素を導入する。
【００７３】
それ以降は、実施の形態１と同様、図１１（ｃ）に示す陽極酸化工程ＳＴ１２０（酸化工程）において陽極酸化を行い、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、タングステンおよび窒素含有のタンタル酸化膜からなる。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。
【００７４】
次に、水素添加アニール工程ＳＴ１３０（水素導入工程）において、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、その結果、絶縁層１４ｂは、タングステン、水素原子および窒素原子を含有するタンタル酸化膜となる。なお、水素導入工程としては、水素添加アニールに代えて、水素プラズマを照射してもよい。
【００７５】
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。
【００７６】
［実施の形態３］
図１４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。
【００７７】
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。
【００７８】
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、窒素を含有しないタングステン含有のタンタル膜１３を１００〜１５０ｎｍ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グステン含有のタンタル膜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。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。
【００７９】
次に、図１１（ｃ）に示す陽極酸化工程ＳＴ１２０（酸化工程）において陽極酸化を行い、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、窒素を含有しないタングステン含有のタンタル酸化膜からなる。
【００８０】
次に、窒素導入工程ＳＴ１６０において、タングステン含有のタンタル酸化膜に窒素プラズマを照射し、タングステン含有のタンタル酸化膜に窒素を導入する。これにより、絶縁層１４ｂは、タングステンおよび窒素含有のタンタル酸化膜となる。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。
【００８１】
次に、水素添加アニール工程ＳＴ１３０（水素導入工程）において、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、その結果、絶縁層１４ｂは、タングステン、水素原子および窒素原子を含有するタンタル酸化膜となる。なお、水素導入工程としては、水素添加アニールに代えて、水素プラズマを照射してもよい。
【００８２】
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。
【００８３】
［実施の形態４］
図１５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１５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、窒素を含有しないタングステン含有のタンタル膜１３を１００〜１５０ｎｍ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、タングステン含有のタンタル膜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。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。
【００８６】
次に、図１１（ｃ）に示す陽極酸化工程ＳＴ１２０（酸化工程）において陽極酸化を行い、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。その際、硝酸イオンなどといった窒素を含む陰イオンを含有する電解液中で陽極酸化を行う。その結果、絶縁層１４ｂは、タングステンおよび窒素含有のタンタル酸化膜となる。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。
【００８７】
次に、水素添加アニール工程ＳＴ１３０（水素導入工程）において、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、タングステン、水素原子および窒素原子を含有するタンタル酸化膜となる。なお、水素導入工程としては、水素添加アニールに代えて、水素プラズマを照射してもよい。
【００８８】
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。
【００８９】
［実施の形態５］
図１６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。図１７は、本形態の電気光学装置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）を示す説明図であり、その左側には断面図を示し、右側には平面図を示してある。
【００９０】
実施の形態１〜４では、絶縁層１４ｂを形成するにあたって、陽極酸化法を用いたが、気相酸化法により絶縁層１４ｂを形成してもよい。この場合、実施の形態１〜３のいずれにおいて、絶縁層１４ｂを気相酸化法により形成してもよいが、以下の説明では、実施の形態１において、絶縁層１４ｂを気相酸化法により形成する例を説明する。
【００９１】
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。
【００９２】
まず、図１７（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１７（ａ）に示すように、タングステンおよび窒素含有のタンタル膜１３を１００〜１５０ｎｍ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、タングステンおよび窒素含有のタンタル膜１３をパターニングし、図１７（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。その際、後述する酸化工程では陽極酸化法を用いないので、データ線５２の一部を構成する金属層１３ａは形成するが、図１１に示したブリッジ部１３ｃは形成しない。
【００９３】
次に、図１７（ｃ）に示す気相酸化工程ＳＴ１２０（酸化工程）において気相酸化を行い、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。例えば、素子基板２０を収容した処理室内を３５０℃の温度条件に設定した状態で、酸素を含有するガス（Ｏ2、Ｏ3、Ｈ2Ｏ、Ｎ2Ｏ）を処理室内に導入し、熱酸化法、水蒸気酸化法やオゾン酸化法などの気相酸化法により、絶縁層１４ｂを形成する。その際、活性な原子状酸素を素子基板２０の表面に効率よく供給することを目的に、下電極１３ｂの表面に対して、Ｋｒプラズマ照射、紫外線照射、レーザ照射を併用してもよい。この段階で、絶縁層１４ｂは、タングステンおよび窒素含有のタンタル酸化膜となる。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。
