JP2004103732A - Method for manufacturing substrate and electrooptic apparatus, and electrooptic apparatus and electronic apparatus - Google Patents

Method for manufacturing substrate and electrooptic apparatus, and electrooptic apparatus and electronic apparatus Download PDF

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JP2004103732A JP2002261805A JP2002261805A JP2004103732A JP 2004103732 A JP2004103732 A JP 2004103732A JP 2002261805 A JP2002261805 A JP 2002261805A JP 2002261805 A JP2002261805 A JP 2002261805A JP 2004103732 A JP2004103732 A JP 2004103732A
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林　朋彦
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate having a thin-film transistor with the transistor characteristics kept excellent for a long time, and a method for manufacturing the same. <P>SOLUTION: A semiconductor layer (202) and a gate electrode film (206) to constitute a be thin-film transistor are formed on a substrate (200), and then a nitride film (208) is formed on them. The nitride film (208) is formed not more than 5 thick nm. Hydrogenation is performed for the semiconductor substrate (200), and this terminates dangling bonds in the semiconductor substrate (200). <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【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アレイ基板装置等の基板装置及び電気光学装置の製造方法、並びに、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該電気光学装置を具備してなる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又はアモルファスシリコン膜等の半導体層を備える。この半導体層表面には、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ＴＦＴ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（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２０６５６８号公報
【０００６】
【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、トランジスタ特性を、より高性能で高信頼性であること（すなわち、リーク電流及び界面準位密度はより低く、等）が求められる。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。
【０００７】
このような要請を満たすためには、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。また、ＴＦＴを構成するゲート絶縁膜、あるいはこれと半導体層の界面に対しては、水分が導入されることを可能な限り避けなければならない。いずれにしても、ＴＦＴのオン・オフ特性の劣化、あるいはスレッショルド電圧Ｖｔｈの上昇等を招くなど、ＴＦＴの特性劣化に影響を及ぼすからである。
【０００８】
この点、従来においても、これら問題点を解決する手段は幾つか提案されてはいる。しかしながら、上述したＴＦＴの特性向上に対する一般的、かつ、高い水準の要請がある観点からして、現状においても、完全な解決手段が提案されているとは言いがたい。
【０００９】
また、このような問題点は、上述の一般的な観点からはもとより、前記の基板装置が、画像表示が可能な液晶装置等の電気光学装置を構成するＴＦＴアレイ基板に該当する場合において、より切実になる。というのも、電気光学装置では、高品質な画像表示や、その長期間にわたる維持持続という要請があり、それは、前記ＴＦＴアレイ基板上のＴＦＴの特性如何に大きく依存しているからである。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、良好なトランジスタ特性を長期にわたって維持することの可能な薄膜トランジスタを備えてなる基板装置及び電気光学装置の製造方法、並びに、電気光学装置及び該電気光学装置を具備してなる電子機器を提供することを課題とする。
【００１１】
【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に、基板上に、半導体層を含む薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタ上に形成されており、その上側から前記半導体層に対する水素化処理を行う際に該半導体層に対する水素の導入の妨げにならない所定の厚さを有する窒化膜とを備えている。
【００１２】
本発明の基板装置によれば、前記薄膜トランジスタ上に、前記半導体層に対する水素化処理を行う際に該半導体層に対する水素の導入の妨げとならない所定の厚さを有する窒化膜を備えている。これにより、まず、この窒化膜の存在によって、前記薄膜トランジスタに対する水分の進入を防ぐこと、つまり、薄膜トランジスタに関する耐湿性の向上が見込める。ちなみに、薄膜トランジスタを構成するゲート絶縁膜に対して水分を混入させてしまうと、水分子がゲート絶縁膜及び半導体層の界面に拡散することによって正電荷が発生し、ＴＦＴのスレッショルド電圧Ｖｔｈを上昇させてしまうことになる。すなわち、本発明では、このような不具合を有効に解決することが可能となるのである。なお、上のような現象は特に、そのキャリアが正孔であるＰチャネル型ＴＦＴにおいて顕著にみられる。
【００１３】
そして本発明では特に、当該窒化膜は前記所定の厚さに調整されて形成されているため、上述したように、薄膜トランジスタの特性向上に有用な水素化処理を行うにあたって、半導体層に導入される水素の進行を妨げないのである。
【００１４】
このような窒化膜における所定の厚さは、水素化処理の具体的方法、水素化の対象となる半導体層の膜質や膜厚、基板装置の装置仕様に対応して要求される水素化の程度、当該窒化膜自体の膜質或いは窒化膜自体の成膜方法等に応じて、個別具体的に変化するものである。しかるに本発明によれば、このような所定の厚さを、実験的、経験的、理論的に或いはシミュレーションによって、当該基板装置の製造に先立って予め個別具体的に設定しておく。そして、一旦このような所定の厚みを設定すれば、その後は大量生産やバッチ処理において、特に窒化膜の厚みに調整を加えなくても、良好な水素化処理を行うことが出来る。これらの結果、最終的に完成される基板装置では、十分な水素化処理が施されているので、良好なトランジスタ特性が実現されており、しかも窒化膜が存在するので、良好な耐水性或いは耐湿性が実現されている。
【００１５】
以上の如く、本発明によれば、水素化処理に係る作用効果と窒化膜に係る作用効果の両者を如何なく享受することが可能となる。すなわち、薄膜トランジスタのオン・オフ特性を良好に維持し、スレッショルド電圧Ｖｔｈの上昇を招く可能性を減少できること等、その特性向上が図られることになる。そして、そのような良好な特性を、比較的長期にわたって維持することも可能となる。
【００１６】
なお、本発明に係る窒化膜は、後に本発明の一態様として説明するように、コンデンサを構成する誘電体膜に含まれる形で形成するのが最も好ましい態様の一つではあるが、本発明は、この窒化膜の形成位置について特に限定されるものではない。基本的には、「基板上」でさえあれば、どこに窒化膜を形成してもよく、例えば、薄膜トランジスタの直上に設けるような態様としてもよいし、場合によっては、基板上に各種積層させた構成要素（例えば、層間絶縁膜等）の最外面ないし表面近くに設けるような態様としてもよい。また、本発明にいう「窒化膜」としては、代表的には、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜やＳｉＯＮ膜等）が想定される。ただし、それ以外のものであってもよいことは言うまでもない。さらには、本発明に係る「窒化膜」は、後述するように減圧ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ又はスパッタ法で形成されるのが最も好適な態様の一つである。また、いったん基板の全面に成膜した後、フォトリソグラフィ法を利用して、所定パターンを有するように成形してもよい。
【００１７】
また、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。
【００１８】
さらに、本発明に係る基板装置では、前記半導体層に加えて、ゲート絶縁膜及びゲート電極膜等その他必要な構成を備えて、薄膜トランジスタを構成することが可能であるが、本発明は、この薄膜トランジスタの具体的態様について特に限定されるものではない。例えば、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薄膜トランジスタ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薄膜トランジスタ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、前記所定の厚さは、５ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００２０】
この態様によれば、当該窒化膜は、前記所定の厚さ、すなわち上述した「半導体層に対する水素の導入の妨げにならない」厚さとして好適な値を有することとなり、かつ、当該窒化膜による耐湿性向上という作用効果を得るにとっても好適な値を有することとなる。
【００２１】
したがって、本態様によれば、上述した本発明に係る、これら二つの作用効果が、より確実に奏されることとなる。
【００２２】
本発明の基板装置の他の態様では、前記基板上に、誘電体膜を挟んで対向する一対の電極を含むコンデンサを更に備え、前記誘電体膜は、前記窒化膜を含む。
【００２３】
この態様によれば、薄膜トランジスタを含む、本発明に係る基板装置において、何らかの目的をもって、標準的に備えられうるコンデンサにおいて、これを構成する誘電体膜が前記窒化膜を含んでいる。したがって、本態様によれば、基板装置の構成の簡略化・効率化を図ることができる。
【００２４】
また、このようにコンデンサの誘電体膜が、本発明に係る窒化膜からなる場合においては、該窒化膜は、上述したように、所定の厚さ、より好ましくは５ｎｍ以下の厚さという比較的小さな厚さを有することから、当該コンデンサの性能向上にとっても好都合である。
【００２５】
ただし、本発明は、コンデンサを含む基板装置であっても、これを構成する誘電体膜とは別途に、本発明に係る窒化膜を構成する形態としてもよい。
【００２６】
この態様では特に、前記一対の電極の一方は、前記半導体層が兼用されているようにするとよい。このような構成によれば、上述にも増して、基板装置の簡略化ないし効率化を図ることができる。
【００２７】
本発明の基板装置の他の態様では、前記窒化膜は、減圧ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ又はスパッタ法により形成される。
【００２８】
また、本発明によれば、該窒化膜は、「半導体層に対する水素の導入の妨げにならない所定の厚さ」を有するように形成されていることからして、半導体層に対する水素化処理は、窒化膜形成後に実施することが前提とされている。したがって、本態様においては、一般的に６５０〜８５０℃という比較的高温環境下で実施される減圧ＣＶＤによって窒化膜を形成した後、水素化処理を実施するということになるが、これは水素化処理の効果を好適に維持する上で好ましい結果を生む。というのも、もし仮に、水素化処理を実施した後、上述のような減圧ＣＶＤを実施すると、半導体層中から水素原子等が離脱することによって、ダングリングボンドの終端が解消されてしまうことになるからである。
【００２９】
以上のことから、結局、本態様によれば、水素化処理の効果を好適に維持した上で、好適な窒化膜をも形成することが可能となるのである。
【００３０】
本発明の基板装置の他の態様では、前記基板上には、前記薄膜トランジスタがアレイ状に複数配列されている。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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ＴＦＴと同一プロセスで同時形成可能なＮチャネル型ＴＦＴに加えて、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。
【００３４】
本発明の基板装置の他の態様では、前記薄膜トランジスタを構成するゲート絶縁膜及びゲート電極膜は、前記半導体層の上下両側に形成されている。
【００３５】
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、例えば二重のゲート電極、或いはバックチャネル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、当該薄膜トランジスタが形成される基板上に、前記した窒化膜が形成されることになるから、上述の作用効果が略同様に発揮されることに変わりはい。
【００３６】
本発明の電気光学装置は、上記課題を解決するために、基板上に、画素電極と、該画素電極に接続された半導体層を含む薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタに接続された走査線及びデータ線と、前記薄膜トランジスタ上に形成されており、その上側から前記半導体層に対する水素化処理を行う際に該半導体層に対する水の導入の妨げにならない所定の厚さを有する窒化膜とを備えている。
【００３７】
本発明の電気光学装置によれば、走査線を通じて薄膜トランジスタの動作を制御するとともに、データ線を通じて送給される画像信号を前記薄膜トランジスタを介して画素電極に印加することで、いわゆるアクティブマトリクス駆動を行うことができる。
【００３８】
そして特に、本発明に係る電気光学装置は、上述した本発明の基板装置を具備した構成を備えているので、画質の向上を図ることができ、また、そのような高品質な画像の表示を含む安定した性能を長期にわたって保持し得る長寿命の電気光学装置を実現することも可能となる。
【００３９】
本発明の電気光学装置の一態様では、前記所定の厚さは、５ｎｍ以下である。
【００４０】
この態様によれば、既に述べたように、薄膜トランジスタに関する耐湿性向上が図られ、かつ、水素導入能に優れた窒化膜を提供することができる。
【００４１】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記基板上に、前記画素電極及び前記薄膜トランジスタに接続された画素電位側容量電極、誘電体膜及び固定電位側容量電極を順次積層してなる蓄積容量を更に備え、前記誘電体膜は、前記窒化膜を含む。
【００４２】
この態様によれば、画素電極における電位保持特性を向上させることが可能となり、これによって、高品質な画像の表示が可能となる。これは、コンデンサの一種たる蓄積容量によって、画素電極に印加された電圧を所定期間保持することが可能となるため、最初の画像信号の印加から次の画像信号の印加まで、当該画素電極につき一定の階調表示を維持することが可能となることによる。
【００４３】
そして本態様では特に、この蓄積容量を構成する誘電体膜が、前記窒化膜を含む。これは、既に述べた、コンデンサの誘電体膜が本発明にかかる窒化膜を含む態様に実質的に同義であるから、その作用効果も略同様に発揮され、本態様によれば、電気光学装置の簡略化・効率化を図ることができることになる。
