JP2007142320A - 電気光学装置及びその製造方法、並びに電子機器 - Google Patents

電気光学装置及びその製造方法、並びに電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】LDD構造を有するトランジスタの光リーク電流を低減する。
【解決手段】第2ゲート電極3a2は、金属シリサイド等の導電材料を用いて平面的に見て低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cを覆うように第1ゲート電極3a1上に設けられている。したがって、TFT30のゲート電極は、第1ゲート電極3a1及び第2ゲート電極3a2を含む多層構造を有している。第2ゲート電極3a2は、バックライト等の光源から照射された入射光が低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cに照射されないように遮光する。これにより、低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cに流れる光リーク電流が低減される。
【選択図】図5

Description

本発明は、例えばLDD(Lightly Doped Drain)構造を有する駆動用トランジスタが画素部に設けられた液晶装置等の電気光学装置、及びその製造方法、並びにそのような電気光学装置を備えた電子機器の技術分野に関する。
この種の電気光学装置では、画素部における液晶の反転制御を行う際のオン電流の低下を抑制し、且つオフ電流を低減する目的で、LDD構造を有する薄膜トランジスタが画素部毎に形成されることが多い。このようなLDD構造は、例えばゲート電極をマスクとして兼用することによって半導体層中に互いに異なる不純物濃度を有する領域が形成される。
また、特許文献1は、互いに同じ幅を有する複数の層を有するゲート電極を備えたSRAM(Static Random Access Memory)等の半導体装置に関する技術を開示している。
特開2002−368125号公報
この種の電気光学装置の一例である液晶装置では、バックライト等の光源から出射された光が、画像表示領域とされる画素領域に照射される。このような光は、指向性が高く、且つ光強度が強い。したがって、このような光がLDD構造を有するトランジスタが有する半導体に照射された場合、光リーク電流が発生してしまい、フリッカ等の画像表示上の不具合が生じてしまう虞が大きい。特に、半導体層のうち不純物が他の領域に比べて相対的に低い密度でドープされた低濃度領域では、光リーク電流が発生し易く、遮光膜等の遮光手段を設けるだけでは、低濃度領域を十分に遮光することが困難である。
ここで、ゲート電極によって遮光する方法も考えられるが、LDD構造を製造する際の製造プロセスの制約、及びゲート電極の電極構造の制約によって、十分に遮光することは困難である。例えば、LDD構造を備えたトランジスタに特許文献1に開示されたゲート電極の電極構造を応用した場合、ゲート電極を構成する複数の層が互いに同じ幅を有しているため、平面的にみてゲート電極と重ならない低濃度領域を遮光することはLDD構造の設計及び製造プロセス上解決困難な問題点となる。
よって、本発明は上記問題点等に鑑みてなされたものであり、例えば、光リーク電流を低減することによって、LDD構造を有するトランジスタの電気特性を生かして高品位で画像を表示できる電気光学装置、及びその製造方法、並びにそのような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。
本発明の第1の発明に係る電気光学装置は上記課題を解決するために、基板上に、互いに交差する複数のデータ線及び複数の走査線と、前記複数のデータ線及び前記複数の走査線の交差に対応して設けられた複数の画素電極と、前記画素電極に電気的に接続されており、LDD構造を有するトランジスタとを備え、前記トランジスタは、不純物濃度が互いに異なる高濃度領域及び低濃度領域を含む不純物領域がチャネル領域の周囲に形成された半導体層と、平面的に見て前記低濃度領域に重ならないように前記チャネル領域上に形成された第1ゲート電極と、該第1ゲート電極に電気的に接続されており、平面的に見て前記低濃度領域を覆うように前記第1ゲート電極上に形成された第2ゲート電極とを備える。
本発明の1の発明に係る電気光学装置によれば、複数の画素電極は複数のデータ線及び複数の走査線の交差に応じて、例えば画像表示領域である画素領域にマトリクス状に設けられている。LDD構造を有するトランジスタは、例えば液晶を駆動するための駆動用トランジスタとして複数の画素電極の夫々を含む画素部毎に形成されている。トランジスタは、例えば走査線を介して供給される走査信号に応じてオンオフが切り換えられ、画素電極に画像信号を供給するための信号経路を提供する。
