(57)【要約】【課題】例えば、スパッタリング法を用いて薄膜を形成する際の生産性を向上させる。【解決手段】形成すべき一方の薄膜が、Ａｌ／Ｎｄ薄膜である場合には、出力パワーは、５．０〜３０．０Ｗ／ｃｍ□に設定され、チャンバ内の圧力は、０．１〜１．０Ｐａに設定される（スパッタ条件Ａ）。続く、スパッタ条件Ａ下で薄膜を形成する際、Ａｒガスのプラズマ及びＡｌイオンが第１ターゲット部材（９１）及び第２ターゲット部材（９２）の両方に衝突し、Ａｌ原子及びＮｄ原子の夫々がターゲット（３）から叩き出され、基板に付着する。これにより、基板にＡｌ／Ｎｄ合金からなる薄膜が形成される。一方、形成すべき一方の薄膜が、Ａｌ薄膜である場合には、出力パワーは、２．０〜５．０Ｗ／ｃｍ□に設定され、チャンバ内の圧力は、１．０〜２．０Ｐａに設定される（スパッタ条件Ｂ）。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ターゲット材料からなる第１ターゲット部材と、該第１ターゲット部材の表面より窪んだ段差部を構成し、前記第１ターゲット材料より大きい質量数を有する第２ターゲット材料からなる第２ターゲット部材とを備えたターゲットをスパッタリング法に用いた薄膜形成方法であって、
前記第１ターゲット材料及び前記第２ターゲット材料の一方からなる第１薄膜と、前記第１ターゲット材料及び前記第２ターゲット材料からなる第２薄膜とのうち形成すべき一方の薄膜に対応した圧力及び出力パワーの条件を選択する第１工程と、
該選択された条件下で前記スパッタリング法を実行することによって、前記一方の薄膜を形成する第２工程とを備え、
前記一方の薄膜が第２薄膜である場合、前記出力パワーは、前記第１薄膜を形成する際の出力パワーより高い出力パワーであり、前記圧力は、前記第１薄膜を形成する際の圧力より低い圧力であること
を特徴とする薄膜形成方法。
【請求項２】
前記第２ターゲット部材は、平面視で縦横に直交する所定の幅を有する直線状に前記第１ターゲット部材の中に配置されることを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成方法。
【請求項３】
前記第２ターゲット部材の前記直交する箇所は所定の大きさで前記第１のターゲット部材に重なっていることを特徴とする請求項２に記載の薄膜形成方法。
【請求項４】
前記第２ターゲット部材は、所定の直径を有する円状に前記第１ターゲット部材の中に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の薄膜形成方法を用いて、前記第１薄膜及び前記第２薄膜を同一チャンバ内で順次形成すること
を特徴とする多層構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、スパッタリング法を用いた薄膜形成方法、及びそのような薄膜形成方法を応用して形成され、且つ互いに異なる組成を有する複数の配線層を含む半導体装置等の多層構造体を製造可能な多層構造体の製造方法の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリング法は、スパッタ現象を利用して半導体ウェハ、ガラス基板などの被成膜対象である基板に薄膜を形成可能な薄膜形成方法である。スパッタリング法によって薄膜を形成可能なスパッタ装置によれば、スパッタリング法を実行する際に、真空中にＡｒ等の不活性原子の放電用ガスを導入し、電極に電圧を加えるとグロー放電が起こる。このとき、プラズマ中のＡｒイオンが陰極のターゲットに衝突してターゲット原子を叩き出す（スパッタする）。スパッタされた原子は、陽極側に置かれたウェハ等の基板上に沈着し、薄膜を形成する。スパッタ装置によれば、ターゲット材料を選ぶことであらゆる材料の成膜が可能であり、例えば、大型液晶ディスプレイ装置の製造プロセスにおいて、ＩＴＯ等の透明導電材料で構成される画素電極を形成することが可能である。特許文献１によれば、合金としての組成比が容易にコントロール可能なスパッタリング用のターゲットが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２６９９４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、合金からなる薄膜と、当該合金を構成する単体の金属からなる薄膜との夫々をスパッタリング法を用いて形成する場合、これら薄膜に応じたターゲットを用いなければならない。より具体的には、例えば、当該合金からなるターゲットを用いてスパッタリングを実行することによって合金からなる薄膜を形成し、その後、ターゲットを取り換え、或いは別のスパッタ装置を用いて、単体の金属からなる薄膜を形成することになる。即ち、一種類のターゲットを用いて形成できる薄膜は、一種類である。したがって、基板上に相互に異なる組成の薄膜を形成する際には、ターゲットを取り換えて、或いは別のスパッタ装置でこれら薄膜を形成することになり、薄膜を形成する際の生産性を高めることが困難になる製造プロセス上の問題点がある。加えて、半導体装置では、基板上に相互に異なる組成を有する配線層が複数形成されるため、半導体装置における配線層の積層構造が複雑化するほど生産性を向上させることが困難となり、半導体装置の生産コストを増大させてしまう問題点もある。
【０００５】
よって、本発明は上記問題点等に鑑みてなされたものであり、例えば、スパッタリング法を用いて薄膜を形成する際の生産性を向上させることが可能な薄膜形成方法、及びそのような薄膜形成方法を応用した、半導体装置等の多層構造体を製造するための多層構造体の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る薄膜形成方法は上記課題を解決するために、第１ターゲット材料からなる第１ターゲット部材と、該第１ターゲット部材の表面より窪んだ段差部を構成し、前記第１ターゲット材料より大きい質量数を有する第２ターゲット材料からなる第２ターゲット部材とを備えたターゲットをスパッタリング法に用いた薄膜形成方法であって、前記第１ターゲット材料及び前記第２ターゲット材料の一方からなる第１薄膜と、前記第１ターゲット材料及び前記第２ターゲット材料からなる第２薄膜とのうち形成すべき一方の薄膜に対応した圧力及び出力パワーの条件を選択する第１工程と、該選択された条件下で前記スパッタリング法を実行することによって、前記一方の薄膜を形成する第２工程とを備え、