【００４４】
この態様では特に、前記画素電位側容量電極は、前記半導体層が兼用されているようにするとよい。このような構成によれば、上述にも増して、電気光学装置の簡略化・効率化を図ることができる。
【００４５】
本発明の基板装置の製造方法は、基板上に半導体層を含む薄膜トランジスタを形成する工程と、前記薄膜トランジスタ上に、前記半導体層に対する水素化処理を行う際に該半導体層に対する水の導入の妨げにならない所定の厚さを有する窒化膜を、減圧ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ又はスパッタ法によって形成する窒化膜形成工程と、前記窒化膜形成工程の後に、前記半導体層に対する水素化処理を実施する工程とを含む。
【００４６】
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。
【００４７】
また、本発明によれば、一般的に、６５０〜８５０℃程度の高温環境下で実施される減圧ＣＶＤを用いた窒化膜の形成工程の後に、半導体層に対する水素化処理を実施するため、一旦生成されたＳｉ−Ｈ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。
【００４８】
本発明の基板装置の製造方法の他の態様では、前記窒化膜の厚さは、５ｎｍ以下である。この態様によれば、既に述べたように、薄膜トランジスタに関する耐湿性向上が図られ、かつ、水素導入能に優れた窒化膜を提供することができる。
【００４９】
本発明の電気光学装置の製造方法は、上記課題を解決するために、基板上に半導体層を含む薄膜トランジスタを形成する工程と、前記薄膜トランジスタ上に、前記半導体層に対する水素化処理を行う際に該半導体層に対する水の導入の妨げにならない所定の厚さを有する窒化膜を、減圧ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ又はスパッタ法によって形成する窒化膜形成工程と、前記窒化膜形成工程の後に、前記半導体層に対する水素化処理を実施する工程と、前記半導体層中のソース領域に対してソース電極を形成することで前記薄膜トランジスタに電気的に接続されるデータ線を形成する工程と、前記半導体層中のドレイン領域に対してドレイン電極を形成することで前記薄膜トランジスタに電気的に接続される画素電極を形成する工程とを含む。
【００５０】
そして特に、本発明の電気光学装置の製造方法によれば、上述のように、その特性が向上された薄膜トランジスタを備えた電気光学装置を製造することが可能であるから、該製造方法を経て得られる電気光学装置においては、その画質の向上を図ることができ、また、そのような高品質な画像の表示等を含む安定した性能を長期にわたって保持し得る長寿命化を達成することも可能となる。
【００５１】
本発明の電気光学装置の製造方法の一態様では、前記窒化膜の厚さは、５ｎｍ以下である。
【００５２】
この態様によれば、既に述べたように、薄膜トランジスタに関する耐湿性向上が図られ、かつ、水素導入能に優れた窒化膜を提供することができる。
【００５３】
本発明の電子機器は、上記課題を解決するために、上述した本発明の電気光学装置（ただし、その各種態様も含む）を具備してなる。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
【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。
【００５７】
（基板装置の第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態の基板装置の製造方法及び構成について、図１乃至図５を参照しながら説明する。ここに、図１及び図２は、第１実施形態の基板装置の製造方法をその順に沿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。また、図３は、図２の工程（６）における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。なお、図４及び図５については、後の説明中、適所において改めて触れる。
【００５８】
図１において、その工程（１）では、例えばガラス、石英、プラスチック等からなる基板２００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でもよい。
【００５９】
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、後述のＴＦＴを構成するゲート絶縁膜となるべき熱酸化シリコン膜２０４が形成される。これは、例えば前記ポリシリコン膜２０２の表面をドライ酸化することによって形成することができる。ただし、本発明は、前記した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（テトラ・エチル・オルソ・シリケート）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。
【００６０】
次に、工程（４）では、前記熱酸化シリコン膜２０４の上に、ゲート電極膜２０６を形成する。このゲート電極膜２０６は、例えば、減圧ＣＶＤ法等によりポリシリコン膜を堆積し、更にリンを熱拡散して導電化することによって形成される。
なお、ゲート電極膜２０６は、基板２００の全面にいったんポリシリコン膜を堆積した後これを元の膜とし、フォトリソグラフィ法を利用して、所望のパターンを有するようにパターニングされて形成されるのが一般的である。なお、それ以外の材料からなる、あるいはそれ以外の製造方法によって、ゲート電極膜２０６を形成してよいことは勿論である。
【００６１】
なお、この工程（４）では、このゲート電極膜２０６をマスクとして、ポリシリコン膜２０２に対する不純物の導入を実施することで、該ポリシリコン膜２０２中における前記ソース領域、チャネル領域及びドレイン領域を形成するようにするとよい。ここで、前記不純物がボロンイオン等である場合には、最終的に形成されるＴＦＴはＰチャネル型として、前記不純物がリンイオン、あるいはヒ素イオン等である場合にはＮチャネル型として、それぞれ形成されることになる。また、ゲート電極膜２０６をマスクとして不純物の導入を行えば、いわゆる自己整合的にソース領域、チャネル領域及びドレイン領域を形成することが可能となる。
【００６２】
次に、第１実施形態では特に、工程（５）において、ゲート電極膜２０６上に窒化膜２０８を形成する。この窒化膜２０８は、例えばシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜、ＳｉＯＮ膜）からなり、その厚さは、５ｎｍ以下とされている。
【００６３】
このような窒化膜２０８は、例えば、減圧ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ又はスパッタ法により形成される。
【００６４】
次に、工程（６）では、ファーネス（拡散炉）内にて、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中に水素を含ましめる（水素化処理の実施）。したがって、第１実施形態に係る基板装置によれば、ダングリングボンドの存在に起因する界面準位が生成されることがなく、薄膜トランジスタのオン・オフ特性を良好に維持することが可能となる。
【００６５】
なお、上述においては、水素アニールを実施することにより、ポリシリコン膜２０２中に水素を含ましめる形態となっていたが、本発明においては、この他、ポリシリコン膜２０２に対して水素を導入する方法として水素プラズマを利用することによる方法や、水素を含むシンター処理又は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。
【００６６】
後は、工程（７）において、窒化膜２０８上に例えば、シリコン酸化膜等からなる第１層間絶縁膜２１０を形成した後、該第１層間絶縁膜２１０にドライエッチングを施すことで、ポリシリコン膜２０２のソース領域に通ずるコンタクトホール２０９を穿設し、第１層間絶縁膜２１０上及びコンタクトホール２０９の内部を含めて、例えばアルミニウム等からなるソース電極膜２１２を形成する。他方、この工程（７）では、ソース電極膜２１２の形成の後、第２層間絶縁膜２１４を形成した後、該第２層間絶縁膜２１４及び第１層間絶縁膜２１０にドライエッチングを施すことで、ポリシリコン膜２０２のドレイン領域に通ずるコンタクトホール２１５を穿設し、第２層間絶縁膜２１２上及びコンタクトホール２１５の内部を含めて、導電膜からなるドレイン電極膜２１６を形成する。
【００６７】
以上の工程（１）〜（７）によって、基板２００上にＴＦＴが構築される。
【００６８】
このような製造方法及び構成となる第１実施形態の基板装置においては、次のような作用効果が奏されることになる。
【００６９】
すなわちまず、第１実施形態では、上述の工程（６）において、水素化処理を実施するにあたり、工程（５）で形成された窒化膜２０８が、ポリシリコン膜２０２に対する水素の導入の妨げとなるようなことがない。というのも、該窒化膜２０８の厚さが、５ｎｍ以下であるようにされていたからである。以下では、本願発明者が行った実験に基づいて、本発明に係る窒化膜に関する定性的な特性を示した図４及び図５を参照しながら、この点について、より詳しい説明を行うこととする。
【００７０】
まず、図４は、窒化膜の厚さをパラメータ（３、５及び１０ｎｍ）として、半導体層及び窒化膜を少なくとも含むより一般的な基板装置に対して水素化処理を実施した結果、該基板装置の厚み方向と水素濃度との関係がどのようになったかを示すグラフである。なお、この図は、窒化膜上にダミーの絶縁膜を存在させた上で（図中左方の領域）、該絶縁膜下に対する半導体層に対する水素化処理を行った結果を示している。
【００７１】
この図をみるとまず、窒化膜の存在する部分を境として、それよりも上層側では水素濃度が高く、下層側では極端に水素濃度が急落していることがわかる。これは、窒化膜が、半導体層に対する水素の進行を阻害しているからである。しかしながら、窒化膜の厚さが５ｎｍ以下である場合においては、それが１０ｎｍ以上である場合よりも、窒化膜２０８下に十分な水素が導入されることがわかる。なお、図４からは、窒化膜下における水素濃度は、該窒化膜の厚さが小さくなればなる程大きくなるという単調な関係にあることも読み取れる。
【００７２】
したがって、第１実施形態によれば、窒化膜２０８下におけるポリシリコン膜２０２に対しても、十分な水素が導入されることによって、該ポリシリコン膜２０２内等のダングリングボンドを有効に終端することが可能となるのである。
【００７３】
また、図５は、窒化膜２０８の厚さをパラメータ（３、５及び１０ｎｍ）として、最終的に形成されたＴＦＴの電圧・電流特性を示すグラフである。この図によれば、窒化膜２０８の厚さが小さくなればなる程、オン電流は大きく、かつ、オフ電流は小さくなっていることがわかる。しかも、第１実施形態においては、窒化膜２０８の厚さが小さい程、ポリシリコン膜２０２に対して有効に水素が導入され、ダングリングボンドは有効に終端されることになるため、第１実施形態に係るＴＦＴを比較的長時間運用したとしても、そのスレッショルド電圧Ｖｔｈの上昇等が発生しがたい状態にある。
【００７４】
したがって、第１実施形態によれば、上述のような良好な特性を、比較的長期にわたって有効に維持することが可能となるのである。
【００７５】
以上述べたように、本実施形態に係る基板装置によれば、良好な特性を有し、かつ、それが長期にわたって持続するＴＦＴの製造が可能となるのである。
【００７６】
なお、上述においては、窒化膜２０８は単一の材料からなる層とされていたが、本発明は、このような形態に限定されるわけではなく、例えば、これを窒化膜及び酸化膜が積層された構造を有する層として形成してもよい。
【００７７】
また、上述では、図１の工程（１）から図２の工程（７）までの製造プロセスによって、基板２００上に、ＴＦＴを構築するに至るまでの説明を行ったが、本発明ではこれに続けて、例えば、該ＴＦＴを含む画素部を備えた、液晶装置等の電気光学装置を製造することが可能である。この場合、前記ＴＦＴに、画素部に対するスイッチング素子としての役割を担わせることができる。
【００７８】
（基板装置の第２実施形態）
以下では、本発明の第２実施形態の基板装置の製造方法及び構成について、図６を参照しながら説明する。ここに図６は、図２の工程（５）以降に代わる工程（５´）以降の製造方法をその順に沿って示す工程図である。なお、図６において、図１乃至図３に示されたのと同様の構成要素には、同一の符号を付し、その説明を省略することとする。
【００７９】
第２実施形態では、図６の工程（５´）に示すように、図１の工程（４）の後、ゲート電極膜２０６の上に直接に窒化膜２０８を形成するのではなく、該ゲート電極膜２０８の直上に、まず、層間絶縁膜２２０を形成する。この層間絶縁膜２２０は、具体的には例えば、常圧又は減圧ＣＶＤ法等により、ＴＥＯＳガス、ＴＥＢ（テトラ・エチル・ボートレート）ガス、ＴＭＯＰ（テトラ・メチル・オキシ・フォスレート）ガス等を用いて、ＮＳＧ（ノンシリケートガラス）、ＰＳＧ（リンシリケートガラス）、ＢＳＧ（ボロンシリケートガラス）、ＢＰＳＧ（ボロンリンシリケートガラス）等のシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等からなるものとして形成すればよい。
【００８０】
次に、図６の工程（６´）では、層間絶縁膜２２０に対してコンタクトホール２２１を穿設した後、該コンタクトホール２２１の内部及び層間絶縁膜２２０上に、適当な導電性材料からなる下部電極２２２を形成する。ここで、適当な導電性材料とは、例えば、ポリシリコン膜２０２と同様な材料としてよい。その他、下部電極２２２を構成する材料としては、例えば、該下部電極２２２の形成後予定される各種構成の形成にあたって高温環境が必要とされる場合には、それによって溶融するような材料は使用し得ないが、そのような条件を満たす限り、基本的に何を選択してもよい。また、図６において、下部電極２２２、後述する誘電体膜２０８´及び上部電極２２４は、基板２００の面の一部に形成されているが、これはフォトリソグラフィ法等を利用することにより、必要に応じてパターニング処理を実施することで得ることが可能である。
【００８１】
続く図６の工程（７´）及び図７の工程（８´）では、下部電極２２２上に、順次、誘電体膜２０８´及び上部電極２２４を形成する。このうち上部電極２２４については、下部電極２２２と同様に、適当な導電性材料からなるように形成すればよい。このように、第２実施形態では、誘電体膜２０８´を挟んで対向する一対の電極、すなわち上部電極２２４及び下部電極２２２を含むコンデンサが、基板２００上に形成されることになる。
【００８２】
後は、詳細には図示しないが、図２の工程（６）と略同様にして、ポリシリコン膜２０２に対する水素化処理を実施するとともに、図２の工程（７）に示すのと略同様に、更なる層間絶縁膜、コンタクトホール、ソース電極膜２１２等を形成すれば、第２実施形態においても、ＴＦＴを含む基板装置を完成させることができる。
【００８３】
また、該ＴＦＴの製造完了に続いて、図７の工程（９´）に示すように、ソース電極膜２１２上に順次、層間絶縁膜、画素電極２２８及び配向膜２１８を形成し、画素電極２２８と下部電極２２２とをコンタクトホールによって電気的に接続するとともに、対向電極２５１及び配向膜２５２が形成された対向基板２５０並びに基板２００及び対向基板２５０間に挟持されてなる液晶２９０等を備えることで、電気光学装置の一部たる画素部を製造することが可能である。
【００８４】
なお、図７の工程（９´）に示す構造は、後述する電気光学装置の構造の一例たる図１４に示す構造の一部に、ほぼ対応していることがわかる。
【００８５】
このような第２実施形態では特に、前記コンデンサを構成する誘電体膜２０８´が、第１実施形態で述べたような窒化膜２０８を含んでいることに特徴がある。すなわち、第２実施形態におけるコンデンサを構成する誘電体膜２０８´は、第１実施形態で述べたような機能、すなわち水素化処理を実施するにあたり、ポリシリコン膜２０２に対する水素の導入の妨げにならず、かつ、本基板装置運用時ゲート絶縁膜２０４に対する耐湿性を確保するという機能を同様に有することになるから、第２実施形態においても、これらと略同様な作用効果が奏されることとなる。
【００８６】
しかも、第２実施形態によれば、これに加えて更に次のような作用効果をうることができる。すなわち、第１実施形態では、窒化膜２０８は、いわば独立の膜として形成されていたところ、第２実施形態では、コンデンサの誘電体膜の機能をもあわせもった膜として形成されている。したがって、第２実施形態によれば、基板装置の構成について、その簡略化ないし効率化を図ることができるのである。
【００８７】
また、誘電体膜２０８´が、第１実施形態に係る窒化膜２０８を含むのであれば、当該誘電体膜２０８´の厚さは５ｎｍ以下という比較的小さな厚さを有することになるから、当該コンデンサの性能向上にとっても好都合である。