本発明の1の発明に係る電気光学装置では、トランジスタが有する半導体層は、例えばチャネル領域の両側に互いに不純物濃度が異なる低濃度領域及び高濃度領域がミラー対称に形成されたLDD構造を有しており、トランジスタの非動作時において低濃度領域に流れるオフ電流が低減され、且つトランジスタの動作時に流れるオン電流の低下が抑制されている。
第1ゲート電極は、平面的に見て前記低濃度領域に重ならないように前記チャネル領域上に形成されている。より具体的には、例えば半導体層上に形成された誘電体層を介して半導体層のチャネル領域上に形成されている。ここで、第1ゲート電極は、低濃度領域にかさならないように形成されているため、高濃度領域及び第1ゲート電極間のオフセットが十分に確保されている。
第2ゲート電極は、平面的に見て前記低濃度領域を覆うように前記第1ゲート電極上に形成されている。したがって、トランジスタのゲート電極は、第1ゲート電極及び第2ゲート電極を含む多層構造を有しており、例えばポリシリコン膜で構成される第1ゲート電極に金属シリサイドで構成される第2ゲート電極が形成されている。このような第2ゲート電極は、例えば液晶装置等の電気光学装置における光源から照射された光が低濃度領域に照射されないように遮光し、低濃度領域に流れる光リーク電流を低減できる。加えて、第2ゲート電極は、第1ゲート電極を介して半導体層上に形成されているため、低濃度領域により近い位置で効果的に低濃度領域を遮光できる。
したがって、本発明の第1の発明に係る電気光学装置によれば、光リーク電流が低減されたLDD構造を備えたトランジスタの電気特性を生かして、フリッカ等の画像表示を行う際に発生する不具合を低減でき、高品位で画像を表示できる。
本発明の第1の発明に係る電気光学装置の一の態様では、前記トランジスタのチャネル長の方向において、前記第1ゲート電極の終端は、平面的にみて前記低濃度領域及び前記チャネル領域の境界に一致していてもよい。
この態様によれば、第1ゲート電極及び低濃度領域が重なっていないため、例えば低濃度領域及び第1ゲート電極間に生じる寄生容量を低減でき、電気光学装置の表示性能の向上及びトランジスタの高速動作が可能になる。
本発明の第1の発明に係る電気光学装置の他の態様では、前記トランジスタのチャネル長の方向において、前記第2ゲート電極の終端は、平面的にみて前記低濃度領域及び前記高濃度領域の境界に一致していてもよい。
この態様によれば、第2ゲート電極及び高濃度領域が重なっていないため、例えば高濃度領域及び第2ゲート電極間に生じる寄生容量を低減でき、電気光学装置の表示性能の向上及びトランジスタの高速動作が可能になる。
本発明の第1の発明に係る電気光学装置の他の態様では、前記第2ゲート電極は、前記第1ゲート電極上に形成された絶縁膜の開口部に前記第1ゲート電極が露出する領域及び前記低濃度領域に渡って延在されていてもよい。
この態様によれば、絶縁膜に形成された開口部を介して第1ゲート電極及び前記第2ゲート電極が電気的に接続されたゲート電極を形成できる。
このような第2ゲート電極は、例えば絶縁膜の開口部に前記第1ゲート電極が露出する領域及び前記低濃度領域に渡って形成された後、平面的に見て高濃度領域に重なる部分がエッチング等に除去されることによって形成される。
本発明の第1の発明に係る電気光学装置の他の態様では、前記第2ゲート電極は、前記チャネル領域上で前記前記第1ゲート電極に電気的に接続されていてもよい。
この態様によれば、例えば絶縁膜のうちチャネル領域に重なる部分をウェットエッチングによって除去することによって形成された開口部に第2ゲート電極を形成することによって、開口部に露出する第1ゲート電極及び第2ゲート電極を電気的に接続できる。
本発明の第1の発明に係る電気光学装置の他の態様では、前記第2ゲート電極は、前記第1ゲート電極のうち前記チャネル領域の外側の領域に延びる部分に電気的に接続されていてもよい。
この態様によれば、例えば、第1ゲート電極及び第2ゲート電極を電気的に接続するための開口部を絶縁膜に形成する際のエッチング工程によって第1ゲート電極が過剰に除去されることを低減でき、且つ確実に第1ゲート電極及び第2ゲート電極を電気的に接続することが可能である。
本発明の第1の発明に係る電気光学装置の他の態様では、前記第2ゲート電極上に前記トランジスタを覆うように形成された遮光膜を備えていてもよい。
この態様によれば、遮光膜より低濃度領域に近い位置に形成された第2ゲート電極に加え、第2ゲート電極上にトランジスタを覆うように形成された遮光膜によって、第2ゲート電極のみによって遮光する場合に比べて効果的に遮光できる。