前記一方の薄膜が第２薄膜である場合、前記出力パワーは、前記第１薄膜を形成する際の出力パワーより高い出力パワーであり、前記圧力は、前記第１薄膜を形成する際の圧力より低い圧力である。
【０００７】
本発明に係る薄膜形成方法によれば、形成すべき薄膜を構成する原子を供給するターゲットは、互いに異なる質量数を有する２種類のターゲット材料から構成されている。加えて、ターゲットは、相対的に質量数の大きい原子で構成された第２ターゲット材料からなる第２ターゲット部材の表面が、第１ターゲット部材の表面より窪んだ構造である段差部を有する点に構造上の特徴がある。後述するように、ターゲット材料の質量数の相違及び段差部の存在に加え、圧力及び出力パワーの条件を便宜設定することによって、一枚のターゲットで相互に異なる薄膜を同一のスパッタ装置内に形成し分けることが可能になる。
【０００８】
第１工程では、前記第１ターゲット材料及び前記第２ターゲット材料の一方からなる第１薄膜と、前記第１ターゲット材料及び前記第２ターゲット材料からなる第２薄膜とのうち形成すべき一方の薄膜に対応した圧力及び出力パワーの条件を選択する。より具体的には、例えば、第１ターゲット材料がＡｌ（アルミニウム）で構成され、第２ターゲット材料がＡｌより質量数の大きい原子であるＮｄ（ネオジム）で構成されている場合、形成すべき一方の薄膜は、Ａｌ薄膜或いはＡｌ／Ｎｄ合金薄膜である。ここで、圧力とは、スパッタリングを実行する際の、薄膜の形成先である基板及びターゲットが収容されチャンバ内の圧力をいう。出力パワーとは、薄膜の形成先である基板及びカソードユニット間に印加される電圧と、当該基板及びカソードユニット間において当該電圧に応じて流れる電流、即ち、プラズマ及びターゲットから叩き出されたイオンの流れとによって規定された電力をいう。第１工程では、例えば、スパッタ装置の動作時にスパッタリングを制御する制御装置の制御下で、形成すべき一方の薄膜に応じて圧力及び出力パワーが選択される。
【０００９】
第２工程では、該選択された圧力及び出力パワーの条件下で前記スパッタリング法を実行することによって、前記一方の薄膜を形成する。
【００１０】
本発明に係る薄膜形成方法によれば、前記一方の薄膜が第２薄膜である場合、前記出力パワーは、前記第１薄膜を形成する際の出力パワーより高い出力パワーであり、前記圧力は、前記第１薄膜を形成する際の圧力より低い圧力である。より具体的は、例えば、形成すべき薄膜が、Ａｌ／Ｎｄ合金薄膜である場合、相対的に質量数がＮｄより小さいＡｌからなるＡｌ薄膜を形成する場合に比べて、出力パワーは相対的に高い出力パワーに設定され、前記圧力は、相対的に低い圧力に設定される。逆に言えば、形成すべき一方の薄膜が、Ａｌ／Ｎｄ薄膜の一部を構成する原子であるＮｄより質量数が小さいＡｌから構成されるＡｌ薄膜である場合、Ａｌ／Ｎｄ薄膜等の第２薄膜を形成する場合に比べて、出力パワーが相対的に低く設定され、圧力は高く設定される。尚、第１ターゲット材料が、例えば、Ｃｕ（銅）、或いはＡｇ（銀）である場合には、第２ターゲット材料は、Ｃｕ或いはＡｇより質量数が大きいＴｉ（チタン）、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｙ（イットリウム）であってもよい。
【００１１】
このように、本発明に係る薄膜形成方法によれば、ターゲットの段差部の存在を前提にして、形成すべき一方の薄膜に応じて、圧力及び出力パワーの条件を選択し、且つ当該設定された条件下でスパッタリングを実行することによって、同一のスパッタ装置及び同一のターゲットを用いて、相互に異なる種類の組成を有する第１薄膜及び第２薄膜を形成し分けることが可能である。したがって、本発明に係る薄膜形成方法によれば、形成すべき薄膜毎にターゲットを入れ換えることなく、一枚のターゲットで複数の種類の薄膜を形成可能であるため、薄膜形成プロセスにおける生産性を向上させることが可能である。
【００１２】
本発明に係る薄膜形成方法によれば、前記第２ターゲット部材は、平面視で縦横に直交する所定の幅を有する直線状に前記第１ターゲット部材の中に配置されることを特徴とする。これにより、通常のターゲット部材に対し、複雑な作成方法を用いることなくターゲット部材が実現可能なため、生産性を落とすことなく薄膜を形成することが可能となる。
【００１３】
本発明に係る薄膜形成方法によれば、前記第２ターゲット部材の前記直交する箇所は所定の大きさで前記第１のターゲット部材に重なっていることを特徴とする。これにより、均一に第２薄膜を形成することが可能になる。
【００１４】
本発明に係る薄膜形成方法によれば、前記第２ターゲット部材は、所定の直径を有する円状に前記第１ターゲット部材の中に配置されていることを特徴とする。これにより、均一に第２薄膜を形成することが可能になる。
【００１５】
本発明に係る多層構造体の製造方法は上記課題を解決するために、上述の薄膜形成方法を用いて、前記第１薄膜及び前記第２薄膜を同一チャンバ内で順次形成する。
【００１６】
本発明に係る多層構造体の製造方法によれば、一枚のターゲットを用いて相互に同じチャンバ内で第１薄膜及び第２薄膜を順次形成できるため、例えば、これら薄膜で構成された配線を含む多層構造を備えた半導体装置等の多層構造体の生産性を向上させることが可能である。加えて、例えば、Ａｌ薄膜より酸化され難いＡｌ／Ｎｄ薄膜でＡｌ薄膜を保護するように多層構造を形成することよって、半導体装置等の多層構造体における配線の耐熱性を高めることが可能である。加えて、半導体装置等の多層構造体の生産コストを低減できる利点もある。