【００８８】
なお、上述においては、窒化膜２０８´は、単一の材料からなる層とされていたが、本発明は、このような形態に限定されるわけではなく、例えば、これを窒化膜及び酸化膜が積層された構造を有する層として形成してもよい。
【００８９】
（電気光学装置の第１実施形態）
次に、図８から図１２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。
【００９０】
まず、図８から図１０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８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９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り、図１０は、図９のＡ−Ａ’断面図である。尚、図１０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。
【００９１】
図８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、…、Ｓｎは、対向基板（後述する）に形成された対向電極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。
【００９２】
図９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、ＴＦＴアレイ基板上には、各ＴＦＴの少なくともチャネル領域を覆うように、格子状の第１遮光膜１１ａが設けられている。
【００９３】
次に図１０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２０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）などの透明導電性薄膜からなる。また配向膜１６は例えば、ポリイミド薄膜などの有機薄膜からなる。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１０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１０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。
【００９４】
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１１及び図１２参照）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。
【００９５】
図９及び図１０において本実施形態では、データ線６ａ、走査線３ａ及び容量線３ｂ並びにＴＦＴ３０を含む図９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。
【００９６】
図１０に示すように、画素スイッチング用ＴＦＴ３０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、格子状の第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。或いは、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｇ（銀）等の他の金属から構成される。
【００９７】
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、下地絶縁膜１２が設けられている。下地絶縁膜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、下地絶縁膜１２は、ＴＦＴアレイ基板１０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。
【００９８】
そして、本実施形態では特に、図１０に示すように、半導体層１について、これに所定の面積を有する延設部分１ｆを設けるとともに、該延設部分１ｆの上には、順次、所定の厚さを有する窒化膜を含む誘電体膜２８０及び容量線３ｂの一部が積層構造をなして形成されている。これによって、前記延設部分１ｆが下部電極、前記容量線３ｂが上部電極の作用を果たしうることにより、これら延設部分１ｆ、誘電体膜２８０及び容量線３ｂの一部は、蓄積容量７０を構成することになる。ちなみに、前記誘電体膜２８０が有する前記所定の厚さは、本実施形態において５ｎｍ以下とされている。
【００９９】
なお、このような蓄積容量７０において、本発明にいう「画素電位側容量電極」とは、前記延設部分１ｆが、同じく「固定電位側容量電極」とは前記容量線３ｂの一部が、それぞれ該当することになる。ちなみに、前者については、ＴＦＴ３０がオンとされる場合において、ソース線６ａ、半導体層１ａ、コンタクトホール８及び画素電極９ａなる経路を経て、画像信号に対応した画素電位が印加されるのであるから、前記延設部分１ｆが半導体層１ａから延設された部分であって画素電極９ａと同電位となることからして、該延設部分１ｆは、「『画素電位』側容量電極」に該当しうるのである。また、このような蓄積容量７０の形態は、その下部電極が、半導体層１ａ（より正確には、該半導体層１ａの延設部分１ｆ）によって兼用されている形態といえる。
【０１００】
図１０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、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１ａ’、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及び下地絶縁膜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１層間絶縁膜４が形成されている。更に、データ線６ａ及び第１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。
【０１０１】
そして、本実施形態では特に、図１０に示すように、走査線３ａの上に、上述した窒化膜を含む誘電体膜２８０が形成されている。また、ＴＦＴ３０を構成する半導体層１ａについては、前記誘電体膜２８０が形成された後、水素化処理が施されており、半導体層１ａ内、あるいは半導体層１ａ及びゲート絶縁膜２間の界面等におけるダングリングボンドは、有効に終端されている（図３参照）。
【０１０２】
なお、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。
【０１０３】
次に、図１１及び図１２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。ここに、図１１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１２は、対向基板２０を含めて示す図１１のＨ−Ｈ’断面図である。
【０１０４】
図１１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１０４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１１に示すように、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。
【０１０５】
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水素が半導体層１ａ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１０１、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水素が半導体層１ａ中に導入されたＰチャネル型ＴＦＴから構成するとよい。
【０１０６】
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。
【０１０７】
このような実施形態に係る電気光学装置では、そのＴＦＴアレイ基板１０が、上述した基板装置の第１実施形態を実質的に具備してなるものとみなすことが可能であるから、既に述べたように、誘電体膜２８０が所定の厚さを有していることにより、効果的な水素化処理によるダングリングボンドの有効な解消ができ、もってＴＦＴ３０のオン・オフ特性を良好に維持することが可能であるとともに、誘電体膜２８０の存在によって、ＴＦＴ３０の耐湿性を向上させることができるから、上述したような良好な特性を有するＴＦＴ３０の動作を比較的長期にわたって維持することが可能となるのである。
【０１０８】
しかも、本実施形態では、誘電体膜２８０は、蓄積容量７０を構成する要素でもあったから、上述したコンデンサを含む基板装置の第２実施形態をも、やや変則的な形ではあるが、実質的に具備してなるものとみなすことが可能である。したがって、本実施形態によれば、ＴＦＴアレイ基板１０の構成の簡略化ないし効率化を図ることができ、また、該誘電体膜２８０は５ｎｍ以下という比較的厚さの小さい膜として形成されることにより、当該蓄積容量７０の性能向上にも資することになる。
【０１０９】
以上図８から図１２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、ＴＦＴ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（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ　Ａｌｉｇｎｅｄ）モード、ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ　ＤｉｓｐｅｒｓｅｄＬｉｑｕｉｄ　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。
【０１１０】
（電気光学装置の第２実施形態）
以下では、上述とは異なる実施形態の電気光学装置の構成について、図１３及び図１４を参照しながら説明する。ここに、図１３及び図１４は、それぞれ図９及び図１０と同趣旨の平面図及び断面図ではあるが、画素開口率をより向上させるため、各種構成要素の配置関係等に変更を加えた平面図及び断面図である。なお、図１３及び図１４において、図９及び図１０に示されたのと略同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略することとする。
【０１１１】
図１３及び図１４において、図９及び図１０との対比により特に大きな変更を受けている箇所は、蓄積容量７０´の構成にある。すなわちまず、蓄積容量７０´は、図９とは異なって、図１３に示すように、マトリクス状に配列された画素電極９ａ間の間隙、すなわち非開口領域を縫うように配置された形態となっている。これに伴って、当該蓄積容量７０´の下部電極としては、図１０に示すような半導体層１ａの延設部分１ｆがあてられるのではなくて、図１３及び図１４に示すように、画素電極９ａ及び高濃度ドレイン領域１ｅのそれぞれとコンタクトホール８５及び８３を介して電気的に接続された、独立の部材たる中継層７１があてられている。なお、この中継層７１は、ＴＦＴ３０上に形成された第１層間絶縁膜４１上に形成されている。また、それを平面視した形状は、図１３に示すように、Ｔの字状、あるいはそれを横倒ししたような形状となっている。
【０１１２】
そして本実施形態では特に、この蓄積容量７０´を構成する誘電体膜２８１が、所定の厚さを有する窒化膜を含むものとして形成されている。ここにいう「所定の厚さ」は、上述の各種実施形態と同様に、５ｎｍ以下とされている。
【０１１３】
なお、このような蓄積容量７０´において、本発明にいう「画素電位側容量電極」とは、前記中継層７１が、同じく「固定電位側容量電極」とは前記容量線３００の一部が、それぞれ該当することになる。
【０１１４】
このような実施形態に係る電気光学装置によれば、そのＴＦＴアレイ基板１０が、上述した基板装置の第２実施形態を実質的に具備してなるものとみなすことが可能であるから、既に述べたように、上述の電気光学装置の第１実施形態で述べたのと略同様な作用効果が得られることは明白である。
【０１１５】
なお、図１３及び図１４と、上述の電気光学装置の第１実施形態に係る図９及び図１０との間に存する若干の相違点について説明しておく。まず、図９及び図１０においては、誘電体膜２８０は、延設部分１ｆないし半導体層１ａに対応するようにパターニングされていたが、図１３及び図１４においては、誘電体膜２８１は、ＴＦＴアレイ基板１０の全面にわたって形成されている。また、前者においては、ＴＦＴ３０は、溝の内部に形成されるような形態となっていたが、後者においては、そのような形態はとっていない。以下、相違点はその他にも若干存在するが、本発明との関係において、本質的な関係を有しない部分であるので、それについての説明は省略することとする。
【０１１６】
（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１５は、投射型カラー表示装置の図式的断面図である。
【０１１７】
図１５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ＲＧＢ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１１２０にカラー画像として投射される。
【０１１８】
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電気光学装置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】本発明の第１実施形態の基板装置の製造方法を、順を追って示す工程図（その１）である。
【図２】本発明の第１実施形態の基板装置の製造方法を、順を追って示す工程図（その２）である。
【図３】図１の工程（４）における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４】基板装置の厚さ方向と水素化処理を施すことにより該基板装置内に導入される水素濃度との関係を示すグラフである。
【図５】第１実施形態の基板装置を構成するＴＦＴの電圧・電流特性を示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態の基板装置の製造方法を、順を追って示す工程図であって、図１より後の工程を図２に代わって示すものである（図１までは共通の工程）。
【図７】本発明の第２実施形態の基板装置の製造方法を、図６に続いて示す工程図である。
【図８】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９】図８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１０】図９のＡ−Ａ’断面図である。
【図１１】本発明の電気光学装置の実施形態におけるＴＦＴ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１２】図１１のＨ−Ｈ’断面図である。
【図１３】図１１と同趣旨の図であって、各種構成要素の配置関係に変更を加えた平面図である。
【図１４】図１２の同趣旨の図であって、図１３のＫ−Ｋ´断面図である。
【図１５】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
１ｆ…延設部分（本発明にいう「画素電位側容量電極」の一例）
２…絶縁膜（ゲート絶縁膜を含む）
３ａ…走査線
３ｂ、３００…容量線（本発明にいう「固定電位側容量電極」の一例）
１０…ＴＦＴアレイ基板
３０…ＴＦＴ
７０、７０´…蓄積容量
７１…中継層（本発明にいう「画素電位側容量電極」の一例）
２００…石英基板
２０２…ポリシリコン膜
２０４…熱酸化シリコン膜
２０６…ゲート電極膜
２０８…窒化膜
２０８´、２８０、２８１…誘電体膜
２２２…下部電極
２２４…上部電極[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a substrate device such as a TFT array substrate device on which a thin film transistor (hereinafter, appropriately referred to as “TFT (Thin Film Transistor)”) is formed, an electro-optical device, and a device including such a substrate device. The present invention belongs to the technical field of an electro-optical device such as a liquid crystal device and electronic equipment provided with the electro-optical device.
