JP2005285976A - 半導体装置及びその製造方法、並びにこれを備えた電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体装置において、薄膜トランジスタの下側遮光膜を低抵抗で且つ遮光性に優れる膜とする。
【解決手段】 基板上に設けられた薄膜トランジスタのゲート電極と、基板とゲート電極との間に設けられた薄膜トランジスタの活性層となる半導体膜と、半導体膜に接続される薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極と、アルミニウムを含む材料を用いて構成される第１の膜とチタンを含む材料を用いて構成される第２の膜とを含む積層膜として形成されると共に、基板と活性層との間に設けられた下側遮光膜とを備える。
【選択図】 図６

Description

本発明は、例えば液晶装置等の電気光学装置などに用いられる、基板上に薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；以下適宜、“ＴＦＴ”と称する）を備えた半導体装置及びその製造方法、並びにこのような半導体装置を備えてなる、例えば液晶装置等の電気光学装置及び例えば液晶プロジェクタ等の電子機器の技術分野に関する。

この種の半導体装置として、特許文献１又は２には、ＴＦＴの下側に下側遮光膜を設ける構成が開示されている。これにより、ＴＦＴの下側から該ＴＦＴに入射する光を遮光し、光リーク電流を抑制することが可能となる。

特許文献１によれば、下側遮光膜は、チタン（Ｔｉ）を材料とする第１の膜、及び窒化チタン（ＴｉＮ）を材料とする第２の膜を含む積層膜として形成されている。そして、このような積層膜として形成された下側遮光膜の端部をテーパー形状として加工し、該下側遮光膜上に形成される絶縁膜及び後工程への影響を低減する。

他方、特許文献２によれば、下側遮光膜は、高融点金属や高融点金属シリサイドを材料として形成されている。また、下側遮光膜の膜厚を１０［ｎｍ］から１００［ｎｍ］の範囲内とすることにより、遮光性を確保する。

特開２００１−２７４１３８号公報 特許第３１４１８６０号公報

しかしながら、上述したような構成によれば、下側遮光膜における抵抗は比較的高い値となる。従って、下側遮光膜を配線として利用する際の用途は、該配線の抵抗値が比較的高くてもよい、例えば補助配線に限られる。

また、下側遮光膜の反射率は、ＴＦＴの上側、即ち半導体膜側から斜めに入射する光が下側遮光膜によって反射され、ＴＦＴに入射するのを防止するために、低い値であるのが好ましい。

更には、上述した半導体装置の構成では、下側遮光膜と、ＴＦＴのゲート電極、ソース電極、又はドレイン電極とは、互いに異なる材料を用いて形成されている。従って、半導体装置の製造プロセスにおいて、ＴＦＴの各種電極と、下側遮光膜とは、夫々異なる成膜装置や加工装置により作製されるため、製造効率が低下するという問題点を生じる。

本発明は、上記問題点に鑑み成されたものであり、容易に製造可能である共に、低抵抗で且つ遮光性に優れるＴＦＴの下側遮光膜を備える半導体装置及びその製造方法、並びにそのような半導体装置を備えてなる電気光学装置及び該電気光学装置を備えてなる電子機器を提供することを解決課題とする。

本発明の半導体装置は上記課題を解決するために、基板上に設けられた薄膜トランジスタのゲート電極と、前記基板と前記ゲート電極との間に設けられた前記薄膜トランジスタの活性層となる半導体膜と、前記半導体膜に接続される前記薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極と、アルミニウムを含む材料を用いて構成される第１の膜とチタンを含む材料を用いて構成される第２の膜とを含む積層膜として形成されると共に、前記基板と前記活性層との間に設けられた下側遮光膜とを備える。

本発明の半導体装置では、ＴＦＴは、ゲート電極、活性層となる半導体膜、ソース電極、及びドレイン電極を備えた、例えばトップゲート型のトランジスタとして構成されている。ＴＦＴにおいて、半導体膜としてポリシリコン膜若しくはアモルファスシリコン膜が用いられる。

そして、基板上におけるＴＦＴの下側に下側遮光膜が設けられている。下側遮光膜は、第１の膜及び第２の膜を含む積層膜として形成されている。第１の膜は、アルミニウム（Ａｌ）を材料とするか、又はアルミニウム（Ａｌ）と、１種類以上の他の金属とを含むアルミニウム（Ａｌ）合金を材料として用いて構成されている。

また、第２の膜は、チタン（Ｔｉ）又はチタン（Ｔｉ）合金を材料として用いて構成されている。ここで、チタン（Ｔｉ）合金とは、チタン（Ｔｉ）と、一種類以上の他の金属又は非金属とを含むものをいう。