【００１７】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る薄膜形成方法及び多層構造体の製造方法の各実施形態を説明する。尚、本実施形態では、薄膜形成方法の実施形態として、マグネトロンスパッタ装置を用いたスパッタリング法を例に挙げるが、本発明に係る薄膜形成方法は、マグネトロンスパッタ方式以外の他のスパッタリング方式を採用するスパッタ装置についても適用可能である。
【００１９】
＜１：薄膜形成方法＞
先ず、図１乃至図７を参照しながら、本発明に係る薄膜形成方法の実施形態を説明する。図１は、本実施形態に係る薄膜形成方法を実行するために用いられるスパッタ装置１の概略構成を示した構成図である。図２は、ターゲットの構成を示した平面図であり、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ´断面図である。
【００２０】
図１において、スパッタ装置１は、チャンバ２、カソードユニット５、ターゲット３、及びクライオポンプ１４を備えて構成されている。
【００２１】
カソードユニット５は、薄膜８が成膜されるべき被成膜対象物である基板９に向かい合うようにチャンバ内２に配置されている。カソードユニット５は、その内部にマグネットを備えている。即ち、スパッタ装置１によれば、その動作時に、言い換えれば、薄膜を形成するためにスパッタ装置１が動作状態にある際に、制御装置１００の制御下で駆動される電源２００によってカソードユニット５及び基板９間に電圧を印加し、磁力線に沿って電子を螺旋状に運動させることによって、電子の周囲にＡｒガスのプラズマを発生させることが可能である。
【００２２】
ターゲット３は、カソードユニット５における基板９に臨む側の面において、相互に離して配置されている。より具体的には、ターゲット３は、カソードユニット５における基板９に臨む側に配置された裏板６の表面、即ち、裏板６の基板９に臨む側の面に配置されている。スパッタ装置１の動作時、即ち、薄膜８を形成する際には、基板９に向かってターゲット３の夫々から原子が叩き出される。これら原子は、マスク７の開口部を介して、基板９の表面に所定のパターン形状にパターニングされた状態で成膜される。
【００２３】
排気経路部１１の途中には、バルブ１３が設けられている。チャンバ２内のＡｒガスは、スパッタ装置１がスタンバイ状態にある際、制御装置１００の制御下で駆動されるクライオポンプ１４の動作に応じて排気経路部１１を介しても排出される。
【００２４】
ここで、図２及び図３を参照しながら、ターゲット３の構成を説明する。
【００２５】
図２に示すように、ターゲット３は、本発明の「第１ターゲット材料」の一例であるＡｌで構成された第１ターゲット部材９１と、本発明の「第２ターゲット材料」の一例であるＮｄで構成された第２ターゲット部材９２とから構成されている。
【００２６】
第２ターゲット部材９２の夫々は、平面的に見て矩形状であり、図中Ｘ方向に沿って延びている。第２ターゲット部材９２の夫々は、幅Ｗは１．０ｍｍ以内で、且つその間隔Ｄは２．０ｃｍ以内であるほうが好ましい。加えて、第２ターゲット部材９２の夫々は、ターゲット３内で平面的に見て均一に配置されており、例えば、第２ターゲット部材９１の長軸が相互に交差する交差領域Ｃは、その直径φが５．０ｍｍになるように第２ターゲット部材９１相互を隔てている。
【００２７】
図３に示すように、第２ターゲット部材９２の表面は、第１ターゲット部材９１の表面より窪んでおり、各表面の高さの違いに応じて段差部９３が形成されている。段差部９３によれば、スパッタリングが実行された際に、Ａｒガスのプラズマ、或いはターゲット３から叩き出されたイオンが、第１ターゲット部材９１及び第２ターゲット部材９２の夫々に衝突する角度等の衝突条件が部材相互で異なる。このような衝突条件の違い及び後述するスパッタ条件の違いに応じて、一枚のターゲット３を用いてＡｌ薄膜及びＡｌ／Ｎｄ合金薄膜を選択的に形成することが可能である。
【００２８】
次に、図４乃至図６を参照しながら、本実施形態に係る薄膜形成方法を説明する。図４は、本実施形態に係る薄膜形成方法の主要な工程を順に示したフローチャートである。図５は、相互に異なるスパッタ条件で叩き出される原子を概念的に示した概念図である。図６は、多層構造を有する薄膜８の断面構造を図式的に示した図式的断面図である。
【００２９】
図４に示すように、形成すべき薄膜に応じて、スパッタ条件を選択する（ステップＳ１）。より具体的には、図５に示すように、形成すべき一方の薄膜が、本発明の「第２薄膜」の一例であるＡｌ／Ｎｄ薄膜である場合には、出力パワーは、５．０〜３０．０Ｗ／ｃｍ□に設定され、チャンバ２内の圧力は、０．１〜１．０Ｐａに設定される（図５（ａ）のスパッタ条件Ａ）。続く、薄膜形成工程（ステップＳ２）がスパッタ条件Ａ下で実行された場合、Ａｒガスのプラズマ及びＡｌイオンが第１ターゲット部材９１及び第２ターゲット部材９２の両方に衝突し、Ａｌ原子及びＮｄ原子の夫々がターゲット３から叩き出され、基板９に付着する。これにより、基板８にＡｌ／Ｎｄ合金からなる薄膜８が形成される。
【００３０】
一方、形成すべき一方の薄膜が、本発明の「第１薄膜」の一例であるＡｌ薄膜である場合には、ステップＳ１において、出力パワーは、２．０〜５．０Ｗ／ｃｍ□に設定され、チャンバ２内の圧力は、１．０〜２．０Ｐａに設定される（図５（ｂ）のスパッタ条件Ｂ）。続くステップＳ２における薄膜形成がスパッタ条件Ｂ下で実行された場合、Ａｒガスのプラズマ及びＡｌイオンが第１ターゲット部材９１にのみ衝突し、Ａｌ原子がターゲット３から叩き出され、基板９に付着する。これにより、基板８にＡｌからなる薄膜８が形成される。