[0002]
[Background Art]
This type of substrate device includes, for example, a semiconductor layer such as a polysilicon film or an amorphous silicon film including a source region, a drain region, and a channel region on a substrate such as a quartz substrate. On the surface of the semiconductor layer, a gate insulating film is formed from an HTO (high temperature oxidation) film, a TEOS (tetra-ethyl-ortho-silicate) film, or a plasma oxide film such as a thermal oxide film formed by dry oxidation or wet oxidation. Further, by forming a gate electrode film on the gate insulating film, a TFT is constructed on the substrate. Such a TFT is used as a pixel switching element in a TFT array substrate device by being built in each pixel in an image display area of an electro-optical device such as a liquid crystal device. Alternatively, by being formed in a peripheral area around the image display area, it is also used as a part of a drive circuit of the substrate device.
[0003]
In the image display region, an N-channel TFT excellent in carrier mobility, that is, excellent in switching characteristics is generally formed because electrons are carriers, and in the peripheral region, the N-channel TFT is formed. In general, a CMOS type (complementary type) TFT having such advantages that an N-channel type TFT and a P-channel type TFT are combined as a set and a drive current is small is required.
[0004]
A substrate device in which a TFT is formed in an image display region or a peripheral region as described above is widely used in various electro-optical devices such as a liquid crystal device of a TFT active matrix driving method (for example, see Patent Document 1). ).
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2000-206568 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, with this type of substrate device, achieving high-performance electrical characteristics or high reliability has always been recognized as a general problem. In particular, in the TFT constituting the substrate device, the transistor characteristics are required to have higher performance and higher reliability (that is, lower leak current and lower interface state density, etc.). In addition, there is naturally a need to maintain such good transistor characteristics for a long period of time.
[0007]
In order to satisfy such a demand, a favorable treatment of a dangling bond generated at a crystal grain boundary in a semiconductor layer or an interface between the semiconductor layer and the gate insulating film, that is, removal or termination of the dangling bond is effectively performed. Is one of the important elemental technologies. In addition, it is necessary to prevent the introduction of moisture into the gate insulating film constituting the TFT or the interface between the gate insulating film and the semiconductor layer as much as possible. In any case, the characteristics of the TFT are deteriorated, such as deterioration of the ON / OFF characteristics of the TFT or increase of the threshold voltage Vth.
[0008]
In this regard, some means for solving these problems have been proposed in the past. However, in view of the general and high-level demands for the above-described improvement in the characteristics of the TFT, it cannot be said that a complete solution has been proposed at present.
[0009]
In addition, such a problem arises not only from the general viewpoint described above but also when the above-mentioned substrate device corresponds to a TFT array substrate constituting an electro-optical device such as a liquid crystal device capable of displaying images. Become acute. This is because electro-optical devices require high-quality image display and long-term maintenance, which greatly depends on the characteristics of the TFTs on the TFT array substrate.
[0010]
The present invention has been made in view of the above problems, and has a method of manufacturing a substrate device and an electro-optical device including a thin film transistor capable of maintaining good transistor characteristics for a long time, and an electro-optical device and It is an object to provide an electronic device including the electro-optical device.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a substrate device of the present invention is provided on a substrate, a thin film transistor including a semiconductor layer, and the thin film transistor is formed over the thin film transistor, and performs hydrogenation processing on the semiconductor layer from above. A nitride film having a predetermined thickness that does not hinder the introduction of hydrogen into the semiconductor layer.
[0012]
According to the substrate device of the present invention, a nitride film having a predetermined thickness that does not hinder the introduction of hydrogen into the semiconductor layer when the semiconductor layer is subjected to hydrogenation treatment is provided on the thin film transistor. Thereby, first, by the presence of the nitride film, it is possible to prevent moisture from entering the thin film transistor, that is, to improve the moisture resistance of the thin film transistor. By the way, if water is mixed into the gate insulating film forming the thin film transistor, water molecules are diffused to the interface between the gate insulating film and the semiconductor layer to generate a positive charge, thereby increasing the threshold voltage Vth of the TFT. Will be. That is, in the present invention, such a problem can be effectively solved. The above phenomenon is particularly noticeable in P-channel TFTs whose carriers are holes.
[0013]
In the present invention, in particular, since the nitride film is formed so as to be adjusted to the predetermined thickness, it is introduced into the semiconductor layer when performing a hydrogenation process useful for improving the characteristics of the thin film transistor as described above. It does not hinder the progress of hydrogen.
[0014]
The predetermined thickness of such a nitride film depends on the specific method of the hydrogenation treatment, the film quality and thickness of the semiconductor layer to be hydrogenated, and the degree of hydrogenation required according to the device specifications of the substrate device. The specific characteristics vary depending on the film quality of the nitride film itself or the method of forming the nitride film itself. However, according to the present invention, such a predetermined thickness is individually and specifically set in advance of the manufacture of the substrate device by experiment, empirical, theoretical, or simulation. Then, once such a predetermined thickness is set, a favorable hydrogenation treatment can be performed in mass production or batch processing thereafter without particularly adjusting the thickness of the nitride film. As a result, in the finally completed substrate device, sufficient hydrogenation treatment has been performed, so that good transistor characteristics have been realized, and since a nitride film is present, good water resistance or moisture resistance has been obtained. Has been realized.
[0015]
As described above, according to the present invention, it is possible to enjoy both the effects of the hydrogenation treatment and the effects of the nitride film. That is, the on / off characteristics of the thin film transistor can be maintained satisfactorily, and the possibility of increasing the threshold voltage Vth can be reduced, and the characteristics can be improved. Then, such good characteristics can be maintained for a relatively long time.
[0016]
Note that the nitride film according to the present invention is one of the most preferable embodiments to be formed in a form included in a dielectric film constituting a capacitor, as described later as one embodiment of the present invention. The position of the nitride film is not particularly limited. Basically, the nitride film may be formed anywhere as long as it is "on the substrate", for example, it may be provided directly above the thin film transistor, or in some cases, various layers may be laminated on the substrate. It is also possible to adopt a mode in which it is provided on the outermost surface or near the surface of a component (for example, an interlayer insulating film). As the “nitride film” in the present invention, typically, a silicon nitride film (SiN film, SiON film, or the like) is assumed. However, it goes without saying that other things may be used. Further, the “nitride film” according to the present invention is one of the most preferable embodiments formed by low-pressure CVD, plasma CVD or sputtering as described later. Alternatively, after a film is once formed on the entire surface of the substrate, it may be formed to have a predetermined pattern by using a photolithography method.
[0017]
Further, the present invention is not particularly limited to what kind of device the above-described substrate device is applied to, but preferably, for example, is applied to a TFT array substrate or the like constituting a liquid crystal device. It is suitable.
[0018]
Furthermore, in the substrate device according to the present invention, in addition to the semiconductor layer, a gate insulating film, a gate electrode film, and other necessary components can be provided to form a thin film transistor. Is not particularly limited. For example, a so-called top-gate thin film transistor which includes a semiconductor layer, a gate insulating film, and a gate electrode film in this order over a substrate can be formed. Conversely, a so-called bottom-gate thin film transistor having a structure including a gate electrode film, a gate insulating film, and a semiconductor layer in this order from the bottom can also be formed.
[0019]
In one aspect of the substrate device of the present invention, the predetermined thickness is 5 nm or less.
[0020]
According to this aspect, the nitride film has a suitable value as the predetermined thickness, that is, a thickness that does not hinder the introduction of hydrogen into the semiconductor layer, and that the nitride film has moisture resistance. It also has a suitable value for obtaining the effect of improving the performance.
[0021]
Therefore, according to this aspect, these two operational effects according to the present invention described above are more reliably achieved.
[0022]
In another aspect of the substrate device of the present invention, a capacitor including a pair of electrodes opposed to each other with a dielectric film interposed therebetween is further provided on the substrate, and the dielectric film includes the nitride film.
[0023]
According to this aspect, in the substrate device according to the present invention including the thin film transistor, in a capacitor that can be provided as standard for any purpose, a dielectric film included in the capacitor includes the nitride film. Therefore, according to this aspect, the configuration of the substrate device can be simplified and made more efficient.
[0024]
Further, when the dielectric film of the capacitor is made of the nitride film according to the present invention, the nitride film has a predetermined thickness, more preferably a thickness of 5 nm or less, as described above. The small thickness is advantageous for improving the performance of the capacitor.
[0025]
However, the present invention may be a form in which a nitride film according to the present invention is formed separately from the dielectric film forming the substrate device including the capacitor.
[0026]
In this aspect, it is particularly preferable that one of the pair of electrodes is also used as the semiconductor layer. According to such a configuration, it is possible to simplify or increase the efficiency of the substrate device more than the above.
[0027]
In another aspect of the substrate device of the present invention, the nitride film is formed by low-pressure CVD, plasma CVD, or sputtering.