下側遮光膜において第１の膜はアルミニウム（Ａｌ）を含む材料を用いて形成されているため、チタン（Ｔｉ）やチタン（Ｔｉ）合金、或いは高融点金属等を材料とする場合と比較して、下側遮光膜における抵抗を低下させることが可能となる。よって、下側遮光膜を補助配線に限らず、各種の配線に利用することができる。即ち、下側遮光膜を配線として有効に利用することが可能となる。

また、下側遮光膜は、第１及び第２の膜を含む積層膜として構成されているため、該下側遮光膜における反射率を、該下側遮光膜を第１の膜のみで形成する場合よりも、低下させることが可能となる。よって、下側遮光膜の表面で、該下側遮光膜にＴＦＴの上側から入射した光が反射されることにより迷光となって、ＴＦＴに入射するのを防止することができる。また、下側遮光膜によって、ＴＦＴの下側から該ＴＦＴに入射する光が遮光される。従って、ＴＦＴにおける光リーク電流をより確実に抑制することが可能となる。また、下側遮光膜をフォトリソグラフィ法を用いてパターニングする場合に、該下側遮光膜をより微細なパターンとして容易に加工することができる。

このように本発明の半導体装置において、下側遮光膜では、低抵抗を維持しつつ遮光性を向上させることが可能となる。

本発明の半導体装置の一態様では、前記第１の膜は、アルミニウムを含む合金を用いて構成されている。

この態様によれば、第１の膜における抵抗値を低く維持することが可能となる。また、当該半導体装置の製造プロセスで、第１の膜におけるヒロックの発生をより確実に防止することができる。よって、下側遮光膜形成後の後工程における、下側遮光膜の耐熱性を向上させることが可能となる。加えて、下側遮光膜の端部を加工して、該端部の形状をテーパー形状とする場合も、残渣が下側遮光膜の端部に残るのをより確実に防止することができる。

本発明の半導体装置の他の態様では、前記積層膜は、前記第１の膜上に、前記第１の膜の上表面を覆うように前記第２の膜が積層されて形成された２層構造を有する。

この態様によれば、下側遮光膜の表面で、該下側遮光膜にＴＦＴの上側から入射した光が反射されるのを防止することができる。

本発明の半導体装置の他の態様では、前記積層膜は、前記第１の膜及び前記第２の膜が積層されて形成された３層構造を有する。

この態様によれば、基板側から下側遮光膜に入射する光が、該下側遮光膜表面において反射されるのを防止することが可能となる。従って、下側遮光膜における遮光性をより向上させることができる。

本発明の半導体装置の他の態様では、前記下側遮光膜の厚さは１５０［ｎｍ］以下である。

この態様によれば、下側遮光膜における遮光性をより向上させることができる。第１の膜のみを用いて下側遮光膜を構成する場合と比較して、第２の膜の膜厚を調整することにより、第１の膜の膜厚をより薄くすることが可能となる。即ち、第２の膜の膜厚を調整することによって、下側遮光膜の遮光性を確保すればよい。このようにすれば、後工程において第１の膜によって与える影響を少なくすることが可能となる。

本発明の半導体装置の他の態様では、前記下側遮光膜の端部の形状はテーパー形状である。

この態様によれば、下側遮光膜上に低温ポリシリコン技術によって形成されたＴＦＴの特性を向上させ、ばらつきを低減することが可能となる。

この、下側遮光膜の端部の形状をテーパー形状とする態様では、前記下側遮光膜の端部におけるテーパー角度は１０度から４０度の範囲内の値であるように構成してもよい。

このように構成すれば、下側遮光膜上に低温ポリシリコン技術によってＴＦＴを形成する場合、半導体膜の前駆膜として形成されるアモルファスシリコン膜の表面に、下側遮光膜の端部により段差が生じるのをより確実に防止することが可能となる。ここで、１０度以下のテーパー角度とすると、アモルファスシリコン膜を、必要な精度及び寸法でパターンを形成することが困難となる。また、特殊な加工技術が必要となるため、アモルファスシリコン膜の加工も困難となる。他方、４０度以上のテーパー角度とすると、十分な段差低減の効果が得られず、ＴＦＴの特性の低下を招く。特に、２０度から３０度のテーパー角度の時に、実用性の高いパターン精度及び寸法が得られ、ＴＦＴの特性も向上させることが出来る。

本発明の半導体装置の他の態様では、前記下側遮光膜は、前記ゲート電極、前記ソース電極、及び前記ドレイン電極のいずれかと電気的に接続された配線として又は他の配線として設けられている。

この態様によれば、下側遮光膜は低抵抗であるため、補助配線に限らす、各種の配線に、有効利用することができる。

本発明の半導体装置の他の態様では、前記ゲート電極、前記ソース電極又は前記ドレイン電極は、前記積層膜を用いて構成されている。

この態様によれば、下側遮光膜とＴＦＴとを共通の成膜装置及び加工装置により形成することが可能となる。従って、本発明の半導体装置を製造する際には、その製造工程を簡略化させることができる。