【００３１】
即ち、本実施形態に係る薄膜形成方法によれば、Ａｌより質量数が大きいＮｄを含むＡｌ／Ｎｄ薄膜を形成する際には、Ａｌ薄膜を形成する場合に比べて、相対的に出力パワーを大きく設定し、且つ圧力を低く設定した条件下でスパッタリングが実行される。逆に言えば、形成すべき一方の薄膜が、Ａｌ／Ｎｄ薄膜の一部を構成する原子であるＮｄより質量数が小さいＡｌから構成されるＡｌ薄膜である場合、Ａｌ／Ｎｄ薄膜等の第２薄膜を形成する場合に比べて、出力パワーが相対的に低く設定され、圧力が高く設定される。
【００３２】
このように、本実施形態に係る薄膜形成方法によれば、ターゲット３の段差部９３の存在を前提にして、形成すべき一方の薄膜に応じて、圧力及び出力パワーの条件を選択し、且つ当該設定されたスパッタ条件下でスパッタリングを実行することによって、同一のスパッタ装置１及び同一のターゲット３を用いて、相互に異なる種類の組成を有するＡｌ薄膜及びＡｌ／Ｎｄ合金薄膜を形成し分けることが可能である。したがって、本実施形態に係る薄膜形成方法によれば、形成すべき薄膜毎にターゲット３を入れ換えることなく、一枚のターゲット３で複数の種類の薄膜を形成可能であるため、薄膜形成プロセスにおける生産性を向上させることが可能である。
【００３３】
尚、第１ターゲット材料が、例えば、Ｃｕ（銅）、或いはＡｇ（銀）である場合には、第２ターゲット材料は、Ｃｕ或いはＡｇより質量数が大きいＴｉ（チタン）、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｙ（イットリウム）であってもよい。
【００３４】
次に、図６を参照しながら、同一のスパッタ装置１によって、Ａｌ薄膜及びＡｌ／Ｎｄ薄膜を順次成膜することによって形成された多層構造を有する薄膜８を説明する。
【００３５】
図６に示すように、薄膜８は、上述の薄膜形成方法を応用して、順次スパッタ条件を変更することによって、相互に同一のターゲット３を用いて同一のスパッタ装置１によって基板９上に形成されたＡｌ／Ｎｄ薄膜８ａ、Ａｌ薄膜８ｂ及びＡｌ／Ｎｄ薄膜８ａから構成されている。このような薄膜８は、Ａｌ薄膜８ｂの部分の存在によって電気抵抗が低減され、且つその両側に形成されたＡｌ／Ｎｄ薄膜８ｂによって耐熱性が高められている。
このような多層構造を有する薄膜８をディスプレイ等の半導体装置に応用することによって、当該装置の電気的特性を向上させることが可能であると共に、製造プロセスにおける配線の劣化を低減でき、当該装置の信頼性の向上及び製造時の歩留まりの低下を抑制できる利点がある。
【００３６】
次に、図７（ａ）及び（ｂ）を参照しながら、本実施形態に係る薄膜形成方法に用いることが可能なターゲットの変形例を説明する。図７は、ターゲット３の変形例であるターゲット１３の平面図である。
【００３７】
図７（ａ）に示すように、ターゲット１３は、第１ターゲット部材９１ａと、所定の直径を有する円状に前記第１ターゲット部材の中に配置されている前記第２ターゲット部材９２ａとを有している。より具体的には、ターゲット１３は、Ａｌ等で構成された第１ターゲット部材９１ａと、平面的に見て各々が点状に形成され、且つＮｄ等で構成された複数の第２ターゲット部材９２ａとを備えて構成されており、ターゲット３と同様に、第１ターゲット部材９１ａ及び第２ターゲット部材９２ａの夫々の高さの違い応じて形成された段差部を有している。第２ターゲット部材９２ａは、平面的に見た場合の直径φが１．０ｍｍ以内である。複数の第２ターゲット部材９２ａ相互の間隔Ｄは２．０ｃｍであるほうが好ましい。
【００３８】
このようなターゲット１３を用いて上述の薄膜形成方法を実行した場合でも、ターゲット３を用いた場合と同様に、Ａｌ薄膜及びＡｌ／Ｎｄ合金薄膜を形成し分けることが可能である。
【００３９】
次に、図７（ｂ）に示すように、第２ターゲット部材９２ｂは、平面視で図中Ｘ方向及びＹ方向に直交する所定の幅を有する直線状に第１ターゲット部材９１ｂの中に配置されていてもよい。これにより、通常のターゲット部材に対し、複雑な作成方法を用いることなく第１ターゲット部材９１ｂ及び第２ターゲット部材９２ｂを形成可能である。したがって、生産性を落とすことなく薄膜を形成することが可能となる。加えて、図中Ｘ方向及びＹ方向に延びる第２ターゲット部材９２ｂのうちＸ方向及びｙ方向に延びる部分が相互に重なる部分、即ち相互に直交する箇所は、所定の大きさであればよい。これにより、均一に第２薄膜を形成することが可能になる。
【００４０】
このようにターゲット１３は、図２に示す交差領域Ｃが設けられていなくてもよい。より具体的には、例えば、第２ターゲット部材９２ｂが第１ターゲット部材９１ｂに重なり、第１ターゲット部材９１ｂに埋め込まれていてもよい。このような第１ターゲット部材９１ｂ及び第２ターゲット部材９２ｂの配置関係によれば、ターゲット１３を作成するのがより簡単になる。尚、このような配置においても、第１ターゲット部材９１ｂ及び第２ターゲット部材９２ｂの夫々の表面の位置の違いに応じた段差部は確保されている。
【００４１】
＜２：多層構造体の製造方法＞
次に、図８乃至図１３を参照しながら、本実施形態に係る多層構造体の製造方法を説明する。以下では、多層構造体の一例として液晶装置を例に挙げる。図８は、本実施形態に係る液晶装置の平面図である。図９は、図８のＩＸ−ＩＸ´断面図である。図１０は、液晶装置の画像表示領域における回路図である。図１１は、画素部の構成を詳細に示した平面図である。図１２は、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ´断面図である。図１３は、液晶装置の製造方法の主要な工程を順に示したフローチャートである。
【００４２】
図８及び図９を参照しながら、液晶装置５００の具体的構成を説明する。
【００４３】
