JP2003209253A - 基板装置及びその製造方法並びに電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＴＦＴにおける半導体層中のダングリングボ
ンドについて、その除去ないし終端を好適に実現する。 【解決手段】 本発明に係るＴＦＴは、基板（２００）
上に形成された、ソース領域、チャネル領域及びドレイ
ン領域を含む半導体層（２０２）と、少なくとも前記チ
ャネル領域における前記半導体層上に形成されたゲート
絶縁膜（２０４）と、該ゲート絶縁膜上に形成されたゲ
ート電極膜（２０６）とを備えており、前記半導体層中
に重水素を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜トランジスタ
（以下適宜、「ＴＦＴ（Thin Film Transistor）」と称
す。）が形成されたＴＦＴアレイ基板装置や半導体基板
装置等の基板装置及びその製造方法、そのような基板装
置を備えた液晶装置等の電気光学装置並びに電子機器の
技術分野に属する。

【０００２】

【背景技術】この種の基板装置は例えば、石英基板等の
基板上に、ソース領域、ドレイン領域及びチャネル領域
を含むポリシリコン膜等又はアモルファスシリコン等の
半導体膜を備える。この半導体膜表面には、ドライ酸化
又はウェット酸化による熱酸化膜等、ＨＴＯ（高温酸
化）膜、ＴＥＯＳ（テトラ・エチル・オルソ・シリケー
ト）膜、若しくはプラズマ酸化膜からゲート絶縁膜が形
成される。更に、このゲート絶縁膜上にゲート電極膜が
形成されることにより、基板上にＴＦＴが構築される。
かかるＴＦＴは、例えば液晶装置等の電気光学装置の画
像表示領域内における各画素に作り込まれることによ
り、ＴＦＴアレイ基板装置における画素スイッチング用
素子として用いられる。或いは、該画像表示領域の周囲
における周辺領域に作り込まれることにより、該基板装
置の駆動回路の一部としても用いられる。

【０００３】そして、画像表示領域内には、キャリアが
電子であるためにキャリア移動度に優れた、即ちスイッ
チング特性に優れたＮチャネル型ＴＦＴが作り込まれる
のが一般的であり、周辺領域には、このようなＮチャネル
型ＴＦＴとＰチャネル型ＴＦＴとを一組としてなると共
に駆動電流が微小で済む等の長所を有するＣＭＯＳ型
（相補型）ＴＦＴが作り込まれるのが一般的である。

【０００４】このように画像表示領域や周辺領域にＴＦ
Ｔが作り込まれた基板装置は、ＴＦＴアクティブマトリ
クス駆動方式の液晶装置等を初めとする各種電気光学装
置に広く用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の基
板装置については、高性能な電気特性、あるいは高信頼
性を達成することが一般的な課題として常に認識されて
いる。とりわけ、該基板装置を構成する前記ＴＦＴにお
いては、リーク電流特性、界面準位密度、ホットキャリ
ア耐性等について、より高性能で高信頼性（すなわち、
リーク電流及び界面準位密度はより低く、ホットキャリ
ア耐性はより高く、等）を有するように、という要求が
常にある。また、そのような良好なトランジスタ特性を
長期に亘って維持するという要請も当然にある。

【０００６】このような要請を満たすためには特に、半
導体層中の結晶粒界や、該半導体層と前記ゲート絶縁膜
との界面等で発生するダングリングボンドの好適な処
理、すなわちその除去、ないしはその終端等を効果的に
行うことが、重要な要素技術の一つとなる。というの
も、このダングリングボンドが存在すると、それに起因
するトラップ準位が生成されることによって、ＴＦＴに
おけるオン・オフ電流特性等に悪影響を与えるからであ
る。

【０００７】この点、従来においても、例えば特開２０
００−１５０８９０号公報等において、このダングリン
グボンドの好適な処理を実現する技術が開示されてい
る。ちなみに、この公報においては、半導体層形成済み
の基板装置に対して、適当な熱処理を実施することによ
り、該半導体層中に残るダングリングボンドを除去する
ことが提案されている。また、これとは別に、半導体層
中に水素を導入することで、半導体層等の中で珪素と水
素との結合（すなわち、Ｓｉ−Ｈ結合等）等を形成する
ことにより、ダングリングボンドを終端させる方法も提
案されていた。

【０００８】しかしながら、これらの方法によれば確か
に相応の作用効果が望めるものの、上述した高特性に対
する一般的要請という観点からして、現状においても、
より効果的にダングリングボンドの除去ないし終端を実
現する方法が要求されているといえる。これを裏付ける
事実として、例えば、上述の水素導入による方法では問
題点が顕在化している。すなわち、上記Ｓｉ−Ｈ結合に
おいては、当該結合から水素が離脱しやすいという難点
があるのである。この離脱は、例えば、ＴＦＴのチャネ
ル抵抗により発生する熱等に起因する。そして、このよ
うな離脱が生じると、結局、ダングリングボンドが復活
することになるから、例えばＴＦＴにおけるスレッショ
ルド電圧Ｖｔｈの上昇等を招くことになる。