[0028]
According to the present invention, the nitride film is formed so as to have “a predetermined thickness that does not hinder the introduction of hydrogen into the semiconductor layer”. It is assumed that the process is performed after the formation of the nitride film. Therefore, in this embodiment, a hydrogenation treatment is performed after a nitride film is formed by low-pressure CVD generally performed in a relatively high temperature environment of 650 to 850 ° C. Produces favorable results in favorably maintaining the effects of the treatment. This is because if the above-described low-pressure CVD is performed after performing the hydrogenation treatment, the termination of the dangling bond is eliminated due to the detachment of hydrogen atoms and the like from the semiconductor layer. Because it becomes.
[0029]
From the above, after all, according to the present embodiment, it is possible to form a suitable nitride film while suitably maintaining the effect of the hydrogenation treatment.
[0030]
In another aspect of the substrate device of the present invention, a plurality of the thin film transistors are arranged in an array on the substrate.
[0031]
According to this aspect, it is possible to construct a TFT array substrate device suitably used for an electro-optical device such as a liquid crystal device of a TFT active matrix drive system.
[0032]
In this aspect, in particular, the plurality of thin film transistors arranged in an array may be of an N-channel type, and may be provided for each pixel for pixel switching in an image display area on the substrate.
[0033]
According to such a configuration, the TFT for pixel switching can be constructed from an N-channel TFT excellent in carrier mobility because electrons are carriers. At the same time, the peripheral circuit can be constructed from a CMOS TFT including a P-channel TFT in addition to an N-channel TFT that can be simultaneously formed in the same process as the N-channel TFT. Therefore, a substrate device having a transistor with excellent characteristics and a long life can be realized as the whole device.
[0034]
In another aspect of the substrate device of the present invention, a gate insulating film and a gate electrode film constituting the thin film transistor are formed on both upper and lower sides of the semiconductor layer.
[0035]
According to this aspect, a mode in which the gate insulating film is provided on both the upper and lower sides of the semiconductor layer, that is, a double gate insulating film, and a thin film transistor having a back channel structure, such as a double gate electrode or a back channel structure, are additionally provided. It can be formed. According to such an embodiment, it is generally known that the characteristics of the thin film transistor are improved. However, even in such a case, the nitride film is formed on the substrate on which the thin film transistor is formed. Therefore, there is no change in that the above-described functions and effects are substantially similarly exhibited.
[0036]
An electro-optical device according to an embodiment of the present invention provides a pixel electrode, a thin film transistor including a semiconductor layer connected to the pixel electrode, a scan line and a data line connected to the thin film transistor, on a substrate, in order to solve the above problem. A nitride film which is formed on the thin film transistor and has a predetermined thickness which does not hinder the introduction of water into the semiconductor layer when hydrogenation is performed on the semiconductor layer from above.
[0037]
According to the electro-optical device of the present invention, so-called active matrix driving is performed by controlling the operation of the thin film transistor through the scanning line and applying the image signal sent through the data line to the pixel electrode through the thin film transistor. be able to.
[0038]
In particular, since the electro-optical device according to the present invention includes the configuration including the above-described substrate device of the present invention, the image quality can be improved, and the display of such high-quality images can be performed. It is also possible to realize a long-life electro-optical device capable of maintaining stable performance including a long term.
[0039]
In one aspect of the electro-optical device of the present invention, the predetermined thickness is 5 nm or less.
[0040]
According to this aspect, as described above, it is possible to provide a nitride film which is improved in moisture resistance of the thin film transistor and has excellent hydrogen introduction ability.
[0041]
In another aspect of the electro-optical device of the present invention, a storage capacitor formed by sequentially stacking a pixel potential side capacitor electrode, a dielectric film, and a fixed potential side capacitor electrode connected to the pixel electrode and the thin film transistor on the substrate. And the dielectric film includes the nitride film.
[0042]
According to this aspect, it is possible to improve the potential holding characteristic of the pixel electrode, and thus, it is possible to display a high-quality image. This is because a voltage applied to a pixel electrode can be held for a predetermined period by a storage capacitor, which is a type of capacitor, so that the voltage applied to the pixel electrode is constant from the application of the first image signal to the application of the next image signal. Is maintained.
[0043]
In this embodiment, particularly, the dielectric film constituting the storage capacitor includes the nitride film. This is substantially synonymous with the above-described embodiment in which the dielectric film of the capacitor includes the nitride film according to the present invention. Can be simplified and efficiency can be improved.
[0044]
Particularly in this aspect, it is preferable that the semiconductor layer is also used as the pixel potential side capacitor electrode. According to such a configuration, the electro-optical device can be simplified and more efficiently than the above.
[0045]
The method for manufacturing a substrate device of the present invention includes a step of forming a thin film transistor including a semiconductor layer over a substrate, and a step of forming a thin film transistor on the thin film transistor, wherein hydrogenation treatment is performed on the semiconductor layer to prevent introduction of water into the semiconductor layer. Forming a nitride film having a predetermined thickness by a low pressure CVD, plasma CVD or sputtering method, and performing a hydrogenation process on the semiconductor layer after the nitride film forming step. .
[0046]
According to the method of manufacturing a substrate device of the present invention, the above-described substrate device of the present invention can be manufactured relatively easily.
[0047]
Further, according to the present invention, generally, after performing a nitride film forming process using reduced pressure CVD performed in a high temperature environment of about 650 to 850 ° C., a hydrogenation process is performed on the semiconductor layer. The generated Si—H bond and the like can be maintained until the stage of shipping the substrate device.
[0048]
In another aspect of the method for manufacturing a substrate device of the present invention, the thickness of the nitride film is 5 nm or less. According to this aspect, as described above, it is possible to provide a nitride film which is improved in moisture resistance of the thin film transistor and has excellent hydrogen introduction ability.
[0049]
In order to solve the above problems, the method for manufacturing an electro-optical device according to the present invention includes the steps of: forming a thin film transistor including a semiconductor layer on a substrate; and A nitride film forming step of forming a nitride film having a predetermined thickness that does not hinder the introduction of water into the semiconductor layer by low pressure CVD, plasma CVD, or sputtering; Performing a chemical treatment, forming a data line electrically connected to the thin film transistor by forming a source electrode for the source region in the semiconductor layer, and forming a data line in the drain region in the semiconductor layer. Forming a pixel electrode electrically connected to the thin film transistor by forming a drain electrode.
[0050]
In particular, according to the method of manufacturing an electro-optical device of the present invention, as described above, it is possible to manufacture an electro-optical device including a thin film transistor whose characteristics are improved. In such an electro-optical device, it is possible to improve the image quality, and it is also possible to achieve a long life capable of maintaining stable performance including display of such high-quality images for a long period of time. Become.
[0051]
In one aspect of the method for manufacturing an electro-optical device according to the present invention, the thickness of the nitride film is 5 nm or less.
[0052]
According to this aspect, as described above, it is possible to provide a nitride film which is improved in moisture resistance of the thin film transistor and has excellent hydrogen introduction ability.
[0053]
An electronic apparatus according to an aspect of the invention includes the above-described electro-optical device (including various aspects thereof) according to an embodiment of the invention.
[0054]
According to this aspect, since the apparatus includes the above-described substrate device of the present invention, a projection display device or a projector, a liquid crystal television, a personal computer, a mobile device, or a mobile device having a high-performance and long-life electro-optical device as a display unit. Various electronic devices such as a monitor unit of a terminal, a pager, a display unit of a mobile phone, and a finder unit of a camera can be realized.
[0055]
The operation and other advantages of the present invention will become more apparent from the embodiments explained below.
[0056]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0057]
(First Embodiment of Substrate Device)
First, a manufacturing method and a configuration of a substrate device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIGS. 1 and 2 are process diagrams sequentially showing the manufacturing method of the substrate device of the first embodiment, and show the cross-sectional structure near the TFT in each process. FIG. 3 is a schematic diagram showing a crystal structure generated in a polysilicon film and an interface between the polysilicon film and the thermally oxidized silicon film by the hydrogen introduction step in the step (6) in FIG. 4 and 5 will be referred to again in the appropriate places in the following description.
[0058]
In FIG. 1, in step (1), a substrate 200 made of, for example, glass, quartz, plastic, or the like is prepared. In step (2), after a polysilicon film is formed thereon, photolithography and etching are performed. A polysilicon film 202 as an example of a semiconductor layer according to the present invention is formed in a predetermined pattern including a source region, a channel region, and a drain region of a TFT. Such a polysilicon film 202 may be a low-temperature polysilicon film, a high-temperature polysilicon film, or amorphous silicon.
[0059]
Next, in step (3), a thermally oxidized silicon film 204 to be a gate insulating film constituting a TFT described later is formed on the surface of the polysilicon film 202 by dry oxidation. This can be formed, for example, by dry-oxidizing the surface of the polysilicon film 202. However, in the present invention, in addition to the above-described dry oxidation method, a wet oxidation method, a method of forming a TEOS (tetra-ethyl-ortho-silicate) film using a CVD method, or an oxidation method using a plasma is used. At least one of the methods for forming a film may be included. In some cases, a thermal oxide film may be formed via dry oxidation, and then a plasma oxide film may be formed thereon.
[0060]
Next, in step (4), a gate electrode film 206 is formed on the thermal silicon oxide film 204. The gate electrode film 206 is formed, for example, by depositing a polysilicon film by a low pressure CVD method or the like and further thermally diffusing phosphorus to make it conductive.
Note that the gate electrode film 206 is formed by depositing a polysilicon film over the entire surface of the substrate 200 and then using the polysilicon film as an original film, and patterning it to have a desired pattern by using a photolithography method. Is common. It is needless to say that the gate electrode film 206 may be formed of another material or by another manufacturing method.
[0061]
In this step (4), the source region, the channel region and the drain region in the polysilicon film 202 are formed by introducing impurities into the polysilicon film 202 using the gate electrode film 206 as a mask. It is good to do it. Here, when the impurities are boron ions or the like, the finally formed TFT is formed as a P-channel type, and when the impurities are phosphorus ions or arsenic ions, the TFT is formed as an N-channel type. Will be. In addition, by introducing impurities using the gate electrode film 206 as a mask, it is possible to form a source region, a channel region, and a drain region in a so-called self-alignment manner.
[0062]
Next, in the first embodiment, in particular, in the step (5), a nitride film 208 is formed on the gate electrode film 206. The nitride film 208 is made of, for example, a silicon nitride film (SiN film, SiON film) and has a thickness of 5 nm or less.
[0063]
Such a nitride film 208 is formed by, for example, low-pressure CVD, plasma CVD, or sputtering.
[0064]
Next, in step (6), hydrogen is contained in the polysilicon film 202 by performing annealing in an atmosphere containing hydrogen atoms in a furnace (diffusion furnace) (implementation of hydrogenation). Therefore, according to the substrate device of the first embodiment, the on / off characteristics of the thin film transistor can be favorably maintained without generating an interface state due to the presence of the dangling bond.
[0065]
In the above description, hydrogen annealing is performed to include hydrogen in the polysilicon film 202. However, in the present invention, hydrogen is introduced into the polysilicon film 202. As a method, the above-described configuration may be realized by a method using hydrogen plasma, a sintering process including hydrogen, or a process of implanting hydrogen ions.
[0066]
Thereafter, in a step (7), after forming a first interlayer insulating film 210 made of, for example, a silicon oxide film on the nitride film 208, the first interlayer insulating film 210 is subjected to dry etching to obtain polysilicon. A contact hole 209 communicating with the source region of the film 202 is formed, and a source electrode film 212 made of, for example, aluminum is formed on the first interlayer insulating film 210 and inside the contact hole 209. On the other hand, in this step (7), after the formation of the source electrode film 212, the second interlayer insulating film 214 is formed, and then the second interlayer insulating film 214 and the first interlayer insulating film 210 are subjected to dry etching. Then, a contact hole 215 leading to the drain region of the polysilicon film 202 is formed, and a drain electrode film 216 made of a conductive film is formed on the second interlayer insulating film 212 and the inside of the contact hole 215.