図８及び図９において、液晶装置５００では、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが対向配置されている。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間に液晶層５０が封入されており、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とは、複数の画素が配置された画像表示領域１０ａの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材５２により相互に接着されている。
【００４４】
シール材５２は、両基板を貼り合わせるための、例えば紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてＴＦＴアレイ基板１０上に塗布された後、紫外線照射、加熱等により硬化させられたものである。シール材５２中には、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間隔（基板間ギャップ）を所定値とするためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材が散布されている。したがって、液晶装置５００は、例えば、ヘッドアップディスプレイのライトバルブ用として小型で拡大表示を行うのに適している。
【００４５】
シール材５２が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域１０ａの額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜５３が、対向基板２０側に設けられている。但し、このような額縁遮光膜５３の一部又は全部は、ＴＦＴアレイ基板１０側に内蔵遮光膜として設けられていてもよい。
【００４６】
画像表示領域１０ａの周辺に広がる周辺領域のうち、シール材５２が配置されたシール領域の外側に位置する領域には、データ線駆動回路１０１及び外部回路接続端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って設けられている。この一辺に沿ったシール領域よりも内側に、サンプリング回路１７が額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。走査線駆動回路１０４は、この一辺に隣接する２辺に沿い、且つ、前記額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。
【００４７】
ＴＦＴアレイ基板１０上には、対向基板２０の４つのコーナー部に対向する領域に、両基板間を上下導通材１０７で接続するための上下導通端子１０６が配置されている。これら上下導通端子１０６により、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的な導通をとることができる。ＴＦＴアレイ基板１０上には、外部回接続端子１０２と、データ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４、上下導通端子１０６等とを電気的に接続するための引回配線９０が形成されている。
【００４８】
図９において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、画素スイッチング用のＴＦＴや走査線、データ線等の配線が形成された後の画素電極９ａ上に、図示しない配向膜が形成されている。他方、対向基板２０上には、対向電極２１の他、格子状又はストライプ状の遮光膜２３、更には最上層部分に図示しない配向膜が形成されている。また、液晶層５０は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなり、これら一対の配向膜間で、所定の配向状態をとる。
【００４９】
尚、図８及び図９に示したＴＦＴアレイ基板１０上には、これらのデータ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４等に加えて、複数のデータ線に所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して各々供給するプリチャージ回路、製造途中や出荷時の当該電気光学装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等が形成されていてもよい。
【００５０】
次に、図１０を参照して、液晶装置５００の回路構成及び動作について説明する。
【００５１】
図１０において、液晶装置５００の画像表示領域１０ａを構成するマトリクス状に形成された複数の画素には夫々、画素電極９ａと当該画素電極９ａに印加される電圧をスイッチング制御するための画素スイッチング用素子であるＴＦＴ３０とが形成されており、画像信号が供給されるデータ線６ａが当該ＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎは、この順に線順次に供給されても構わないし、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給されてもよい。
【００５２】
ＴＦＴ３０のゲートにゲート電極３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線１１ａ及びゲート電極３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、・・・、Ｇｍを、この順に線順次で印加するように液晶装置５００は構成されている。画素電極９ａは、ＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ３０を一定期間だけそのスイッチを閉じることにより、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎが所定のタイミングで書き込まれる。