【０００９】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、ダングリングボンドの好適な処理が実現され
た半導体層を備える基板装置及びその製造方法並びに電
気光学装置及び電子機器を提供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の基板装置は、上
記課題を解決するため、基板と、該基板上に形成されて
おりソース領域、チャネル領域及びドレイン領域を含む
半導体層と、少なくとも前記チャネル領域における前記
半導体層の上又は下の少なくとも一方に形成されたゲー
ト絶縁膜と、該ゲート絶縁膜を前記半導体層と挟むよう
に形成されたゲート電極膜とを備えており、前記半導体
層中に重水素を含む。

【００１１】本発明の基板装置によれば、半導体層中に
重水素（以下、単に「Ｄ」と略称することがある。）が
含まれることにより、ダングリングボンドの終端を、こ
の重水素により実現することが可能となる。すなわち、
従来において、ダングリングボンドは、水素を導入する
ことによってＳｉ−Ｈ結合等で終端されていたところ、
本発明では、これをＳｉ−Ｄ結合等で終端することが可
能となる。ここで、後者の場合の結合エネルギは、前者
の場合の結合エネルギよりも大きい。具体的には例え
ば、Ｓｉ−Ｈの結合エネルギは３．０１ｅＶであるのに
対し、Ｓｉ−Ｄの結合エネルギは３．９８ｅＶとなる。
このことから、Ｓｉ−Ｄ結合におけるＤは、Ｓｉ−Ｈ結
合におけるＨよりも、その離脱が一般に生起しにくくな
るのである。

【００１２】したがって、本発明によれば、一旦終端さ
れたダングリングボンドは、そのままの状態を長期にわ
たって維持することが可能となるから、ＴＦＴのスレッ
ショルド電圧Ｖｔｈの上昇を招く可能性を減少し、ホッ
トキャリア耐性の向上を見込めることになる、等、その
特性向上に資することになる。そして、そのような良好
な特性を、長期にわたって維持することも可能となる。

【００１３】なお、上記では、具体的な結合態様とし
て、Ｓｉ−Ｄ結合のみについて言及したが、実際の半導
体層中においては、より複雑に、種々の態様が混在して
いると考えるのが、むしろ一般的である。例えば、半導
体層中に対する水分の混入により、酸素が供給される
と、上記Ｓｉ−Ｄ結合のほか、Ｓｉ−ＯＤ等の結合も生
じることが考えられる。この場合、ダングリングボンド
は、ＯＤ基で終端されることになるが、その結合エネル
ギは４．０６ｅＶであるから、やはりＳｉ−Ｈの結合エ
ネルギよりは大きい。このように、本発明に係る半導体
層中においては、種々の結合態様がとられうることにな
るが、一般に、重水素Ｄを絡ませることでダングリング
ボンドを終端することによれば、水素Ｈを絡ませること
によるそれよりも、結合エネルギは大きいと推測され
る。これは、重水素の方が水素よりも中性子一つ分、大
きい質量を有することに起因するものと考えられる。

【００１４】いずれにしても、半導体層中に重水素が含
まれる構成をとるのであれば、それが本発明の範囲内に
あることに変わりはない。

【００１５】なお、本発明は、上述した基板装置が具体
的にどのような装置に適用されるかについて、特に限定
されるものではないが、好ましくは例えば、液晶装置を
構成するＴＦＴアレイ基板等に適用されて好適である。

【００１６】この点、ダングリングボンドの終端がより
確実になされるということは、ＴＦＴにおけるゲート絶
縁膜と半導体層との界面特性の向上も当然に見込めるこ
とになるが、このことは、トンネル電流ストレス下での
トラップ生成に対しても、同様な効果が期待されること
を意味する。すなわち例えば、ＥＥＰＲＯＭ等において
見られる、酸化膜中のトラップ生成は水素に起因してい
ると考えられているから、これを本発明に係る重水素で
置換することによれば、当該酸化膜中においてトラップ
生成を低減することが可能となるのである。したがっ
て、本発明に係る基板装置は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ等
に対しても、好適に適用することが可能である。

【００１７】また、本発明に係る基板装置では、既に述
べているように、前記半導体層、前記ゲート絶縁膜及び
前記ゲート電極膜に加え、その他必要な構成を備えれ
ば、ＴＦＴを構成することが可能となるが、本発明は、
このＴＦＴの具体的態様について特に限定されるもので
はない。

【００１８】例えば、本発明に係る構成によれば、基板
上に、下から順に半導体層、ゲート絶縁膜及びゲート電
極膜という構成となる、いわゆるトップゲート型のＴＦ
Ｔを形成することが可能である。また、これとは逆に、
下から順にゲート電極膜、ゲート絶縁膜及び半導体層と
いう構成となる、いわゆるボトムゲート型のＴＦＴを形
成することも可能である。

【００１９】本発明の基板装置の一態様では、前記半導
体層中に加えて、又は代えて、前記半導体層及び前記ゲ
ート絶縁膜の界面及びその近傍にも重水素を含む。

【００２０】この態様によれば、半導体層中に加えて、
又は代えて、半導体層及びゲート絶縁膜の界面及びその
近傍においても重水素が含まれることになるから、当該
界面におけるダングリングボンドについても、上述した
作用効果が発揮されることになる。したがって、ＴＦＴ
の特性をより好適に維持することが可能となる。