本発明の電気光学装置は上記課題を解決するために、上述した本発明の半導体装置（但し、その各種態様を含む）と、前記半導体装置によりアクティブ駆動される画素電極とを備える。

本発明の電気光学装置によれば、ＴＦＴにおける光リーク電流をより確実に抑制することが可能なため、各画素において、ＴＦＴの誤動作やフリッカの発生を防止すると共に、コントラストを向上させることができる。よって、高品質な画像表示を行うことが可能となる。

本発明の電気光学装置の一態様では、前記下側遮光膜は、前記画素電極に蓄積容量を付加するための容量線として設けられている。

この態様によれば、低抵抗である下側遮光膜を容量線として用いる。これにより、当該電気光学装置の駆動時、蓄積容量を用いることで各画素電極における画像信号の保持特性を向上させることが可能となる。よって、この態様によれば、更に高品質な画像を表示することが可能となる。

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（但し、その各種態様を含む）を具備する。

本発明の電子機器は、上述した本発明の電気光学装置を具備してなるので、高品質な画像表示を行うことが可能な、投射型表示装置、テレビ、携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルなどの各種電子機器を実現できる。また、本発明の電子機器として、例えば電子ペーパなどの電気泳動装置、電子放出装置（Field Emission Display及びConduction Electron-Emitter Display）、これら電気泳動装置、電子放出装置を用いた装置としてDLP（Digital Light Processing）等を実現することも可能である。

本発明の半導体装置の製造方法は上記課題を解決するために、基板上に、アルミニウムを含む材料を用いて構成される第１の膜、及びチタンを含む材料を用いて構成される第２の膜を積層することによって、下側遮光膜を形成する工程と、薄膜トランジスタの活性層となる半導体膜を、前記基板と前記活性層との間に前記下側遮光膜が配置されるように形成する工程と、前記薄膜トランジスタのゲート電極を、前記基板と前記ゲート電極との間に前記活性層が配置されるように形成する工程と、前記活性層に接続される前記薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極を形成する工程とを含む。

本発明の半導体装置の製造方法では、下側遮光膜を形成した後の後工程でＴＦＴが形成される。よって、後工程における加熱工程で、アルミニウム（Ａｌ）を含む材料を用いて形成される第１の膜においてヒロックが発生するのを、第１の膜に第２の膜を積層させることにより、防止することが可能となる。

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。

以下では、本発明の実施の形態について図を参照しつつ説明する。以下の実施形態は、本発明の電気光学装置を液晶装置に適用したものである。

＜１：電気光学装置の全体構成＞
本発明の電気光学装置の全体構成について、図１及び図２を参照して説明する。ここに、図１は、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電気光学装置の平面図であり、図２は、図１のＨ−Ｈ’断面図である。ここでは、電気光学装置の一例である駆動回路内蔵型のＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置を例にとる。

図１及び図２において、本実施形態に係る電気光学装置では、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが対向配置されている。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間に液晶層５０が封入されており、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とは、画像表示領域１０ａの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材５２により相互に接着されている。

シール材５２は、両基板を貼り合わせるための、例えば紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてＴＦＴアレイ基板１０上に塗布された後、紫外線照射、加熱等により硬化させられたものである。また、シール材５２中には、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間隔（基板間ギャップ）を所定値とするためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材が散布されている。

シール材５２が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域１０ａの額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜５３が、対向基板２０側に設けられている。但し、このような額縁遮光膜５３の一部又は全部は、ＴＦＴアレイ基板１０側に内蔵遮光膜として設けられてもよい。

画像表示領域１０ａの周辺に位置する周辺領域のうち、シール材５２が配置されたシール領域の外側に位置する領域には、データ線駆動回路１０１及び外部回路接続端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って設けられている。また、走査線駆動回路１０４は、この一辺に隣接する２辺に沿い、且つ、前記額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。更に、このように画像表示領域１０ａの両側に設けられた二つの走査線駆動回路１０４間をつなぐため、ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺に沿い、且つ、前記額縁遮光膜５３に覆われるようにして複数の配線１０５が設けられている。

また、対向基板２０の４つのコーナー部には、両基板間の上下導通端子として機能する上下導通材１０６が配置されている。他方、ＴＦＴアレイ基板１０にはこれらのコーナー部に対向する領域において上下導通端子が設けられている。これらにより、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的な導通をとることができる。

ここで、本実施形態では、図１又は図２には図示しないが、ＴＦＴアレイ基板１０上には、本発明の半導体装置が設けられている。半導体装置の構成について詳細は後述するが、半導体装置には画素スイッチング用のＴＦＴが含まれる。そして、図２において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、画素スイッチング用のＴＦＴの他、走査線、データ線等の配線が形成された後の画素電極９ａ上に、配向膜が形成されている。他方、対向基板２０上には、対向電極２１の他、格子状又はストライプ状の遮光膜２３、更には最上層部分に配向膜が形成されている。また、液晶層５０は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなり、これら一対の配向膜間で、所定の配向状態をとる。