【００５３】
液晶に画素電極９ａを介して書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎは、対向基板２０に形成された対向電極２１との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能とする。ノーマリーホワイトモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が減少し、ノーマリーブラックモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が増加され、全体として液晶装置５００からは画像信号に応じたコントラストをもつ光が出射する。
【００５４】
ここで保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極９ａと対向電極２１との間に形成される液晶容量と並列に保持容量７０が付加されている。保持容量７０は、走査線１１ａに並んで設けられ、固定電位側容量電極を含むとともに定電位に固定された容量電極３００を含んでいる。
【００５５】
次に、図１１乃至図１２を参照しながら、液晶装置５００における画素部の具体的な構成を詳細に説明する。図１１は、データ線、走査線、画素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図である。図１２は、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ´断面図である。尚、図１１及び図１２においては、各層・各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、該各層・各部材ごとに縮尺を異ならしめてある。
【００５６】
図１１において、液晶装置５００のＴＦＴアレイ基板１０上には、Ｘ方向及びＹ方向に対してマトリクス状に複数の透明な画素電極９ａ（点線部９ａ´により輪郭が示されている）が設けられており、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３ａが設けられている。
【００５７】
半導体層１ａのうち図１１中右上がりの斜線領域で示したチャネル領域１ａ´に対向するように走査線３ａが配置されている。このように、走査線３ａとデータ線６ａとが交差する個所の夫々には画素スイッチング用のＴＦＴ３０が設けられている。
【００５８】
データ線６ａは、その上面が平坦化された第２層間絶縁膜４２を下地として形成された下地膜４２ａａ上に形成されており、コンタクトホール８１を介してＴＦＴ３０の高濃度ソース領域に接続されている。データ線６ａ及びコンタクトホール８１内部は、例えば、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｃｕ等のＡｌ（アルミニウム）含有材料、又は、Ａｌ単体から構成されたＡｌ層と、Ａｌ／Ｎｄ合金層或いはＴｉＮ層等との多層膜からなる。データ線６ａは、ＴＦＴ３０を遮光する機能を有している。尚、本実施形態では、上述の薄膜形成方法を、多層構造を有するデータ線６ａを形成する形成方法に応用可能である。
【００５９】
蓄積容量７０は、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容量電極７１と、固定電位側容量電極としての上部容量電極３００の一部とが、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。
【００６０】
図１１及び図１２に示すように、上部容量電極３００は、例えば金属又は合金を含む上側遮光膜（内蔵遮光膜）としてＴＦＴ３０の上側に設けられている。上部容量電極３００は、固定電位側容量電極としても機能する。上部容量電極３００は、例えば、Ａｌ層と、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）、等の金属のうちの少なくとも一つとＡｌとの合金薄膜からなる多層構造を有ししている。即ち、上部容量電極３００を形成する工程においても、データ線６ａと同様に、上述の薄膜形成方法を用いることが可能である。
【００６１】
下部容量電極７１は、例えば導電性のポリシリコン膜や、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ａｌ等の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等からなり画素電位側容量電極として機能する。下部容量電極７１を形成する工程にも、データ線６ａ、及び上部容量電極３００と同様に、上述の薄膜形成方法を用いることが可能である。
【００６２】
下部容量電極７１は、画素電位側容量電極としての機能の他、上側遮光膜としての上部容量電極３００とＴＦＴ３０との間に配置される、光吸収層或いは上側遮光膜の他の例としての機能を持ち、更に、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持つ。
【００６３】
容量電極としての下部容量電極７１と上部容量電極３００との間に配置される誘電体膜７５は、例えば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。
【００６４】
上部容量電極３００は、画素電極９ａが配置された画像表示領域１０ａからその周囲に延びており、定電位源と電気的に接続されて固定電位とされる。
【００６５】