【００２１】本発明の基板装置の他の態様では、前記半
導体層は、低温若しくは高温ポリシリコン膜又はアモル
ファスシリコン膜からなる。

【００２２】この態様によれば、基板上には、低温ポリ
シリコンＴＦＴ又は高温ポリシリコンＴＦＴ、あるいは
アモルファスシリコンＴＦＴが構築されるが、ポリシリ
コン膜又はアモルファスシリコン膜中に重水素が含まれ
ることにより、このようなＴＦＴにおけるトランジスタ
特性の劣化を効果的に防ぐことができ、ポリシリコンＴ
ＦＴ又はアモルファスシリコンＴＦＴを備えてなる基板
装置を長寿命化等できる。

【００２３】本発明の基板装置の他の態様では、前記基
板上には、前記半導体層、前記ゲート絶縁膜及び前記ゲ
ート電極膜からなる薄膜トランジスタがアレイ状に複数
配列されている。

【００２４】この態様によれば、例えばＴＦＴ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好
適に用いられるＴＦＴアレイ基板装置を構築できる。

【００２５】この態様では特に、前記アレイ状に複数配
列された薄膜トランジスタは夫々、Ｎチャネル型であり
且つ前記基板上の画像表示領域において画素スイッチン
グ用に画素毎に設けられている構成とするとよい。

【００２６】このような構成によれば、画素スイッチン
グ用のＴＦＴとしては、電子がキャリアであるため、キ
ャリア移動度に優れたＮチャネル型ＴＦＴから構築でき
る。同時に、周辺回路については、このＮチャネル型Ｔ
ＦＴと同一プロセスで同時形成可能なＮチャネル型ＴＦ
Ｔに加えて前述の如きＰチャネル型ＴＦＴを含んでなる
ＣＭＯＳ型ＴＦＴから構築できる。従って装置全体とし
て、優れた特性のトランジスタを備えてなると共に寿命
の長い基板装置を実現できる。

【００２７】本発明の基板装置の他の態様では、前記ゲ
ート絶縁膜及び前記ゲート電極膜は、前記半導体層の上
下両側に形成されている。

【００２８】この態様によれば、半導体層の上下両側に
ゲート絶縁膜を備える形態、すなわち二重のゲート絶縁
膜と、これに加えて備えられる二重のゲート電極を有す
る、いわゆるダブルゲート構造を有する薄膜トランジス
タを形成することが可能となる。このような形態によれ
ば、一般に、薄膜トランジスタの特性が向上することが
知られているが、このようなものであっても、半導体層
中に重水素が含まれている限り、上述の作用効果が略同
様に発揮されることに変わりはなく、また、本発明の範
囲内にあることに変わりはない。

【００２９】本発明の基板装置の他の態様では、前記ゲ
ート電極膜中は、導電性のシリコン膜からなると共に重
水素を含む。

【００３０】この態様によれば、ゲート電極膜中におい
ても、重水素が含まれることになるから、薄膜トランジ
スタの特性を、更に好適に維持することが可能となる。

【００３１】本発明の電気光学装置は、上記課題を解決
するために、上述した本発明の基板装置（その各種態様
も含む）を備える。

【００３２】本発明の電気光学装置によれば、上述した
本発明の基板装置を備えて構成されているので、長期に
亘って安定した性能を保持し得る長寿命の基板装置を実
現できる。

【００３３】本発明の電気光学装置の他の態様では、前
記基板装置に対向配置された対向基板と、前記基板装置
と前記対向基板との間に挟持された電気光学物質とを備
える。

【００３４】この態様によれば、例えば液晶等の電気光
学物質が一対の基板装置及び対向基板間に挟持されてな
る、液晶装置等の電気光学装置を実現できる。

【００３５】本発明の電子機器は、上記課題を解決する
ために、上述した本発明の基板装置（その各種態様も含
む）を具備してなる。

【００３６】この態様によれば、上述した本発明の基板
装置を具備してなるので、高性能で長寿命の電気光学装
置を表示部として有する、投射型表示装置或いはプロジ
ェクタ、液晶テレビ、パソコンやモバイル或いは携帯端
末のモニター部、ページャ、携帯電話の表示部、カメラ
のファインダ部などの各種電子機器を実現できる。

【００３７】本発明の基板装置の製造方法は、基板上
に、半導体層を形成する工程と、該半導体層上にゲート
絶縁膜を形成する工程と、少なくとも前記半導体層の中
に重水素を含ましめる重水素導入工程とを含む。

【００３８】本発明の基板装置の製造方法によれば、上
述の本発明の基板装置を、比較的容易に製造することが
可能となる。

【００３９】なお、本発明は、重水素導入工程を実施す
るタイミングを、ゲート絶縁膜を形成する工程の前とす
るか、又は後とするかについて、基本的に限定されるも
のではない。ただし、後で述べるように、一定の場合に
おいては、ゲート絶縁膜を形成した後にはじめて、重水
素導入工程を実施する方が、より好ましくはある。

【００４０】本発明の基板装置の製造方法の一態様で
は、ゲート絶縁膜を形成する工程は、ドライ酸化又はウ
ェット酸化を経て酸化膜を形成する工程、ＣＶＤ法を利
用してＴＥＯＳ膜又はＨＴＯ膜を形成する工程及びプラ
ズマを利用して酸化膜を形成する工程のいずれか少なく
とも一つを含む。

【００４１】本態様によれば、ゲート絶縁膜が好適に形
成されることとなる。なお、「いずれか少なくとも一つ
を含む」であるから、例えば場合によっては、ドライ酸
化を経て熱酸化膜を形成した後、その上にプラズマ酸化
膜を形成する、という場合も、本態様の範囲内に含まれ
る。