なお、図１及び図２に示したＴＦＴアレイ基板１０上には、これらのデータ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４等に加えて、画像信号線上の画像信号をサンプリングしてデータ線に供給するサンプリング回路、複数のデータ線に所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して各々供給するプリチャージ回路、製造途中や出荷時の電気光学装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成してもよい。

＜２：画素部の構成＞
以下では、本実施形態における電気光学装置の画素部の構成について、図３から図５を参照して説明する。ここに図３は、電気光学装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路であり、図４は、データ線、走査線、画素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板の任意の画素部の平面図であり、図５は図４に示す画素部のＡ−Ａ’断面図である。なお、図５においては、各層・各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層・各部材ごとに縮尺を異ならしめてある。

図３において、本実施形態における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は、それぞれ、画素電極９ａと画素電極９ａをスイッチング制御するためのＴＦＴ３０とが形成されており、画像信号が供給されるデータ線６ａがＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。

また、ＴＦＴ３０のゲートにゲート電極３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線１１ａ及びゲート電極３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍを、この順に線順次で印加するように構成されている。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の一例としての液晶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２０に形成された対向電極２１との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能とする。ノーマリーホワイトモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が減少し、ノーマリーブラックモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が増加され、全体として電気光学装置からは画像信号に応じたコントラストをもつ光が出射する。

ここで書き込まれた画像信号を保持し、リークによる影響を低減するため、画素電極９ａと対向電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０を付加する。この蓄積容量７０は、走査線１１ａに並んで設けられ、固定電位側容量電極を含むとともに定電位に固定された本発明に係る「容量線」に相当する容量電極３００を含んでいる。

以下では、図４及び図５に加えて図６を参照して、任意の一の画素部におけるＴＦＴアレイ基板１０側の構成についてより詳細に説明する。

ここに、図６は、図５に示す断面の構成より本発明の半導体装置の主要部の構成を抜粋して示す断面図である。

図５において、ガラス基板等の透明基板を用いて構成されるＴＦＴアレイ基板１０上には、下地保護膜１２が形成されている。下地保護膜１２上に、本発明の半導体装置が形成されている。本発明の半導体装置は、トップゲート型のＴＦＴ３０と、ＴＦＴ３０の下側に形成された容量電極としても機能する下側遮光膜３００とを備えている。

下側遮光膜３００は、第１の膜３１０上に、第１の膜３１０の上表面を覆うように第２の膜３２０が積層されて形成された２層構造となっている。第１の膜３１０は、アルミニウム（Ａｌ）と、銅（Ｃｕ）とを含むアルミニウム（Ａｌ）合金を材料として用いて構成されている。ここで、アルミニウム（Ａｌ）合金における、銅（Ｃｕ）の含有率は０．５［重量％］とするのが好ましい。また、第１の膜３１０は、アルミニウム（Ａｌ）を材料としてもよいし、アルミニウム（Ａｌ）合金として、アルミニウム（Ａｌ）と、パラジウム（Ｐｄ）、ネオジウム（Ｎｄ）、イットリウム（Ｙ）等のうち１種類以上の金属とを含むものを材料として用いて構成されてもよい。これらの金属を加えることで、アルミニウム合金の耐熱性を向上させると共に、ヒロックの発生を防止することが出来る。尚、アルミニウム（Ａｌ）とパラジウム（Ｐｄ）と含む合金において、パラジウム（Ｐｄ）の含有率は１０［重量％］とするのが好ましい。アルミニウム（Ａｌ）合金に含まれる金属を、パラジウム（Ｐｄ）の代わりにネオジウム（Ｎｄ）若しくはイットリウム（Ｙ）を用いる場合も、パラジウム（Ｐｄ）と同様の含有率とするのがよい。このように構成すれば、ヒロックの発生を防止の効果が得られるとともに、第１の膜３１０における抵抗値を低く維持することが可能となる。

また、第２の膜３２０は、窒化チタン（ＴｉＮ）を材料として用いて構成されている。ここで、第２の膜３２０を構成する材料としては、窒化チタン（ＴｉＮ）の他のチタン（Ｔｉ）合金又はチタン（Ｔｉ）を用いるようにしてもよい。

本実施形態では、下側遮光膜３００は第１の膜３１０を含むため、下側遮光膜３００は低抵抗となり容量電極として利用することが可能となる。また、下側遮光膜３００は、第１の膜３１０及び第２の膜３２０を積層することで形成した２層構造を有するため、下側遮光膜３００において低い反射率を得ることが可能となる。よって、下側遮光膜３００では、低抵抗を維持しつつＴＦＴに対して高い遮光効果を得ることが可能となる。