[0067]
Through the above steps (1) to (7), a TFT is constructed on the substrate 200.
[0068]
In the substrate device of the first embodiment having such a manufacturing method and configuration, the following operation and effect can be obtained.
[0069]
That is, in the first embodiment, when performing the hydrogenation treatment in the above-described step (6), the nitride film 208 formed in the step (5) hinders the introduction of hydrogen into the polysilicon film 202. There is no such thing. This is because the thickness of the nitride film 208 is set to 5 nm or less. Hereinafter, this point will be described in more detail with reference to FIGS. 4 and 5 showing qualitative characteristics of the nitride film according to the present invention based on experiments performed by the inventor of the present application. .
[0070]
First, FIG. 4 shows a result of performing a hydrogenation process on a more general substrate device including at least a semiconductor layer and a nitride film using the thickness of the nitride film as a parameter (3, 5, and 10 nm). 4 is a graph showing how the relationship between the thickness direction and the hydrogen concentration became. This figure shows the result of performing a hydrogenation treatment on the semiconductor layer below the insulating film after a dummy insulating film is present on the nitride film (the left region in the drawing).
[0071]
In this figure, first, it can be seen that the hydrogen concentration is higher on the upper layer side and extremely sharply lower on the lower layer side from the portion where the nitride film exists. This is because the nitride film hinders the progress of hydrogen to the semiconductor layer. However, when the thickness of the nitride film is 5 nm or less, more hydrogen is introduced under the nitride film 208 than when the thickness is 10 nm or more. From FIG. 4, it can also be seen that the hydrogen concentration under the nitride film has a monotonous relationship in which the smaller the thickness of the nitride film, the higher the hydrogen concentration.
[0072]
Therefore, according to the first embodiment, dangling bonds in the polysilicon film 202 and the like are effectively terminated by introducing sufficient hydrogen into the polysilicon film 202 under the nitride film 208. It becomes possible.
[0073]
FIG. 5 is a graph showing the voltage / current characteristics of the finally formed TFT with the thickness of the nitride film 208 as a parameter (3, 5, and 10 nm). According to this figure, it can be seen that the smaller the thickness of the nitride film 208, the larger the on-current and the smaller the off-current. Moreover, in the first embodiment, as the thickness of the nitride film 208 is smaller, hydrogen is more effectively introduced into the polysilicon film 202 and dangling bonds are more effectively terminated. Even if the TFT according to the embodiment is operated for a relatively long time, the threshold voltage Vth is hardly increased.
[0074]
Therefore, according to the first embodiment, the above-described good characteristics can be effectively maintained for a relatively long time.
[0075]
As described above, according to the substrate device of the present embodiment, it is possible to manufacture a TFT having good characteristics and maintaining the characteristics for a long period of time.
[0076]
In the above description, the nitride film 208 is a layer made of a single material. However, the present invention is not limited to such a form. For example, a nitride film and an oxide film may be stacked. It may be formed as a layer having a structured structure.
[0077]
Further, in the above description, the steps from the step (1) shown in FIG. 1 to the step (7) shown in FIG. 2 until the TFT is constructed on the substrate 200 have been described. Subsequently, for example, an electro-optical device such as a liquid crystal device including a pixel portion including the TFT can be manufactured. In this case, the TFT can serve as a switching element for the pixel portion.
[0078]
(Second embodiment of substrate device)
Hereinafter, a manufacturing method and a configuration of the substrate device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, FIG. 6 is a process chart showing the manufacturing method in the step (5 ′) and subsequent steps in place of the step (5) in FIG. 2 in that order. 6, the same components as those shown in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0079]
In the second embodiment, as shown in the step (5 ') in FIG. 6, after the step (4) in FIG. 1, the nitride film 208 is not directly formed on the gate electrode First, an interlayer insulating film 220 is formed immediately above the electrode film 208. Specifically, the interlayer insulating film 220 is made of, for example, a TEOS gas, a TEB (tetra-ethyl-borate) gas, a TMOP (tetra-methyl-oxy-foslate) gas, or the like by a normal pressure or reduced pressure CVD method or the like. It is formed by using a silicate glass film such as NSG (non-silicate glass), PSG (phosphosilicate glass), BSG (boron silicate glass), BPSG (boron phosphorus silicate glass), a silicon nitride film or a silicon oxide film. do it.
[0080]
Next, in a step (6 ′) of FIG. 6, after a contact hole 221 is formed in the interlayer insulating film 220, an appropriate conductive material is formed inside the contact hole 221 and on the interlayer insulating film 220. A lower electrode 222 is formed. Here, the suitable conductive material may be, for example, the same material as the polysilicon film 202. In addition, as a material forming the lower electrode 222, for example, when a high-temperature environment is required for forming various components expected to be formed after the formation of the lower electrode 222, a material that is melted thereby is used. Although it cannot be obtained, basically anything may be selected as long as such conditions are satisfied. In FIG. 6, the lower electrode 222, a dielectric film 208 'described later, and the upper electrode 224 are formed on a part of the surface of the substrate 200. This is necessary by using a photolithography method or the like. Can be obtained by performing a patterning process in accordance with.
[0081]
In a subsequent step (7 ′) of FIG. 6 and a step (8 ′) of FIG. 7, a dielectric film 208 ′ and an upper electrode 224 are sequentially formed on the lower electrode 222. Among them, the upper electrode 224 may be formed of an appropriate conductive material, similarly to the lower electrode 222. As described above, in the second embodiment, a pair of electrodes facing each other with the dielectric film 208 ′ therebetween, that is, a capacitor including the upper electrode 224 and the lower electrode 222 is formed on the substrate 200.
[0082]
After that, although not shown in detail, a hydrogenation process is performed on the polysilicon film 202 in substantially the same manner as in step (6) of FIG. 2 and substantially in the same manner as in step (7) of FIG. If a further interlayer insulating film, a contact hole, a source electrode film 212 and the like are formed, a substrate device including a TFT can be completed also in the second embodiment.
[0083]
Further, following the completion of the manufacture of the TFT, an interlayer insulating film, a pixel electrode 228 and an alignment film 218 are sequentially formed on the source electrode film 212 as shown in a step (9 ′) of FIG. And the lower electrode 222 are electrically connected by a contact hole, and a counter substrate 250 on which a counter electrode 251 and an alignment film 252 are formed, and a liquid crystal 290 sandwiched between the substrate 200 and the counter substrate 250 are provided. It is possible to manufacture a pixel portion which is a part of the electro-optical device.
[0084]
It is understood that the structure shown in the step (9 ') in FIG. 7 substantially corresponds to a part of the structure shown in FIG. 14, which is an example of the structure of the electro-optical device described later.
[0085]
The second embodiment is particularly characterized in that the dielectric film 208 'constituting the capacitor includes the nitride film 208 as described in the first embodiment. That is, the dielectric film 208 ′ constituting the capacitor in the second embodiment does not hinder the introduction of hydrogen into the polysilicon film 202 when performing the function described in the first embodiment, that is, the hydrogenation process. And also has a function of ensuring moisture resistance to the gate insulating film 204 during operation of the present substrate device. Therefore, in the second embodiment, substantially the same operation and effect as those described above can be obtained. Become.
[0086]
Moreover, according to the second embodiment, the following operation and effect can be further obtained in addition to this. That is, in the first embodiment, the nitride film 208 is formed as a so-called independent film, but in the second embodiment, the nitride film 208 is formed as a film having the function of the dielectric film of the capacitor. Therefore, according to the second embodiment, the configuration of the substrate device can be simplified or made more efficient.
[0087]
If the dielectric film 208 'includes the nitride film 208 according to the first embodiment, the dielectric film 208' has a relatively small thickness of 5 nm or less. This is also advantageous for improving the performance of the capacitor.
[0088]
In the above description, the nitride film 208 ′ is a layer made of a single material. However, the present invention is not limited to such a form. May be formed as a layer having a laminated structure.
[0089]
(First Embodiment of Electro-Optical Device)
Next, an embodiment of an electro-optical device including the substrate device of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the above-described embodiment of the substrate device is provided as a TFT array substrate. The TFT array substrate and the opposing substrate are arranged to face each other, and an electro-optical material such as liquid crystal is sandwiched between the two. 1 is an embodiment according to an electro-optical device.
[0090]
First, the configuration of the electro-optical device according to the present embodiment in the image display area will be described along with its operation with reference to FIGS. Here, FIG. 8 is an equivalent circuit of various elements, wiring, and the like in a plurality of pixels formed in a matrix forming an image display area of the electro-optical device. FIG. 9 is a plan view of a plurality of adjacent pixel groups on a TFT array substrate on which data lines, scanning lines, pixel electrodes, and the like are formed, and FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. In FIG. 10, the scale of each layer and each member is different so that each layer and each member have a size that can be recognized on the drawing.
[0091]
In FIG. 8, in particular, in the electro-optical device according to the present embodiment including the above-described embodiment of the substrate device as a TFT array substrate, a plurality of pixels formed in a matrix forming an image display area include a pixel electrode 9a. A plurality of TFTs 30 for controlling the pixel electrodes 9a are formed in a matrix, and a data line 6a to which an image signal is supplied is electrically connected to a source of the TFT 30. Also, the scanning line 3a is electrically connected to the gate of the TFT 30, and the scanning signals G1, G2,..., Gm are applied to the scanning line 3a in a pulsed manner in this order at a predetermined timing. It is configured. The pixel electrode 9a is electrically connected to the drain of the TFT 30. By closing the switch of the TFT 30, which is a switching element, for a predetermined period, the image signals S1, S2,... Write at a predetermined timing. The image signals S1, S2,..., Sn of a predetermined level written to the electro-optical material via the pixel electrodes 9a are held for a certain period between the counter electrodes formed on a counter substrate (described later). The electro-optic material modulates light by changing the orientation and order of the molecular assembly according to the applied voltage level, thereby enabling gray scale display. Here, in order to prevent the held image signal from leaking, a storage capacitor 70 is added in parallel with the electro-optical material capacitor formed between the pixel electrode 9a and the counter electrode.
[0092]
In FIG. 9, in particular, in the electro-optical device of the present embodiment including the above-described embodiment of the substrate device as a TFT array substrate, a plurality of transparent pixel electrodes 9a (dotted line portions 9a) are arranged in a matrix on the TFT array substrate. The outline of the pixel electrode 9a is provided, and the data line 6a, the scanning line 3a, and the capacitor line 3b are provided along the vertical and horizontal boundaries of the pixel electrode 9a. The data line 6a is electrically connected to a later-described source region of the semiconductor layer 1a made of a polysilicon film or the like via the contact hole 5, and the pixel electrode 9a is connected to the source layer of the semiconductor layer 1a via the contact hole 8. It is electrically connected to a drain region described later. Further, the scanning line 3a is arranged so as to face a channel region (a hatched region falling rightward in the figure) in the semiconductor layer 1a, and the scanning line 3a functions as a gate electrode. The capacitance line 3b has a main line portion extending substantially linearly along the scanning line 3a, and a protruding portion protruding forward (upward in the drawing) along the data line 6a from a location intersecting the data line 6a. . On the TFT array substrate, a grid-like first light-shielding film 11a is provided so as to cover at least a channel region of each TFT.