【００４２】本発明の基板装置の製造方法の他の態様で
は、前記ゲート絶縁膜を形成する工程は、前記半導体層
を熱酸化する工程を含むとともに、前記ゲート絶縁膜は
前記熱酸化する工程の結果得られる酸化膜からなり、前
記重水素導入工程は、前記ゲート絶縁膜を形成する工程
の後に実施される。

【００４３】この態様によれば、ゲート絶縁膜は、半導
体層を熱酸化した結果得られる酸化膜からなるため、該
酸化膜の形成工程時において、半導体層及び基板は、通
常、例えば８００℃程度ないしそれ以上の高温環境下に
曝されることになる。ここでもし、ゲート絶縁膜の形成
前に、上述のような重水素導入工程を実施する場合を考
えると、該工程により生成されたＳｉ−Ｄ結合等は、そ
の後実施されるゲート絶縁膜形成工程に伴う上記高温環
境下に曝される結果となる。したがって、この場合、せ
っかく生成されたＳｉ−Ｄ結合等が、当該高温環境下に
おいて切断されるおそれがあることになる。

【００４４】しかるに、本態様では、上記ゲート絶縁膜
の形成後に、重水素導入工程を実施することにより、上
述のような不都合を被るおそれがない。すなわち、一旦
生成されたＳｉ−Ｄ結合等は、基板装置の出荷段階に至
るまで、これを維持することが可能となるのである。

【００４５】なお、上述のような事情によるダングリン
グボンド終端の解消（すなわち、Ｓｉ−Ｄ結合等の切
断）は、該ダングリングボンドが水素により終端されて
いる場合において、より深刻に観察されるものと考えら
れる。というのも、上述したように、水素が絡む結合
（例えば、Ｓｉ−Ｈ結合等）は、本発明に係る重水素が
絡む結合に比べて、結合エネルギが小さいからである。

【００４６】この点、上述したように、本発明において
は、重水素導入工程を実施した後に、ゲート絶縁膜形成
工程を実施してもよいのであるから、いま述べたような
事情は、本発明にとってより有利に作用することにな
る。つまり、本発明において、重水素導入工程をゲート
絶縁膜形成工程の後に実施するとしても、従来に比べ
て、前述のようなダングリングボンド終端の解消が生じ
る可能性は小さいと言える。

【００４７】本発明の基板装置の製造方法の他の態様で
は、前記重水素導入工程は、重水素を含む環境中におけ
るアニール処理、重水素プラズマを利用する処理、重水
素を含むシンター処理及び重水素イオンを注入する処理
のうち少なくとも一つにより行われる。

【００４８】この態様によれば、比較的容易に、また、
特段の設備投資をすることなく（すなわち安価に）、半
導体層中に重水素を含ましめることが可能となる。な
お、上記アニール処理では、好適には、既存のファーネ
ス（拡散炉）等を用いることにより、当該処理を実施す
ることが可能となる。

【００４９】本発明のこのような作用及び他の利得は次
に説明する実施の形態から明らかにされる。

【００５０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００５１】（基板装置の実施形態）先ず基板装置の製
造方法及び構成について図１及び図２を参照して説明す
る。図１は、本実施形態の製造方法を順を追って示す工
程図であり、工程毎のＴＦＴ付近における断面構造を示
している。図２は、図１の工程（４）における重水素導
入工程により、ポリシリコン膜と、該ポリシリコン膜及
び熱酸化シリコン膜の界面とに生じる結晶構造を示す模
式図である。

【００５２】図１において工程（１）では、石英基板２
００が用意され、工程(２)では、その上にポリシリコン
膜が形成された後、フォトリソグラフィ及びエッチング
により、ＴＦＴのソース領域、チャネル領域及びドレイ
ン領域を含む所定パターンの、本発明にいう半導体層の
一例たるポリシリコン膜２０２が形成される。このよう
なポリシリコン膜２０２としては、低温ポリシリコン膜
でもよいし、高温ポリシリコン膜、又はアモルファスシ
リコン膜でもよい。また、石英基板２００に代えて、プ
ラスチック基板や、ガラス基板等を用いてもよい。

【００５３】次に、工程(３)では、ドライ酸化により、
ポリシリコン膜２０２の表面に、本発明にいうゲート絶
縁膜の一例たる熱酸化シリコン膜２０４が形成される。

【００５４】次に、工程（４）では、ファーネス（拡散
炉）内にて、重水素原子を含む雰囲気中でアニール処理
することにより、上記ポリシリコン膜２０２中に重水素
を含ましめる（重水素導入工程の実施）。ちなみに、こ
のアニール処理によれば、自動的に、ポリシリコン膜２
０２と熱酸化シリコン膜２０４との界面２０３及びその
近傍にも重水素が含まれることになる。これにより、ポ
リシリコン膜２０２中、及び界面２０３におけるダング
リングボンドは、図２に示すように、重水素Ｄを絡ませ
た形、すなわちＳｉ−Ｄ結合やＳｉ−ＯＤ結合等で終端
されることになる。そして、このような結合は、従来に
おける水素Ｈを絡ませた結合よりも、その結合エネルギ
が大きいから、より切れにくい状態が現出されていると
いうことになる。