ここで、図６を参照して、下側遮光膜３００の構成について更に詳細に説明する。本実施形態では、下側遮光膜３００において、第１の膜３１０の膜厚ｄ１は、１００［ｎｍ］とし、第２の膜３２０の膜厚は３０［ｎｍ］として構成されている。本実施形態では、特に、第２の膜３２０の膜厚を調整することによって、第１の膜３１０の膜厚を薄膜化させると共に、下側遮光膜の遮光性を確保するのが好ましい。これにより、下側遮光膜３００の膜厚は、１５０［ｎｍ］以下とするのがよい。第１の膜３１０は、低抵抗を維持しつつ遮光性を確保するために、５０［ｎｍ］から１００［ｎｍ］の範囲内の膜厚とするのが好ましい。第１の膜３１０の膜厚を１００［ｎｍ］より大きくすると、下側遮光膜３００の膜厚が厚くなってしまい、下側遮光膜３００の端部を覆うように形成された第１層間絶縁膜１３の表面に、大きな段差が生じる等の不具合が生じる。さらに、表面粗さが大きくなり、後述するレーザーアニールを用いた結晶化に影響を与えやすい。

また、第２の膜３２０は、安定した膜質を得ると共に下側遮光膜３００における反射率を低下させるために、１０［ｎｍ］から５０［ｎｍ］の範囲内の膜厚とするのが好ましい。第２の膜３２０の膜厚を５０［ｎｍ］より大きくすると、下側遮光膜３００の膜厚が厚くなってしまい、第２の膜３２０における膜応力も大きくなり、剥がれ易くなる等の不具合を生じる。他方、第２の膜３２０の膜厚を１０［ｎｍ］より小さくすると、半導体装置を製造する際、アルミニウム（Ａｌ）を含む材料を用いて形成される第１の膜３１０においてヒロックが発生するのを防止することができなくなる。

更に、本実施形態では、図５及び図６に示すように、下側遮光膜３００の端部の形状をテーパー形状とするのが好ましい。図６において、下側遮光膜３００の端部におけるテーパー角度θは１０度から４０度の範囲内の値であるのがよい。

また、図５及び図６において、下側遮光膜３００上には、下側遮光膜３００を埋め込んで第１層間絶縁膜１３が形成されており、第１層間絶縁膜１３上に、Ｎチャネル型若しくはＰチャネル型のＴＦＴ３０が形成されている。そして、ＴＦＴ３０は、半導体膜３、ゲート絶縁膜２、及びゲート電極３ａを含む。半導体膜３は、第１層間絶縁膜１３上に、例えば低温ポリシリコン技術を用いて結晶化されたポリシリコン膜として形成されている。半導体膜３には、ＴＦＴ３０のチャネル領域を挟んでその両側に不純物の低濃度領域１ｂが形成されている。また、半導体膜３において、低濃度領域１ｂに隣接して、ＴＦＴ３０のソース領域及びドレイン領域となる不純物の高濃度領域１ａが形成されている。即ち、図４、図５並びに図６に示すＴＦＴ３０はＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有している。

半導体膜３上には、半導体膜３を埋め込んでゲート絶縁膜２が形成されており、ゲート絶縁膜２上にゲート電極３ａが形成されている。ゲート電極３ａ、並びにデータ線６ａ及びドレイン電極５１０は、下側遮光膜３００と共通の成膜装置及び加工装置によって形成されるのが好ましい。この場合、ゲート電極３ａは、第１の膜３１０及び第２の膜３２０が積層されて形成された、下側遮光膜３００と同様の２層構造を有している。尚、図４に示す走査線１１ａは、好ましくはゲート電極３ａと同一の工程で形成した積層膜によって、形成される。

また、下地保護膜１２上には蓄積容量７０が形成されている。蓄積容量７０は、容量電極３００、及び高濃度領域が形成された半導体膜３の一部によって形成される上部容量電極を含む。第１層間絶縁膜１３は誘電体膜として形成されており、上部容量電極は、第１層間絶縁膜１３の一部を容量電極３００との間に挟持する。

図５において、ゲート電極３ａ及び図示しない走査線１１ａを埋め込んで、第２層間絶縁膜４１が形成されており、第２層間絶縁膜４１上に更に第３層間絶縁膜４２が形成されている。