[0093]
Next, as shown in the cross-sectional view of FIG. 10, the electro-optical device includes a transparent TFT array substrate 10 and a transparent counter substrate 20 disposed to face the TFT array substrate. The TFT array substrate 10 is made of, for example, a quartz substrate, and the counter substrate 20 is made of, for example, a glass substrate or a quartz substrate. The pixel electrode 9a is provided on the TFT array substrate 10, and an alignment film 16 on which a predetermined alignment process such as a rubbing process is performed is provided above the pixel electrode 9a. The pixel electrode 9a is made of, for example, a transparent conductive thin film such as an ITO film (Indium Tin Oxide film). The alignment film 16 is made of, for example, an organic thin film such as a polyimide thin film. On the other hand, a counter electrode (common electrode) 21 is provided on the entire surface of the counter substrate 20, and an alignment film 22 on which a predetermined alignment process such as a rubbing process is performed is provided below the counter electrode (common electrode) 21. ing. As shown in FIG. 10, the TFT array substrate 10 is provided with a pixel switching TFT 30 for controlling the switching of each pixel electrode 9a at a position adjacent to each pixel electrode 9a. As shown in FIG. 10, the opposing substrate 20 further includes a second region other than the opening region of each pixel (that is, a region where the incident light actually transmits and effectively contributes to the display in the image display region). A light shielding film 23 is provided.
[0094]
A sealing material (see FIGS. 11 and 12) described later surrounds the space between the TFT array substrate 10 and the counter substrate 20, which are configured as described above and are arranged so that the pixel electrode 9a and the counter electrode 21 face each other. An electro-optical material such as a liquid crystal is sealed in the separated space, and an electro-optical material layer 50 is formed. The electro-optical material layer 50 assumes a predetermined alignment state by the alignment films 16 and 22 in a state where no electric field is applied from the pixel electrode 9a. The electro-optical material layer 50 is made of, for example, an electro-optical material in which one or several kinds of nematic liquid crystals are mixed. The sealing material is an adhesive made of, for example, a photo-curing resin or a thermosetting resin for bonding the TFT substrate 10 and the counter substrate 20 around the periphery thereof, and is used for setting a distance between the two substrates to a predetermined value. Spacers such as glass fibers or glass beads are mixed.
[0095]
9 and 10, in the present embodiment, the TFT array substrate 10 has a concave shape in a mesh-like region including the data line 6a, the scanning line 3a, the capacitor line 3b, and the TFT 30, which is hatched upward in FIG. And a groove for flattening the image display area is formed.
[0096]
As shown in FIG. 10, a lattice-shaped first light-shielding film 11 a is provided between the TFT array substrate 10 and each pixel switching TFT 30 at a position facing each of the pixel switching TFTs 30. The first light-shielding film 11a is formed of, for example, at least one of Ti (titanium), Cr (chromium), W (tungsten), Ta (tantalum), Mo (molybdenum), and Pd (palladium), which are opaque refractory metals. And a single metal, alloy, metal silicide, and the like. Alternatively, it is made of another metal such as Al (aluminum) and Ag (silver).
[0097]
Further, a base insulating film 12 is provided between the first light shielding film 11a and the plurality of pixel switching TFTs 30. The base insulating film 12 is provided to electrically insulate the semiconductor layer 1a constituting the pixel switching TFT 30 from the first light-shielding film 11a. Further, since the base insulating film 12 is formed on the entire surface of the TFT array substrate 10, it also has a function as a base film for the pixel switching TFT 30.
[0098]
In this embodiment, in particular, as shown in FIG. 10, the semiconductor layer 1 is provided with an extended portion 1 f having a predetermined area, and a predetermined thickness is sequentially formed on the extended portion 1 f. The dielectric film 280 including the nitride film having a thickness and a part of the capacitance line 3b are formed in a laminated structure. As a result, the extended portion 1f can function as a lower electrode and the capacitor line 3b can function as an upper electrode, so that the extended portion 1f, the dielectric film 280 and a part of the capacitor line 3b can store the storage capacitor 70. Will be configured. Incidentally, the predetermined thickness of the dielectric film 280 is set to 5 nm or less in the present embodiment.
[0099]
In such a storage capacitor 70, the “pixel-potential-side capacitance electrode” according to the present invention refers to the extended portion 1f, and the “fixed-potential-side capacitance electrode” refers to a portion of the capacitance line 3b. Each will be applicable. By the way, regarding the former, when the TFT 30 is turned on, a pixel potential corresponding to an image signal is applied via a path including the source line 6a, the semiconductor layer 1a, the contact hole 8, and the pixel electrode 9a. Since the extended portion 1f is a portion extended from the semiconductor layer 1a and has the same potential as the pixel electrode 9a, the extended portion 1f corresponds to a “pixel potential” side capacitive electrode. It is sighing. Further, such a form of the storage capacitor 70 can be said to be a form in which the lower electrode is also used by the semiconductor layer 1a (more precisely, the extended portion 1f of the semiconductor layer 1a).
[0100]
In FIG. 10, a pixel switching TFT 30 has an LDD (Lightly Doped Drain) structure, and includes a scanning line 3a, a channel region 1a 'of a semiconductor layer 1a in which a channel is formed by an electric field from the scanning line 3a, and a scan. The gate insulating film 2 for insulating the line 3a from the semiconductor layer 1a, the data line 6a, the low-concentration source region 1b and the low-concentration drain region 1c of the semiconductor layer 1a, the high-concentration source region 1d of the semiconductor layer 1a, and the high-concentration drain region 1e It has. A corresponding one of the plurality of pixel electrodes 9a is connected to the high-concentration drain region 1e. In this embodiment, in particular, the data line 6a is formed of a light-shielding thin film such as a low-resistance metal film such as Al (aluminum) or an alloy film such as metal silicide. In addition, a first interlayer insulating film in which a contact hole 5 leading to the high-concentration source region 1d and a contact hole 8 leading to the high-concentration drain region 1e are formed on the scanning line 3a, the gate insulating film 2, and the base insulating film 12, respectively. A film 4 is formed. Further, a third interlayer insulating film 7 having a contact hole 8 to the high-concentration drain region 1e is formed on the data line 6a and the first interlayer insulating film 4.
[0101]
In the present embodiment, in particular, as shown in FIG. 10, the dielectric film 280 including the above-described nitride film is formed on the scanning line 3a. The semiconductor layer 1a constituting the TFT 30 is subjected to a hydrogenation treatment after the formation of the dielectric film 280, so that the inside of the semiconductor layer 1a or the interface between the semiconductor layer 1a and the gate insulating film 2 is formed. Is effectively terminated (see FIG. 3).
[0102]
The pixel switching TFT 30 preferably has an LDD structure as described above, but may have an offset structure in which impurity ions are not implanted into the low-concentration source region 1b and the low-concentration drain region 1c, or the scanning line 3a. A self-aligned TFT in which high concentration source and drain regions are formed in a self-aligned manner by implanting impurity ions at a high concentration using a gate electrode which is a part of the TFT as a mask may be used. Further, in the present embodiment, the pixel switching TFT 30 has a single gate structure in which only one gate electrode is arranged between the source and drain regions. However, two or more gate electrodes may be arranged between them. At this time, the same signal is applied to each gate electrode.
[0103]
Next, the overall configuration of the electro-optical device configured as described above will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 11 is a plan view of the TFT array substrate 10 together with the components formed thereon as viewed from the counter substrate 20, and FIG. It is -H 'sectional drawing.
[0104]
In FIG. 11, a sealing material 52 is provided on the TFT array substrate 10 along the edge thereof, and parallel to the inside thereof, for example, as a frame made of the same or different material as the second light shielding film 23. A third light shielding film 53 is provided. In a region outside the sealing material 52, a data line driving circuit 101 and an external circuit connection terminal 102 are provided along one side of the TFT array substrate 10, and the scanning line driving circuit 104 is connected to two sides adjacent to this side. It is provided along. Further, on one remaining side of the TFT array substrate 10, a plurality of wirings 105 for connecting between the scanning line driving circuits 104 provided on both sides of the image display area are provided. In at least one of the corners of the opposing substrate 20, an upper / lower conducting material 106 for establishing electric conduction between the TFT array substrate 10 and the opposing substrate 20 is provided. Then, as shown in FIG. 11, the opposite substrate 20 having substantially the same contour as the sealing material 52 is fixed to the TFT array substrate 10 by the sealing material 52.
[0105]
In the present embodiment, it is preferable that the pixel switching TFT 30 to be formed in the image display region is formed of an N-channel TFT in which hydrogen is introduced into the semiconductor layer 1a in the substrate device of the above-described embodiment. At the same time, the peripheral circuits such as the data line driving circuit 101 and the scanning line driving circuit 104 to be formed in the peripheral region are configured including the CMOS type TFT, and the P-channel type TFT in the CMOS is formed by the substrate of the above-described embodiment. The device may be composed of a P-channel TFT in which hydrogen is introduced into the semiconductor layer 1a.
[0106]
With this configuration, pixel switching can be performed satisfactorily at a high drive frequency using an N-channel TFT having excellent carrier mobility because electrons are carriers, and a CMOS having excellent drive current characteristics and the like can be used. It is possible to extend the life of the entire device while configuring the peripheral circuit.
[0107]
In the electro-optical device according to this embodiment, the TFT array substrate 10 can be regarded as substantially including the above-described first embodiment of the substrate device. In addition, since the dielectric film 280 has a predetermined thickness, dangling bonds can be effectively eliminated by an effective hydrogenation treatment, so that the on / off characteristics of the TFT 30 can be maintained well. In addition to the above, since the moisture resistance of the TFT 30 can be improved by the presence of the dielectric film 280, the operation of the TFT 30 having the above-described good characteristics can be maintained for a relatively long time. is there.
[0108]
Moreover, in the present embodiment, the dielectric film 280 is also an element constituting the storage capacitor 70. Therefore, although the second embodiment of the substrate device including the above-described capacitor has a slightly irregular shape, Can be regarded as being provided. Therefore, according to the present embodiment, the structure of the TFT array substrate 10 can be simplified or the efficiency can be improved, and the dielectric film 280 can be formed as a film having a relatively small thickness of 5 nm or less. Thus, the performance of the storage capacitor 70 can be improved.
[0109]
In the embodiment of the electro-optical device described above with reference to FIGS. 8 to 12, instead of providing the data line driving circuit 101 and the scanning line driving circuit 104 on the TFT array substrate 10, for example, TAB (tape automated bonding) The driving LSI mounted on the (substrate) may be electrically and mechanically connected via an anisotropic conductive film provided on the periphery of the TFT array substrate 10. Further, an electro-optical device capable of displaying a high-quality image can be realized by applying the present invention to any method such as a TFD (Thin Film Diode) active matrix method and a passive matrix driving method other than the TFT active matrix driving method. . Furthermore, in the above-described electro-optical device, for example, a TN (Twisted Nematic) mode, an STN (Super Twisted Nematic) mode, a VA (Vertically Aligned) mode, A polarizing film, a retardation film, a polarizing plate, and the like are arranged in a predetermined direction according to an operation mode such as a PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal) mode or a normally white mode / a normally black mode.
[0110]
(Second embodiment of electro-optical device)
Hereinafter, the configuration of an electro-optical device according to an embodiment different from the above will be described with reference to FIGS. Here, FIGS. 13 and 14 are a plan view and a cross-sectional view having the same meaning as FIGS. 9 and 10, respectively. However, in order to further improve the pixel aperture ratio, the arrangement relationship of various components has been changed. It is a top view and a sectional view. In FIGS. 13 and 14, components substantially similar to those shown in FIGS. 9 and 10 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0111]
In FIGS. 13 and 14, the part that has undergone a particularly large change in comparison with FIGS. 9 and 10 is the configuration of the storage capacitor 70 ′. That is, first, unlike FIG. 9, the storage capacitor 70 'has a form in which the gap between the pixel electrodes 9a arranged in a matrix, that is, the non-opening region is sewn, as shown in FIG. ing. Accordingly, as the lower electrode of the storage capacitor 70 ′, the extended portion 1 f of the semiconductor layer 1 a as shown in FIG. 10 is not applied, but as shown in FIGS. A relay layer 71 as an independent member electrically connected to each of 9a and the high-concentration drain region 1e via contact holes 85 and 83 is provided. The relay layer 71 is formed on the first interlayer insulating film 41 formed on the TFT 30. Further, as shown in FIG. 13, the shape of this in plan view is a T-shape or a shape as if it were turned sideways.