【００５５】なお、上述においては、重水素アニールを
実施することにより、ポリシリコン膜２０２中に重水素
を含ましめる形態となっていたが、本発明は、このよう
な形態に限定されるものではない。すなわち、この他、
上記に示した工程（4）以外の工程、また、重水素を導
入する方法として重水素プラズマを利用することによる
方法や、重水素を含むシンター処理又は重水素イオンを
注入する処理等により、上述のような構成を現出させて
もよい。

【００５６】ちなみに、本実施形態においては、上述の
ように、熱酸化シリコン膜２０４を形成した後に、重水
素を含ましめる工程を実施する形態であることにより、
次のような作用効果が奏される。すなわち、上記熱酸化
シリコン膜２０４を形成する工程では、通常、基板２０
０及びポリシリコン膜２０２は、例えば、８００℃程度
ないしそれ以上の高温環境下に曝されることになる。こ
こでもし、熱酸化シリコン膜２０４の形成前に、上述の
ような重水素導入工程を実施する場合を考えると、該工
程により生成されたＳｉ−Ｄ結合等は、その後実施され
る熱酸化シリコン膜２０４の形成工程に伴う上記高温環
境下に曝されることになる。したがって、この場合、せ
っかく生成されたＳｉ−Ｄ結合等が、高温環境下におい
て切断されるおそれがあることになる。

【００５７】しかるに、本実施形態では、上記熱酸化シ
リコン膜２０４の形成後に、重水素導入工程を実施する
ことにより、上述のような不都合を被るおそれがない。
すなわち、一旦生成されたＳｉ−Ｄ結合等は、基板装置
の出荷段階に至るまで維持することが可能となるのであ
る。

【００５８】ただし、本発明においては、ポリシリコン
膜２０２上に形成するゲート絶縁膜の形成方法として
は、上述したようなドライ酸化による方法の他、ウェッ
ト酸化による方法や、ＣＶＤ法を利用してＴＥＯＳ膜又
はＨＴＯ膜を形成する方法、あるいはプラズマを利用し
て酸化膜を形成する方法のいずれか少なくとも一つを含
むようにしてもよい。また、場合によっては、ドライ酸
化を経て熱酸化膜を形成した後、その上にプラズマ酸化
膜を形成する、という場合であってもよい。

【００５９】さて、上述のように重水素導入工程が終了
したら、その後、工程（５）では、熱酸化シリコン膜２
０４上に、導電性のポリシリコン膜等からなるゲート電
極２０６が形成される。更に、工程（６）では、ソース
領域にコンタクトホール２２１を介して接続されたソー
ス電極線２０８が、例えばＡｌ（アルミニウム）等の金
属膜から、第１層間絶縁膜２１１上に形成される。他
方、ドレイン領域にコンタクトホール２２２を介して接
続されたドレイン電極線２１０が、例えばＩＴＯ（イン
ジウムティンオキサイド）等の導電膜から、第２層間絶
縁膜２１２上に形成される。

【００６０】以上の工程（１）〜（６）により、基板２
００上にＴＦＴが構築される。

【００６１】（電気光学装置の実施形態）次に図３から
図７を参照して本発明の基板装置を備えた電気光学装置
の実施形態について説明する。本実施形態は、上述した
基板装置の実施形態をＴＦＴアレイ基板として備えたも
のであり、該ＴＦＴアレイ基板と対向基板とを対向配置
して、両者間に液晶等の電気光学物質を挟持してなる電
気光学装置に係る実施形態である。

【００６２】先ず図３から図５を参照して、本実施形態
の電気光学装置の画像表示領域における構成についてそ
の動作と共に説明する。ここに、図３は、電気光学装置
の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複
数の画素における各種素子、配線等の等価回路である。
図４は、データ線、走査線、画素電極等が形成されたＴ
ＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図であ
り、図５は、図４のＡ−Ａ’断面図である。尚、図５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。

【００６３】図３において、特に上述した基板装置の実
施形態をＴＦＴアレイ基板として備えてなる本実施形態
の電気光学装置では、その画像表示領域を構成するマト
リクス状に形成された複数の画素は、画素電極９aと当
該画素電極９ａを制御するためのＴＦＴ３０とがマトリ
クス状に複数形成されており、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。また、ＴＦＴ３０のゲートに走査線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３
ａ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を所定のタイミ
ングで書き込む。画素電極９ａを介して電気光学物質に
書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓ
ｎは、対向基板（後述する）に形成された対向電極（後
述する）との間で一定期間保持される。電気光学物質
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、階調表示を可能に
する。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と対向電極との間に形成される
電気光学物質容量と並列に蓄積容量７０を付加する。

【００６４】図４において、特に上述した基板装置の実
施形態をＴＦＴアレイ基板として備えてなる本実施形態
の電気光学装置においては、ＴＦＴアレイ基板上に、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、走査線
３ａ及び容量線３ｂが設けられている。データ線６ａ
は、コンタクトホール５を介してポリシリコン膜等から
なる半導体層１ａのうち後述のソース領域に電気的接続
されており、画素電極９ａは、コンタクトホール８を介
して半導体層１ａのうち後述のドレイン領域に電気的接
続されている。また、半導体層１ａのうちチャネル領域
（図中右下がりの斜線の領域）に対向するように走査線
３ａが配置されており、走査線３ａはゲート電極として
機能する。容量線３ｂは、走査線３ａに沿ってほぼ直線
状に伸びる本線部と、データ線６ａと交差する箇所から
データ線６ａに沿って前段側（図中、上向き）に突出し
た突出部とを有する。また、図中太線で示した矩形の島
状領域には夫々、各ＴＦＴの少なくともチャネル領域を
ＴＦＴアレイ基板側から見て一画素毎に夫々覆う位置
に、島状の第１遮光膜１１ａが設けられている。