【００９４】
次に、水素添加アニール工程ＳＴ１３０（水素導入工程）において、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、タングステン、水素原子および窒素原子を含有するタンタル酸化膜となる。なお、水素導入工程としては、水素添加アニールに代えて、水素プラズマを照射してもよい。
【００９５】
次に、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１７（ｄ）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。
【００９６】
［実施の形態５の変形例］
図１８は、本発明の実施の形態５の変形例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５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５と同様、図１７を参照する。
【００９７】
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１８に示す以下の工程が行われる。
【００９８】
まず、図１７（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１７（ａ）に示すように、タングステンおよび窒素含有のタンタル膜１３を１００〜１５０ｎｍ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、タングステンおよび窒素含有のタンタル膜１３をパターニングし、図１７（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。その際、後述する酸化工程では陽極酸化法を用いないので、データ線５２の一部を構成する金属層１３ａは形成するが、図１１に示したブリッジ部１３ｃは形成しない。
【００９９】
次に、図１７（ｃ）に示す気相酸化工程ＳＴ１２０（酸化工程）において気相酸化を行い、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。例えば、素子基板２０を収容した処理室内を３５０℃の温度条件に設定した状態で、酸素を含有するガス（Ｏ2、Ｏ3、Ｈ2Ｏ、Ｎ2Ｏ）を処理室内に導入し、熱酸化法、水蒸気酸化法やオゾン酸化法などの気相酸化法により、絶縁層１４ｂを形成する。その際、活性な原子状酸素を素子基板２０の表面に効率よく供給することを目的に、下電極１３ｂの表面に対してプラズマ照射、紫外線照射、レーザ照射を併用してもよい。この段階で、絶縁層１４ｂは、タングステンおよび窒素含有のタンタル酸化膜となる。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。
【０１００】
次に、水素添加アニール工程ＳＴ１３０（水素導入工程）では、気相酸化を行った処理室と同一の処理室内で雰囲気や温度条件を変えて、水素含有雰囲気中でアニールを行い、絶縁層内の転位や空孔などの欠陥密度を低減し、非線形素子１０の非線形性を高める。例えば、気相酸化工程ＳＴ１２０′を３５０℃の雰囲気中で行った場合、処理室の温度を降下させていく途中において、温度が例えば３２０℃になったときに処理室を大気開放し、水分（Ｈ2Ｏ）を含む大気を処理室に導入して処理室内を水素含有雰囲気としてアニール処理を行う。その結果、絶縁層１４ｂは、タングステン、水素原子および窒素原子を含有するタンタル酸化膜となる。
【０１０１】
次に、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１７（ｄ）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。
【０１０２】
［その他の電気光学装置および非線形素子の例］
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
［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】
【０１０５】
【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各種絶縁層（タンタル酸化膜）におけるタングステンの含有量と、素子ドリフト量との関係を示すグラフである。
【図４】非線形素子に用いた各種絶縁層（タンタル酸化膜）におけるタングステンの含有量と、非線形性の不可逆的なシフト量との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態１に係る電気光学装置（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】本発明の実施の形態２の変形例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１４】本発明の実施の形態３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１６】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１７】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断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態５の変形例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。
【符号の説明】
【０１０６】
１０・・非線形素子（ＴＦＤ）、１３ｂ、１３ｘ・・下電極、１４ｂ、１４ｘ・・絶縁層、１５ｂ、１５ｘ・・上電極、２０・・素子基板、１００・・電気光学装置
【図１】
2007184444.tif 000003
【図２】
2007184444.tif 000004
【図３】
2007184444.tif 000005
【図４】
2007184444.tif 000006
【図５】
2007184444.tif 000007
【図６】
2007184444.tif 000008
【図７】
2007184444.tif 000009
【図８】
2007184444.tif 000010
【図９】
2007184444.tif 000011
【図１０】
2007184444.tif 000012
【図１１】
2007184444.tif 000013
【図１２】
2007184444.tif 000014
【図１３】
2007184444.tif 000015
【図１４】
2007184444.tif 000016
【図１５】
2007184444.tif 000017
【図１６】
2007184444.tif 000018
【図１７】
2007184444.tif 000019
【図１８】
2007184444.tif 000020