ＴＦＴ３０の下側には、下地絶縁膜１２が形成さされている。下側遮光膜１１ａは、ＴＦＴアレイ基板１０上に形成された、下地絶縁膜１２０に形成されている。下側遮光膜１１ａは、下地絶縁膜１２及び１２０間に平面的に見て格子状に設けられており、ＴＦＴアレイ基板１０側から装置内に入射する戻り光からＴＦＴ３０のチャネル領域１ａ´及びその周辺を遮光する。下側遮光膜１１ａは、上部容量電極３００と同様に、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ａｌ等の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等からなる。
【００６６】
下地絶縁層１２は、下側遮光膜１１ａからＴＦＴ３０を層間絶縁する機能の他、ＴＦＴアレイ基板１０の全面に形成されることにより、ＴＦＴアレイ基板１０の表面の研磨時における荒れや、洗浄後に残る汚れ等で画素スイッチング用ＴＦＴ３０の特性の劣化を防止する機能を有する。画素電極９ａは、下部容量電極７１を中継することにより、コンタクトホール８３及び８５を介して半導体層１ａのうち高濃度ドレイン領域１ｅに電気的に接続されている。
【００６７】
下地絶縁膜１２は、下地絶縁膜１２０がＳｉＯ２、或いはガラス等の絶縁膜で構成されている場合、これら絶縁膜より熱伝導率が高いＳｉＮからなる熱伝導膜１２ａと、絶縁膜１２ｂとを有している。熱伝導膜１２ａによれば、下地絶縁膜１２上に形成されるＴＦＴ３０に半導体層１ａを形成するためにレーザ照射等の結晶化手段を用いてポリシリコン等の半導体膜を結晶化する際に、レーザ照射によって発生した熱を熱伝導膜１２ａを介して逃がすことができる。加えて、熱勾配を緩和できる。したがって、下側遮光膜１１ａ及び下地絶縁膜１２０の界面に作用する熱応力を低減することができ、これら膜に生じる膜はがれ等の不具合を低減することが可能である。下側遮光膜１１ａ、及び熱伝導膜１２ａを備えた下地絶縁膜１２によれば、膜はがれが低減された信頼性の高い液晶装置を提供できる。
【００６８】
図１１及び図１２に示すように、液晶装置５００は、透明なＴＦＴアレイ基板１０と、これに対向配置される透明な対向基板２０とを備えている。ＴＦＴアレイ基板１０は、例えば石英基板、ガラス基板、シリコン基板からなり、対向基板２０は、例えばガラス基板や石英基板からなる。
【００６９】
ＴＦＴアレイ基板１０には、画素電極９ａが設けられており、その上側には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜１６が設けられている。例えば、画素電極９ａはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜などの透明導電性膜からなり、配向膜１６は、ポリイミド膜などの有機膜からなる。
【００７０】
対向基板２０には、その全面に渡って対向電極２１が設けられており、その下側には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜２２が設けられている。対向電極２１は例えば、ＩＴＯ膜などの透明導電性膜からなる。配向膜２２は、ポリイミド膜などの有機膜からなる。
【００７１】
対向基板２０には、格子状又はストライプ状の遮光膜を設けるようにしてもよい。このような構成を採ることで、上部容量電極３００として設けられた上側遮光膜と併せ、ＴＦＴアレイ基板１０側からの入射光のチャネル領域１ａ´ないしその周辺への侵入を阻止するのをより確実に阻止することができる。
【００７２】
このように構成され、画素電極９ａと対向電極２１とが対面するように配置されたＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間には、液晶層５０が形成される。液晶層５０は、画素電極９ａからの電界が印加されていない状態で配向膜１６及び２２により所定の配向状態をとる。
【００７３】
図１１において、画素スイッチング用ＴＦＴ３０は、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有しており、ゲート電極３ａ２、走査線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´、走査線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２ａ、低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃ、高濃度ソース領域１ｄ並びに高濃度ドレイン領域１ｅを備えている。低濃度ソース領域１ｂ、低濃度ドレイン領域１ｃ、高濃度ソース領域１ｄ及び高濃度ドレイン領域１ｅは、半導体層１ａの不純物領域を構成しており、チャネル領域１ａ´の両側にミラー対称に形成されている。
【００７４】
ゲート電極３ａ２は、ポリシリコン膜等の導電膜や、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ａｌ等の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等によって形成されており、低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃに重ならないように絶縁膜２を介してチャネル領域１ａ´上に設けられている。したがって、ＴＦＴ３０では、高濃度ソース領域１ｄ及び高濃度ドレイン領域１ｅとゲート電極３ａ２とのオフセットが十分に確保されている。
【００７５】
尚、ゲート電極３ａ２の縁は、平面的に見て低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃとチャネル領域１ａ´との境界に重なっており、低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃと、ゲート電極３ａ２との間に生じる寄生容量が低減されている。これにより、ＴＦＴ３０トランジスタの高速動作が可能となり、液晶装置５００の表示性能が高められている。
【００７６】