【００６５】次に図５の断面図に示すように、電気光学
装置は、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、例えば石英基板からなり、対向基板２
０は、例えばガラス基板や石英基板からなる。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。画素電極９ａは例え
ば、ＩＴＯ膜（Indium Tin Oxide膜）などの透明導電性
膜からなる。また配向膜１６は例えば、ポリイミド膜な
どの有機膜からなる。他方、対向基板２０には、その全
面に渡って対向電極（共通電極）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。ＴＦＴアレイ基
板１０には、図５に示すように、各画素電極９ａに隣接
する位置に、各画素電極９ａをスイッチング制御する画
素スイッチング用ＴＦＴ３０が設けられている。対向基
板２０には、更に図５に示すように、各画素の開口領域
（即ち、画像表示領域内において実際に入射光が透過し
て表示に有効に寄与する領域）以外の領域に、第２遮光
膜２３が設けられている。

【００６６】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、後述のシール材（図
６及び図７参照）により囲まれた空間に液晶等の電気光
学物質が封入され、電気光学物質層５０が形成される。
電気光学物質層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。電気光学物質層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電気光学物質から
なる。シール材は、ＴＦＴ基板１０及び対向基板２０を
それらの周辺で貼り合わせるための、例えば光硬化性樹
脂や熱硬化性樹脂からなる接着剤であり、両基板間の距
離を所定値とするためのグラスファイバー或いはガラス
ビーズ等のスペーサが混入されている。

【００６７】図４及び図５において本実施の形態では、
データ線６ａ、走査線３ａ及び容量線３ｂ並びにＴＦＴ
３０を含む図４中右上がりの斜線が引かれた網目状の領
域においては、ＴＦＴアレイ基板１０が凹状に窪んでお
り、画像表示領域の平坦化用の溝が形成されている。

【００６８】図５に示すように、画素スイッチング用Ｔ
ＦＴ３０に各々対向する位置においてＴＦＴアレイ基板
１０と各画素スイッチング用ＴＦＴ３０との間には、一
画素毎に島状に第１遮光膜１１ａが設けられている。第
１遮光膜１１ａは、例えば、不透明な高融点金属である
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）及びＰｄ
（パラジウム）のうちの少なくとも一つを含む、金属単
体、合金、金属シリサイド等から構成される。

【００６９】更に、第１遮光膜１１ａと複数の画素スイ
ッチング用ＴＦＴ３０との間には、第１層間絶縁膜１２
が設けられている。第１層間絶縁膜１２は、画素スイッ
チング用ＴＦＴ３０を構成する半導体層１ａを第１遮光
膜１１ａから電気的絶縁するために設けられるものであ
る。更に、第１層間絶縁膜１２は、ＴＦＴアレイ基板１
０の全面に形成されることにより、画素スイッチング用
ＴＦＴ３０のための下地膜としての機能をも有する。

【００７０】本実施の形態では、ゲート絶縁膜２を走査
線３ａに対向する位置から延設して誘電体膜として用
い、半導体層１ａを延設して第１蓄積容量電極１ｆと
し、更にこれらに対向する容量線３ｂの一部を第２蓄積
容量電極とすることにより、蓄積容量７０が構成されて
いる。

【００７１】図５において、画素スイッチング用ＴＦＴ
３０は、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有して
おり、走査線３ａ、当該走査線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１
ａ’、走査線３ａと半導体層１ａとを絶縁するゲート絶
縁膜２、データ線６ａ、半導体層１ａの低濃度ソース領
域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃ、半導体層１ａの高
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。高濃度ドレイン領域１ｅには、複数の画素電
極９ａのうちの対応する一つが接続されている。本実施
の形態では特にデータ線６ａは、Ａｌ（アルミニウム）
等の低抵抗な金属膜や金属シリサイド等の合金膜などの
遮光性の薄膜から構成されている。また、走査線３ａ、
ゲート絶縁膜２及び第１層間絶縁膜１２の上には、高濃
度ソース領域１ｄへ通じるコンタクトホール５及び高濃
度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８が各々
形成された第２層間絶縁膜４が形成されている。更に、
データ線６ａ及び第２層間絶縁膜４の上には、高濃度ド
レイン領域１ｅへのコンタクトホール８が形成された第
３層間絶縁膜７が形成されている。

【００７２】画素スイッチング用ＴＦＴ３０は、好まし
くは上述のようにＬＤＤ構造を持つが、低濃度ソース領
域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃに不純物イオンの打
ち込みを行わないオフセット構造を持ってよいし、走査
線３ａの一部であるゲート電極をマスクとして高濃度で
不純物イオンを打ち込み、自己整合的に高濃度ソース及
び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。また本実施の形態では、画素スイッチン
グ用ＴＦＴ３０のゲート電極をソース−ドレイン領域間
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
際、各々のゲート電極には同一の信号が印加されるよう
にする。