ここで、本実施形態では、データ線６ａ及びドレイン電極５１０は、ゲート電極３ａと同様に、第１の膜３１０及び第２の膜３２０が積層された積層膜として形成されている。データ線６ａ及びドレイン電極５１０の構成は次のようになっている。第２及び第３層間絶縁膜４１及び４２には、第３層間絶縁膜４２の表面から、第２及び第３層間絶縁膜４１及び４２並びにゲート酸化膜２を貫通して、半導体層３における高濃度領域１ａの表面に至るコンタクトホール５０１及び５０２が形成されている。そして、コンタクトホール５０１及び５０２の各々の内壁に沿って第３層間絶縁膜４２の表面上まで連続的に第１の膜３１０及び第２の膜３２０が積層されて形成されている。より具体的には、２つの第２の膜３２０によって、１つの第１の膜３１０が挟持されて形成された３層構造の積層膜が形成されており、積層膜によって、第３層間絶縁膜４２上に、ＴＦＴ３０のソースに電気的に接続するデータ線６ａ並びにドレイン電極５１０が夫々形成されている。

また、第３層間絶縁膜４２上には第４層間絶縁膜６０が形成されると共に、第４層間絶縁膜６０上には更に第５層間絶縁膜８０が形成されている。そして、第５層間絶縁膜８０の表面から、第４及び第５層間絶縁膜６０及び８０を貫通してドレイン電極５１０の表面に至るコンタクトホール５０５が開孔されている。コンタクトホール５０５内に、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を用いて構成される導電性材料を埋め込んで、図４に示すように画素部の開口領域に対応する領域に画素電極９ａが形成されている。

本実施形態では、電気光学装置の駆動時、例えば光源からの光は、図２に示す対向基板２０側から入射して、各画素において液晶層５０を透過して表示光として、ＴＦＴアレイ基板１０側から出射されることにより、画像表示が行われる。上述したように、下側遮光膜３００は反射率の低い膜として形成されている。よって、電気光学装置において画像表示を行う際、図５及び図６中、下側遮光膜３００の表面で、下側遮光膜３００にＴＦＴ３０の側から入射した光が反射されることにより迷光となって、ＴＦＴ３０に入射するのを防止することが出来る。また、図５及び図６中、下側遮光膜３００によって、下側遮光膜３００側からＴＦＴ３０に入射する光が遮光される。従って、ＴＦＴ３０における光リーク電流をより確実に抑制することが可能となる。よって、各画素において、ＴＦＴ３０の誤動作やフリッカの発生を防止すると共に、コントラストを向上させることができる。よって、高品質な画像表示を行うことが可能となる。

ここで、本実施形態における半導体装置の製造方法について、図６に加えて図７を参照して説明する。

ここに、図７は、図６に示す下側遮光膜及び半導体膜の端部の形状をより詳細に説明するための、説明図である。

先ず、ＴＦＴアレイ基板１０上に形成された下地保護膜１２上に、第１の膜３１０及び第２の膜３２０を順次積層して下側遮光膜３００を形成した後、下側遮光膜３００を例えばフォトリソグラフィ法を用いてパターニングする。この際、下側遮光膜３００における反射率は比較的低い値となっているため、露光工程において反射光の影響を抑えられ、ハレーション等の問題を起こすことが無い。このため、下側遮光膜３００をより微細なパターンとして容易に加工することが可能となる。

ここで、例えば露光時のフォーカスオフセットを浅い側にずらし、現像時間を短めにする等の方法で、側面がテーパー形状となるレジストパターンを形成する。その形状をレジストと下側遮光膜３００の選択比の低い条件のドライエッチング法を用いて、下側遮光膜３００に転写することによって、下側遮光膜３００の端部をテーパー形状とすることができる。この様な加工を行っても、下側遮光膜３００はアルミニウムを含む材料を用いているため端部に、残渣が残り難い。尚、下側遮光膜３００のパターニングの際、チタン（Ｔｉ）と酸化還元反応を起こすガス、例えば三塩素化ホウ素（ＢＣｌ_３）を含むガスを用いることにより、より確実に下側遮光膜３００の端部に残渣が残るのを防止することができる。

下側遮光膜３００を形成した後、第１層間絶縁膜１３を形成する。そして、第１層間絶縁膜１３上にＴＦＴ３０を形成する。ＴＦＴ３０の作製において、レーザーアニールによって、アモルファスシリコン膜を結晶化させて、低温ポリシリコン技術により結晶化した半導体膜３を形成する。このような加熱工程では、第１の膜３１０においてヒロックが発生する恐れがある。本実施形態では、第１の膜３１０をアルミニウム（Ａｌ）合金を材料として形成すると共に、第１の膜３１０上に第２の膜３２０を積層させて形成するため、ヒロックの発生をより確実に防止することができる。よって、後工程による影響を受け難くすることが可能となる。また、上述したように、第２の膜３２０の膜厚を調整することによって、第１の膜３１０の膜厚を薄膜化させることにより、後工程において第１の膜３１０によって与える影響を少なくすることが可能となる。