加えて、液晶装置５００では、ゲート電極３ａ２上にＴＦＴ３０を覆うように形成された上部容量電極３００によって、ゲート電極３ａ２のみによって遮光する場合に比べて効果的に低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃを遮光できる。
【００７７】
このように、液晶装置５００によれば、光リーク電流が低減されたＴＦＴ３０を用いて、フリッカ等の画像表示を行う際に発生する不具合を低減でき、高品位で画像を表示できる。加えて、ＴＦＴ３０は、ＬＤＤ構造を有しているため、ＴＦＴ３０の非動作時において低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃに流れるオフ電流が低減され、且つＴＦＴ３０の動作時に流れるオン電流の低下が抑制されている。よって、液晶装置５００によれば、ＬＤＤ構造の利点及び光リーク電流が殆ど流れないことを利用して高品位で画像を表示できる。
【００７８】
下側遮光膜１１ａ上には、高濃度ソース領域１ｄへ通じるコンタクトホール８１及び高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８３が各々開孔された第１層間絶縁膜４１が形成されている。第１層間絶縁膜４１上には下部容量電極７１及び上部容量電極３００が形成されており、これらの上には、コンタクトホール８１及び８５が各々開孔された第２層間絶縁膜４２が形成されている。
【００７９】
本実施形態における第２層間絶縁膜４２は、例えばアクリル樹脂膜からなり、加熱による流動化状態を経ることによって上面が平坦化されている。即ち、その成膜時の上面には、下層側の蓄積容量７０やＴＦＴ３０、走査線３ａ、更には下地遮光膜１１ａの存在によって段差が生じているが、一旦流動化されることで、上面は段差による凹凸が均された状態となっている。尚、上部容量電極３００が、Ａｌ薄膜及びＡｌ／ＮＤ合金薄膜を含む多層構造を有している場合には、下地絶縁膜４２を流動化させる際の熱によって、上部容量電極３００のＡｌ薄膜部分が劣化することを低減できる。
【００８０】
更に、データ線６ａの上から第２層間絶縁膜４２の全面を覆うように、コンタクトホール８５が形成された第３層間絶縁膜４３が、例えばアクリル樹脂膜により形成されている。画素電極９ａ及び配向膜１６は、第３層間絶縁膜４３の上面に設けられている。
【００８１】
次に、図１３及び図１４を参照しながら、液晶装置５００を製造する製造方法を主要な工程を順に説明する。図１３は、液晶装置の製造方法を主要な工程を順に示したフローチャートである。図１４は、上部容量電極３００の構成を示した断面図である。
【００８２】
図１３及び図１４に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０上に誘電体膜７５までが形成された構造体を、上述のスパッタ装置１内に搬入し、ターゲット３を用いて順にＡｌ／Ｎｄ合金薄膜３００ａ、Ａｌ薄膜３００ｂ、及びＡｌ／Ｎｄ合金薄膜３００ａを順に形成する。
【００８３】
より具体的には、先ず、スパッタ装置１において、制御装置１００の制御下でスパッタ条件Ａ（図５参照）を選択する（ステップＳ１０）。次に、スパッタ条件Ａ下で、誘電体膜７５上にＡｌ／Ｎｄ合金薄膜３００ａを形成する（ステップＳ２０）。次に、制御装置１００の制御下で、スパッタ条件Ｂを選択する（ステップＳ３０）。次に、スパッタ条件Ｂ（図５参照）下で、Ａｌ／Ｎｄ合金薄膜３００ａ上にＡｌ薄膜３００ａを形成する（ステップＳ４０）。次に、制御装置１００の制御下でスパッタ条件Ａ（図５参照）を選択する（ステップＳ５０）。次に、スパッタ条件Ａ下で、Ａｌ薄膜３００ａ上にＡｌ／Ｎｄ合金薄膜３００ａを形成する（ステップＳ６０）。このようにステップＳ１０乃至ステップＳ６０までの工程が、同一のスパッタ装置１において、同一のターゲット３を用いて実行されるため、相互に異なる層を別のターゲットを用いて上部容量電極３００を形成する場合に比べて、液晶装置５００の生産効率を高めることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明に係る薄膜形成方法を実行可能なスパッタ装置の概略構成を示した構成図である。
【図２】ターゲットの構成を示した平面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ´断面図である。
【図４】本実施形態に係る薄膜形成方法の主要な工程を順に示したフローチャートである。
【図５】相互に異なるスパッタ条件で叩き出される原子を概念的に示した概念図である。
【図６】多層構造を有する薄膜の断面構造を図式的に示した図式的断面図である。
【図７】ターゲットの変形例の平面図である。
【図８】本実施形態に係る液晶装置の平面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ´断面図である。
【図１０】液晶装置の画像表示領域における回路図である。
【図１１】画素部の構成を詳細に示した平面図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ´断面図である。
【図１３】液晶装置の製造方法の主要な工程を順に示したフローチャートである。
【図１４】上部容量電極の構成を示した断面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１・・・スパッタ装置、２・・・チャンバ、３，３ａ・・・ターゲット、５・・・カソードユニット、１４・・・クライオポンプ、３００・・・上部容量電極、８ａ，３００ａ・・・Ａｌ／Ｎｄ合金薄膜、８ｂ，３００ｂ・・・Ａｌ薄膜
【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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