【００７３】次に図６及び図７を参照して、以上のよう
に構成された電気光学装置の全体構成を説明する。尚、
図６は、ＴＦＴアレイ基板１０をその上に形成された各
構成要素と共に対向基板２０の側から見た平面図であ
り、図７は、対向基板２０を含めて示す図６のＨ−Ｈ’
断面図である。

【００７４】図６において、ＴＦＴアレイ基板１０の上
には、シール材５２がその縁に沿って設けられており、
その内側に並行して、例えば第２遮光膜２３と同じ或い
は異なる材料から成る額縁としての第３遮光膜５３が設
けられている。シール材５２の外側の領域には、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おり、走査線
駆動回路１０４が、この一辺に隣接する２辺に沿って設
けられている。更にＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺に
は、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路１
０４間をつなぐための複数の配線１０５が設けられてい
る。また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇
所においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０と
の間で電気的導通をとるための上下導通材１０６が設け
られている。そして、図６に示すように、図６に示した
シール材５２とほぼ同じ輪郭を持つ対向基板２０が当該
シール材５２によりＴＦＴアレイ基板１０に固着されて
いる。

【００７５】本実施形態では好ましくは、画像表示領域
に作り込む画素スイッチング用のＴＦＴ３０について
は、上述した実施形態の基板装置における重水素が半導
体層中に導入されたＮチャネル型ＴＦＴから構成すると
よい。同時に、周辺領域に作り込むデータ線駆動回路１
０１、走査線駆動回路１０４等の周辺回路を、ＣＭＯＳ
型ＴＦＴを含めて構成すると共にこのＣＭＯＳ中のＰチ
ャネル型ＴＦＴについては、上述した実施形態の基板装
置における重水素が半導体層中に導入されたＰチャネル
型ＴＦＴから構成するとよい。

【００７６】このように構成すれば、電子がキャリアで
あるためキャリア移動度に優れたＮチャネル型ＴＦＴを
用いて、画素スイッチングを高駆動周波数で良好に行え
ると共に、駆動電流特性等に優れたＣＭＯＳを用いて周
辺回路を構成しつつ装置全体の長寿命化を図ることが可
能となる。

【００７７】以上図３から図７を参照して説明した電気
光学装置の実施形態では、データ線駆動回路１０１及び
走査線駆動回路１０４をＴＦＴアレイ基板１０の上に設
ける代わりに、例えばＴＡＢ（テープオートメイテッド
ボンディング基板）上に実装された駆動用ＬＳＩに、Ｔ
ＦＴアレイ基板１０の周辺部に設けられた異方性導電フ
ィルムを介して電気的及び機械的に接続するようにして
もよい。また、本願発明をＴＦＴアクティブマトリクス
駆動方式以外の、ＴＦＤ（Thin Film Diode）アクティ
ブマトリクス方式、パッシブマトリクス駆動方式などい
ずれの方式に適用しても高品位の画像表示が可能な電気
光学装置を実現できる。更にまた、上述の電気光学装置
では、対向基板２０の外面及びＴＦＴアレイ基板１０の
外面には各々、例えば、ＴＮ（Twisted Nematic）モー
ド、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モード、ＶＡ(Ve
rtically Aligned)モード、ＰＤＬＣ(Polymer Disperse
d Liquid Crystal)モード等の動作モードや、ノーマリ
ーホワイトモード／ノーマリーブラックモードの別に応
じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板などが所
定の方向で配置される。

【００７８】（電子機器）次に、以上詳細に説明した電
気光学装置をライトバルブとして用いた電子機器の一例
たる投射型カラー表示装置の実施形態について、その全
体構成、特に光学的な構成について説明する。ここに図
８は、投射型カラー表示装置の図式的断面図である。

【００７９】図８において、本実施形態における投射型
カラー表示装置の一例たる液晶プロジェクタ１１００
は、駆動回路がＴＦＴアレイ基板上に搭載された液晶装
置１００を含む液晶モジュールを３個用意し、夫々ＲＧ
Ｂ用のライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂと
して用いたプロジェクタとして構成されている。液晶プ
ロジェクタ１１００では、メタルハライドランプ等の白
色光源のランプユニット１１０２から投射光が発せられ
ると、３枚のミラー１１０６及び２枚のダイクロイック
ミラー１１０８によって、ＲＧＢの３原色に対応する光
成分Ｒ、Ｇ、Ｂに分けられ、各色に対応するライトバル
ブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂに夫々導かれる。こ
の際特にＢ光は、長い光路による光損失を防ぐために、
入射レンズ１１２２、リレーレンズ１１２３及び出射レ
ンズ１１２４からなるリレーレンズ系１１２１を介して
導かれる。そして、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及
び１００Ｂにより夫々変調された３原色に対応する光成
分は、ダイクロイックプリズム１１１２により再度合成
された後、投射レンズ１１１４を介してスクリーン１１
２０にカラー画像として投射される。

【００８０】本発明は、上述した実施形態に限られるも
のではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる
発明の要旨、あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可
能であり、そのような変更を伴う基板装置及びその製造
方法並びに電気光学装置及び電子機器もまた、本発明の
技術的範囲に含まれるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の基板装置の製造方法を、順を追って
示す工程図である。