[0112]
In the present embodiment, particularly, the dielectric film 281 constituting the storage capacitor 70 'is formed to include a nitride film having a predetermined thickness. Here, the “predetermined thickness” is 5 nm or less, as in the above-described various embodiments.
[0113]
In such a storage capacitor 70 ′, the “pixel potential side capacitor electrode” according to the present invention refers to the relay layer 71, and the “fixed potential side capacitor electrode” refers to a part of the capacitor line 300. Each will be applicable.
[0114]
According to the electro-optical device according to this embodiment, the TFT array substrate 10 can be regarded as substantially including the above-described second embodiment of the substrate device. As described above, it is apparent that substantially the same operation and effect as those described in the first embodiment of the electro-optical device can be obtained.
[0115]
Note that a description will be given of a slight difference between FIGS. 13 and 14 and FIGS. 9 and 10 according to the first embodiment of the above-described electro-optical device. First, in FIGS. 9 and 10, the dielectric film 280 is patterned so as to correspond to the extended portion 1f to the semiconductor layer 1a. However, in FIGS. 13 and 14, the dielectric film 281 is formed of a TFT. It is formed over the entire surface of the array substrate 10. In the former, the TFT 30 has a form formed inside the groove, but in the latter, such a form is not taken. In the following, although there are some other differences, since they have no essential relationship in relation to the present invention, description thereof will be omitted.
[0116]
(Electronics)
Next, an overall configuration, particularly an optical configuration, of an embodiment of a projection type color display device as an example of an electronic apparatus using the electro-optical device described above in detail as a light valve will be described. FIG. 15 is a schematic sectional view of a projection type color display device.
[0117]
In FIG. 15, a liquid crystal projector 1100, which is an example of a projection type color display device according to the present embodiment, prepares three liquid crystal modules each including a liquid crystal device 100 in which a driving circuit is mounted on a TFT array substrate, and respectively supplies light for RGB. The projector is used as the bulbs 100R, 100G, and 100B. In the liquid crystal projector 1100, when projection light is emitted from a lamp unit 1102 of a white light source such as a metal halide lamp, three mirrors 1106 and two dichroic mirrors 1108 light components R, G, and R corresponding to the three primary colors of RGB. B, and are led to the light valves 100R, 100G, and 100B corresponding to each color. At this time, in particular, the B light is guided through a relay lens system 1121 including an entrance lens 1122, a relay lens 1123, and an exit lens 1124 in order to prevent light loss due to a long optical path. The light components corresponding to the three primary colors modulated by the light valves 100R, 100G, and 100B, respectively, are recombined by the dichroic prism 1112, and then projected as a color image on the screen 1120 via the projection lens 1114.
[0118]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be appropriately modified within the scope of the gist of the invention, which can be read from the entirety of the claims and the specification, or the scope that does not depart from the idea. The manufacturing method of the electro-optical device, and the electro-optical device and the electronic apparatus are also included in the technical scope of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process diagram (part 1) for sequentially illustrating a method of manufacturing a substrate device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a process diagram (part 2) for sequentially illustrating the method of manufacturing the substrate device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a crystal structure generated at the interface between the semiconductor layer, the semiconductor layer, and the gate insulating film by the hydrogen introduction step in step (4) of FIG.
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a thickness direction of a substrate device and a concentration of hydrogen introduced into the substrate device by performing a hydrogenation process.
FIG. 5 is a graph showing voltage / current characteristics of a TFT constituting the substrate device of the first embodiment.
FIG. 6 is a process diagram sequentially illustrating a method of manufacturing a substrate device according to a second embodiment of the present invention, in which steps subsequent to FIG. 1 are shown in place of FIG. Common steps).
FIG. 7 is a process diagram illustrating a method for manufacturing the substrate device according to the second embodiment of the present invention, following FIG. 6;
FIG. 8 is an equivalent circuit of various elements and wirings provided in a plurality of pixels in a matrix forming an image display area in the embodiment of the electro-optical device of the present invention.
9 is a plan view of a plurality of adjacent pixel groups of a TFT array substrate on which data lines, scanning lines, pixel electrodes, and the like are formed in the electro-optical device of FIG.
FIG. 10 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 9;
FIG. 11 is a plan view of the TFT array substrate in the embodiment of the electro-optical device of the present invention, together with the components formed thereon, viewed from the counter substrate side.
FIG. 12 is a sectional view taken along line HH ′ of FIG. 11;
FIG. 13 is a view having the same meaning as in FIG. 11 and is a plan view in which arrangement relations of various components are changed.
FIG. 14 is a view having the same concept as in FIG. 12, and is a cross-sectional view taken along the line KK ′ of FIG. 13;
FIG. 15 is a schematic block diagram of a projection type color display device according to an embodiment of the electronic apparatus of the invention.
[Explanation of symbols]
1a: Semiconductor layer
1f ... extended part (an example of the "pixel potential side capacitance electrode" in the present invention)
2 ... Insulating film (including gate insulating film)
3a: scanning line
3b, 300... Capacitance line (an example of the “fixed potential side capacitance electrode” in the present invention)
10 ... TFT array substrate
30 ... TFT
70, 70 '... storage capacity
71 ... Relay layer (an example of the "pixel potential side capacitance electrode" in the present invention)
200: quartz substrate
202 ... Polysilicon film
204: Thermal oxide silicon film
206: gate electrode film
208: nitride film
208 ', 280, 281 ... dielectric film
222: lower electrode
224: Upper electrode

Claims (17)

基板上に、
半導体層を含む薄膜トランジスタと、
該薄膜トランジスタ上に形成されており、その上側から前記半導体層に対する水素化処理を行う際に該半導体層に対する水素の導入の妨げにならない所定の厚さを有する窒化膜と
を備えたことを特徴とする基板装置。On the substrate,
A thin film transistor including a semiconductor layer;
A nitride film formed on the thin film transistor and having a predetermined thickness that does not hinder the introduction of hydrogen into the semiconductor layer when hydrogenation is performed on the semiconductor layer from above the thin film transistor. Substrate device. 前記所定の厚さは、５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の基板装置。The substrate device according to claim 1, wherein the predetermined thickness is 5 nm or less. 前記基板上に、誘電体膜を挟んで対向する一対の電極を含むコンデンサを更に備え、
前記誘電体膜は、前記窒化膜を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の基板装置。On the substrate, further comprising a capacitor including a pair of electrodes facing each other across a dielectric film,
The substrate device according to claim 1, wherein the dielectric film includes the nitride film. 前記一対の電極の一方は、前記半導体層が兼用されていることを特徴とする請求項３に記載の基板装置。4. The substrate device according to claim 3, wherein one of the pair of electrodes is also used as the semiconductor layer. 前記窒化膜は、減圧ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ又はスパッタ法により形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電気光学装置。The electro-optical device according to claim 1, wherein the nitride film is formed by low-pressure CVD, plasma CVD, or a sputtering method. 前記基板上には、前記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５のいずれか一項に記載の基板装置。The substrate device according to claim 1, wherein a plurality of the thin film transistors are arranged in an array on the substrate. 前記アレイ状に複数配列された薄膜トランジスタはそれぞれ、Ｎチャネル型であり、かつ、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６に記載の基板装置。7. The method according to claim 6, wherein each of the plurality of thin film transistors arranged in an array is of an N-channel type, and is provided for each pixel for pixel switching in an image display area on the substrate. Substrate equipment. 前記薄膜トランジスタを構成するゲート絶縁膜及びゲート電極膜は、前記半導体層の上下両側に形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の基板装置。The substrate device according to claim 1, wherein a gate insulating film and a gate electrode film constituting the thin film transistor are formed on upper and lower sides of the semiconductor layer. 基板上に、
画素電極と、
該画素電極に接続された半導体層を含む薄膜トランジスタと、
該薄膜トランジスタに接続された走査線及びデータ線と、
前記薄膜トランジスタ上に形成されており、その上側から前記半導体層に対する水素化処理を行う際に該半導体層に対する水の導入の妨げにならない所定の厚さを有する窒化膜と
を備えたことを特徴とする電気光学装置。On the substrate,
A pixel electrode;
A thin film transistor including a semiconductor layer connected to the pixel electrode;
A scanning line and a data line connected to the thin film transistor,
A nitride film formed on the thin film transistor and having a predetermined thickness that does not hinder the introduction of water into the semiconductor layer when performing a hydrogenation process on the semiconductor layer from above. Electro-optical device. 前記所定の厚さは、５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項９に記載の電気光学装置。The electro-optical device according to claim 9, wherein the predetermined thickness is 5 nm or less. 前記基板上に、前記画素電極及び前記薄膜トランジスタに接続された画素電位側容量電極、誘電体膜及び固定電位側容量電極を順次積層してなる蓄積容量を更に備え、
前記誘電体膜は、前記窒化膜を含むことを特徴とする請求項９又は１０に記載の電気光学装置。A storage capacitor formed by sequentially laminating a pixel potential side capacitance electrode connected to the pixel electrode and the thin film transistor, a dielectric film and a fixed potential side capacitance electrode on the substrate,
The electro-optical device according to claim 9, wherein the dielectric film includes the nitride film. 前記画素電位側容量電極は、前記半導体層が兼用されていることを特徴とする請求項１１に記載の電気光学装置。The electro-optical device according to claim 11, wherein the semiconductor layer is also used as the pixel potential side capacitance electrode. 基板上に半導体層を含む薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタ上に、前記半導体層に対する水素化処理を行う際に該半導体層に対する水の導入の妨げにならない所定の厚さを有する窒化膜を、減圧ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ又はスパッタ法によって形成する窒化膜形成工程と、
前記窒化膜形成工程の後に、前記半導体層に対する水素化処理を実施する工程と
を含むことを特徴とする基板装置の製造方法。Forming a thin film transistor including a semiconductor layer on a substrate,
Forming a nitride film having a predetermined thickness on the thin film transistor which does not hinder the introduction of water into the semiconductor layer when the semiconductor layer is subjected to hydrogenation treatment, by a reduced pressure CVD, a plasma CVD, or a sputtering method. Forming step;
Performing a hydrogenation process on the semiconductor layer after the nitride film forming step. 前記窒化膜の厚さは、５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１３に記載の基板装置の製造方法。14. The method according to claim 13, wherein the thickness of the nitride film is 5 nm or less. 基板上に半導体層を含む薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタ上に、前記半導体層に対する水素化処理を行う際に該半導体層に対する水の導入の妨げにならない所定の厚さを有する窒化膜を、減圧ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ又はスパッタ法によって形成する窒化膜形成工程と、
前記窒化膜形成工程の後に、前記半導体層に対する水素化処理を実施する工程と、
前記半導体層中のソース領域に対してソース電極を形成することで前記薄膜トランジスタに電気的に接続されるデータ線を形成する工程と、
前記半導体層中のドレイン領域に対してドレイン電極を形成することで前記薄膜トランジスタに電気的に接続される画素電極を形成する工程と
を含むことを特徴とする電気光学装置の製造方法。Forming a thin film transistor including a semiconductor layer on a substrate,
Forming a nitride film having a predetermined thickness on the thin film transistor which does not hinder the introduction of water into the semiconductor layer when the semiconductor layer is subjected to hydrogenation treatment, by a reduced pressure CVD, a plasma CVD, or a sputtering method. Forming step;
Performing a hydrogenation treatment on the semiconductor layer after the nitride film forming step;
Forming a data line electrically connected to the thin film transistor by forming a source electrode for a source region in the semiconductor layer;
Forming a pixel electrode electrically connected to the thin film transistor by forming a drain electrode for a drain region in the semiconductor layer. 前記窒化膜の厚さは、５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１５に記載の電気光学装置の製造方法。The method according to claim 15, wherein the thickness of the nitride film is 5 nm or less. 請求項９乃至１２のいずれか一項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。An electronic apparatus comprising the electro-optical device according to claim 9.
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