ここで、テーパー形状に加工した下側遮光膜３００の端部に残渣が残っていると、残渣により生じた下側遮光膜３００の端部の表面には段差が生じることとなる。この段差は、半導体膜３の前駆膜として下側遮光膜３００上に形成されたアモルファスシリコン膜に第１層間絶縁膜１３を介して伝わって、アモルファスシリコン膜の表面には段差が生じる。また、下側遮光膜３００の端部をテーパー形状として加工しない場合には、より顕著に、アモルファスシリコン膜の表面には下側遮光膜３００の端部により段差が生じる。このようにアモルファスシリコン膜の表面に段差が生じている状態で上述したレーザーアニールによる結晶化を行うと、アブレーションにより、半導体膜３の結晶性が乱れたり、膜の剥離が起こる可能性がある。ＴＦＴ３０の活性層となる半導体膜３の結晶性が乱れると、ＴＦＴ３０におけるデバイス特性が劣化し、ばらつきが増大する。

図７には、残渣の無いテーパー形状で形成された下側遮光膜３００の端部、及び半導体膜３の端部について、その形状を詳細に示してある。図７に示すように、下側遮光膜３００の端部の形状が残渣の無いテーパー形状として形成されると、アモルファスシリコン膜を表面に段差が無く平坦性の高い膜として形成することができる。更に、下側遮光膜３００における第１の膜３１０は比較的熱伝導性に優れるため、レーザーアニールにおいてアモルファスシリコン膜に均一に熱を伝導させることが可能となる。その結果、レーザーアニールによってアモルファスシリコン膜を均一に結晶化させることが可能となり、ＴＦＴ３０のデバイス特性を向上させ、ばらつきを低減することが可能となる。

加えて、上述したようにＴＦＴ３０のゲート電極３ａ、データ線６ａ、及びドレイン電極５１０を、第１の膜３１０及び第２の膜３２０を用いて形成することにより、下側遮光膜３００とＴＦＴ３０とを共通の成膜装置及び加工装置により形成することが可能となる。従って、半導体装置の製造工程を簡略化させることができる。

＜３；変形例＞
上述した本実施形態の変形例について、図８及び図９を参照して説明する。
ここに、図８は、図５に対応する断面の構成を示す断面図であって、図９は、図８に示す断面の構成より半導体装置の主要部の構成を抜粋して示す断面図である。

本変形例において、下側遮光膜３００ａは、最下層（第１層）に第２の膜３２０、第２層に第１の膜３１０、及び最上層（第３層）に第２の膜３２０が積層されて形成された３層構造となっている。図８において、例えば、最下層の第２の膜３２０の膜厚ｄ２ａは２０［ｎｍ］、第２層の第１の膜３１０の膜厚ｄ１は９０［ｎｍ］、並びに最上層の第２の膜３２０の膜厚ｄ２ｂは３０［ｎｍ］として夫々形成されており、下側遮光膜３００ａの膜厚は１５０［ｎｍ］以下となっている。

従って、本変形例では、最下層の第２の膜３２０によって、ＴＦＴアレイ基板１０側から下側遮光膜３００ａに入射する光が、下側遮光膜３００ａ表面において反射されるのを防止することが可能となる。従って、下側遮光膜３００ａによって反射された光が迷光となって、ＴＦＴ３０に入射するのを防止することができる。その結果、よりＴＦＴに対する高い遮光効果を得ることができる。

＜４；電子機器＞
次に、上述した電気光学装置である液晶装置を各種の電子機器に適用する場合について説明する。

＜４−１：プロジェクタ＞
まず、この液晶装置をライトバルブとして用いたプロジェクタについて説明する。図１０は、プロジェクタの構成例を示す平面配置図である。この図に示されるように、プロジェクタ１１００内部には、ハロゲンランプ等の白色光源からなるランプユニット１１０２が設けられている。このランプユニット１１０２から射出された投射光は、ライトガイド１１０４内に配置された４枚のミラー１１０６および２枚のダイクロイックミラー１１０８によってＲＧＢの３原色に分離され、各原色に対応するライトバルブとしての液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび１１１０Ｇに入射される。

液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび１１１０Ｇの構成は、上述した液晶装置と同等であり、画像信号処理回路から供給されるＲ、Ｇ、Ｂの原色信号でそれぞれ駆動されるものである。そして、これらの液晶パネルによって変調された光は、ダイクロイックプリズム１１１２に３方向から入射される。このダイクロイックプリズム１１１２においては、ＲおよびＢの光が９０度に屈折する一方、Ｇの光が直進する。したがって、各色の画像が合成される結果、投射レンズ１１１４を介して、スクリーン等にカラー画像が投写されることとなる。

ここで、各液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび１１１０Ｇによる表示像について着目すると、液晶パネル１１１０Ｇによる表示像は、液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂによる表示像に対して左右反転することが必要となる。