【図２】 図１の工程（４）における重水素導入工程に
より、半導体層と、半導体層中及びゲート絶縁膜の界面
に生じる結晶構造を示す模式図である。

【図３】 本発明の電気光学装置の実施形態における画
像表示領域を構成するマトリクス状の複数の画素に設け
られた各種素子、配線等の等価回路である。

【図４】 図３の電気光学装置におけるデータ線、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５】 図４のＡ−Ａ’断面図である。

【図６】 本発明の電気光学装置の実施形態におけるＴ
ＦＴアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に
対向基板の側から見た平面図である。

【図７】 図６のＨ−Ｈ’断面図である。

【図８】 本発明の電子機器の実施形態に係る投射型カ
ラー表示装置の概略ブロック図である。

【符号の説明】

１ａ…半導体層 ２…絶縁膜 ３ａ…走査線 １０…ＴＦＴアレイ基板 ３０…ＴＦＴ ２００…基板 ２０２…ポリシリコン膜 ２０３…（ポリシリコン膜と熱酸化シリコン膜との）界
面 ２０４…熱酸化シリコン膜 ２０６…ゲート電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H092 GA59 JA25 JA26 JA28 KA04 KA05 KA07 KA10 KA12 KA13 MA01 MA07 MA22 MA25 MA27 MA37 NA13 NA29 QA06 QA07 QA09 QA10 QA15 RA05 5F110 AA14 AA19 BB01 BB04 CC02 CC08 DD01 DD02 DD03 EE09 EE30 EE50 FF02 FF07 FF23 FF25 FF29 FF30 GG02 GG13 GG15 GG32 GG33 GG51 GG52 GG55 HL03 HL07 NN46 NN72 NN73 QQ21 QQ24 QQ25 QQ26

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、 該基板上に形成されておりソース領域、チャネル領域及
   びドレイン領域を含む半導体層と、 少なくとも前記チャネル領域における前記半導体層の上
   又は下の少なくとも一方に形成されたゲート絶縁膜と、 該ゲート絶縁膜を前記半導体層と挟むように形成された
   ゲート電極膜とを備えており、 前記半導体層中に重水素を含むことを特徴とする基板装
   置。
2. 【請求項２】 前記半導体層中に加えて、又は代えて、 前記半導体層及び前記ゲート絶縁膜の界面及びその近傍
   にも重水素を含むことを特徴とする請求項１に記載の基
   板装置。
3. 【請求項３】 前記半導体層は、低温若しくは高温ポリ
   シリコン膜又はアモルファスシリコン膜からなることを
   特徴とする請求項１又は２に記載の基板装置。
4. 【請求項４】 前記基板上には、前記半導体層、前記ゲ
   ート絶縁膜及び前記ゲート電極膜からなる薄膜トランジ
   スタがアレイ状に複数配列されていることを特徴とする
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板装置
5. 【請求項５】 前記アレイ状に複数配列された薄膜トラ
   ンジスタは夫々、Ｎチャネル型であり且つ前記基板上の
   画像表示領域において画素スイッチング用に画素毎に設
   けられていることを特徴とする請求項４に記載の基板装
   置。
6. 【請求項６】 前記ゲート絶縁膜及び前記ゲート電極膜
   は、前記半導体層の両側に形成されていることを特徴と
   する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板装置。
7. 【請求項７】 前記ゲート電極膜中は、導電性のシリコ
   ン膜からなると共に重水素を含むことを特徴とする請求
   項１乃至６のいずれか一項に記載の基板装置。
8. 【請求項８】 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の
   基板装置を備えてなることを特徴とする電気光学装置。
9. 【請求項９】 前記基板装置に対向配置された対向基板
   と、前記基板装置と前記対向基板との間に挟持された電
   気光学物質とを備えたことを特徴とする請求項８に記載
   の電気光学装置。
10. 【請求項１０】 請求項８又は９に記載の電気光学装置
    を具備してなることを特徴とする電子機器。
11. 【請求項１１】 基板上に、 半導体層を形成する工程と、 該半導体層上にゲート絶縁膜を形成する工程と、少なく
    とも前記半導体層の中に重水素を含ましめる重水素導入
    工程とを含むことを特徴とする基板装置の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記ゲート絶縁膜を形成する工程は、
    ドライ酸化又はウェット酸化による熱酸化を経て酸化膜
    を形成する工程、ＣＶＤ法を利用してＴＥＯＳ（テトラ
    ・エチル・オルソ・シリケート）膜又はＨＴＯ膜を形成
    する工程及びプラズマを利用して酸化膜を形成する工程
    のいずれか少なくとも一つを含むことを特徴とする請求
    項１１に記載の基板装置の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記ゲート絶縁膜を形成する工程は、
    前記半導体層を熱酸化する工程を含むとともに、前記ゲ
    ート絶縁膜は前記熱酸化する工程の結果得られる酸化膜
    からなり、 前記重水素導入工程は、前記ゲート絶縁膜を形成する工
    程の後に実施されることを特徴とする請求項１１に記載
    の基板装置の製造方法。
14. 【請求項１４】 前記重水素導入工程は、重水素を含む
    環境中におけるアニール処理、重水素プラズマを利用す
    る処理、重水素を含むシンター処理及び重水素イオンを
    注入する処理のうち少なくとも一つにより行われること
    を特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載
    の基板装置の製造方法。