なお、液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび１１１０Ｇには、ダイクロイックミラー１１０８によって、Ｒ、Ｇ、Ｂの各原色に対応する光が入射するので、カラーフィルタを設ける必要はない。

＜４−２：モバイル型コンピュータ＞
次に、液晶装置を、モバイル型のパーソナルコンピュータに適用した例について説明する。図１１は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。図において、コンピュータ１２００は、キーボード１２０２を備えた本体部１２０４と、液晶表示ユニット１２０６とから構成されている。この液晶表示ユニット１２０６は、先に述べた液晶装置１００５の背面にバックライトを付加することにより構成されている。

＜４−３；携帯電話＞
さらに、液晶装置を、携帯電話に適用した例について説明する。図１２は、この携帯電話の構成を示す斜視図である。図において、携帯電話１３００は、複数の操作ボタン１３０２とともに、反射型の液晶装置１００５を備えるものである。この反射型の液晶装置１００５にあっては、必要に応じてその前面にフロントライトが設けられる。

尚、図１０から図１２を参照して説明した電子機器の他にも、液晶テレビや、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置等などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器に適用可能なのは言うまでもない。

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或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半導体装置及びその製造方法、並びにこのような半導体装置を備えてなる電気光学装及び該電気光学装置を備えてなる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。

電気光学装置の全体構成を示す平面図である。 図１のＨ−Ｈ’断面図である。 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部における各種素子、配線等の等価回路である。 データ線、走査線、画素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板の任意の画素部の平面図である。 図４のＡ−Ａ’断面図である。 半導体装置の主要部の構成を示す断面図である。 下側遮光膜及び半導体膜の端部の形状を説明するための説明図である。 本変形例について、図５に対応する断面の構成を示す断面図である。 本変形例における半導体装置の主要部の構成を示す断面図である。 液晶装置を適用した電子機器の一例たるプロジェクタの構成を示す平面図である。 液晶装置を適用した電子機器の一例たるパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。 液晶装置を適用した電子機器の一例たる携帯電話の構成を示す斜視図である。

符号の説明

２…ゲート絶縁膜、３…半導体膜、３ａ…ゲート電極、６ａ…データ線、５１０…ドレイン電極、１０…ＴＦＴアレイ基板、１３…第１層間絶縁膜、３０…ＴＦＴ、３００…下側遮光膜、３１０…第１の膜、３２０…第２の膜

Claims (13)

1. 基板上に設けられた薄膜トランジスタのゲート電極と、
   前記基板と前記ゲート電極との間に設けられた前記薄膜トランジスタの活性層となる半導体膜と、
   前記半導体膜に接続される前記薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極と、
   アルミニウムを含む材料を用いて構成される第１の膜とチタンを含む材料を用いて構成される第２の膜とを含む積層膜として形成されると共に、前記基板と前記活性層との間に設けられた下側遮光膜と
   を備えることを特徴とする半導体装置。
2. 前記第１の膜は、アルミニウムを含む合金を用いて構成されていること
   を特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記積層膜は、前記第１の膜上に、前記第１の膜の上表面を覆うように前記第２の膜が積層されて形成された２層構造を有すること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
4. 前記積層膜は、前記第１の膜及び前記第２の膜が積層されて形成された３層構造を有すること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
5. 前記下側遮光膜の厚さは１５０［ｎｍ］以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体装置。
6. 前記下側遮光膜の端部の形状はテーパー形状であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の半導体装置。
7. 前記下側遮光膜の端部におけるテーパー角度は１０度から４０度の範囲内の値であること
   を特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
8. 前記下側遮光膜は、前記ゲート電極、前記ソース電極、及び前記ドレイン電極のいずれかと電気的に接続された配線として又は他の配線として設けられていること
   を特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の半導体装置。
9. 前記ゲート電極、前記ソース電極又は前記ドレイン電極は、前記積層膜を用いて構成されていること
   を特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の半導体装置。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の半導体装置と、
    前記半導体装置によりアクティブ駆動される画素電極と
    を備えることを特徴とする電気光学装置。
11. 前記下側遮光膜は、前記画素電極に蓄積容量を付加するための容量線として設けられていること
    を特徴とする請求項１０に記載の電気光学装置。
12. 請求項１０又は１１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。
13. 基板上に、アルミニウムを含む材料を用いて構成される第１の膜、及びチタンを含む材料を用いて構成される第２の膜を積層することによって、下側遮光膜を形成する工程と、
    薄膜トランジスタの活性層となる半導体膜を、前記基板と前記活性層との間に前記下側遮光膜が配置されるように形成する工程と、
    前記薄膜トランジスタのゲート電極を、前記基板と前記ゲート電極との間に前記活性層が配置されるように形成する工程と、
    前記活性層に接続される前記薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極を形成する工程と
    を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
    

Images