本発明の第2の発明に係る電気光学装置の製造方法は上記課題を解決するために、基板上で互いに交差する複数のデータ線及び複数の走査線を形成する配線形成工程と、前記基板上に形成された半導体層の所定の領域にレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、前記レジスト膜をマスクとして前記半導体層に不純物をドープすることによって、前記所定の領域の周囲に不純物領域を形成する第1ドープ工程と、前記レジスト膜を除去した後、前記所定の領域、及び前記不純物領域のうち前記トランジスタのチャネル長の方向における前記所定の領域に隣接する領域を覆うように、第1ゲート電極となるべき導電膜及び第2ゲート電極を形成する導電膜形成工程と、前記不純物領域のうち前記隣接する領域の外側の領域に前記第2ゲート電極をマスクとして前記不純物をドープすることによって、前記不純物の濃度が互いに異なる高濃度領域及び低濃度領域を前記半導体層に形成する第2ドープ工程と、前記導電膜の脇から前記導電膜を選択的に除去することによって、前記低濃度領域に重ならない第1ゲート電極を形成する電極形成工程と、前記複数のデータ線及び前記複数の走査線の交差に対応して設けられた画素電極を形成する画素電極形成工程とを備える。
本発明の第2の発明に係る電気光学装置の製造方法によれば、第1ドープ工程によって、半導体層のうち所定の領域の周囲の領域に不純物領域を形成できる。ここで、「所定の領域」は、半導体層のうち最終的にトランジスタのチャネル領域となる領域を意味する。
導電膜形成工程では、第1ゲート電極となるべき導電膜及び第2ゲート電極を順次形成する。導電膜及び第2ゲート電極は、前記所定の領域、及び前記不純物領域のうち前記トランジスタのチャネル長の方向における前記所定の領域に隣接する領域を覆うように、例えば同じサイズで形成される。ここで、「隣接する領域」とは、半導体層のうち後述する第2ドープ工程を経ることによって低濃度領域とされる領域である。
第2ドープ工程では、例えば不純物領域のうち最終的に低濃度領域となる領域の外側の領域、即ち半導体層のうち最終的に高濃度領域となる領域に不純物をドープする。この際、第2ゲート電極は、隣接する領域に不純物が更にドープされないようにマスクとして機能する。
電極形成工程では、例えば等方性プラズマ処理等のドライエッチングによって導電膜の脇から導電膜を選択的に除去することによって、低濃度領域に重ならない第1ゲート電極を形成する。ここで、「選択的に」とは、第2ゲート電極を除去することなく、導電膜のみをその脇から部分的に除去することを意味する。したがって、電極形成工程によれば、第1ゲート電極が低濃度領域に重ならないように、且つ平面的にみて低濃度領域に重なるように第2ゲート電極を形成することが可能であり、半導体層中にチャネル領域、低濃度領域及び高濃度領域が形成されたLDD構造の形成、及び第2ゲート電極によって低濃度領域を遮光する遮光構造をトランジスタに形成できる。加えて、第1ゲート電極が低濃度領域に重なっていないため、第1ゲート電極及び低濃度領域間で生じる寄生容量も低減できる。
したがって、本発明の第2の発明に係る電気光学装置の製造方法によれば、光リーク電流が流れ易い低濃度領域を遮光できるLDD構造を備えたトランジスタを形成でき、LDD構造による電気特性を生かして高品位で画像を表示できる電気光学装置を製造することが可能である。
本発明の第3の発明に係る電気光学装置の製造方法は上記課題を解決するために、基板上で互いに交差する複数のデータ線及び複数の走査線を形成する配線形成工程と、前記基板上に形成された半導体層の所定の領域に第1ゲート電極となるべき導電膜及び前記導電膜上に第2ゲート電極を形成する導電膜形成工程と、前記第2ゲート電極をマスクとして前記半導体層に不純物をドープすることによって、前記所定の領域の周囲に不純物領域を形成する第1ドープ工程と、前記導電膜の脇から前記導電膜を選択的に除去することによって、第1ゲート電極を形成する電極形成工程と、前記トランジスタのチャネル長の方向において、前記不純物領域のうち前記所定の領域に隣接する領域の少なくとも一部を覆うように、サイドウォールを形成するサイドウォール形成工程と、前記不純物領域のうち前記少なくとも一部の外側の領域に前記第2ゲート電極及び前記サイドウォールをマスクとして前記不純物をドープすることによって、前記不純物の濃度が互いに異なる高濃度領域及び低濃度領域を前記半導体層に形成する第2ドープ工程と、前記半導体層を熱処理することによって、前記高濃度領域及び前記低濃度領域を広げる拡散工程と、前記複数のデータ線及び前記複数の走査線の交差に対応して設けられた複数の画素電極を形成する画素電極形成工程とを備える。
本発明の第3の発明に係る電気光学装置の製造方法によれば、導電膜形成工程及び第1ドープ工程を経て、所定の領域の周囲に不純物領域を形成する。
電極形成工程では、例えば等方性プラズマ法等のエッチング法を用いて導電膜の脇から導電膜を除去し、所定の領域に第1ゲート電極を形成する。
サイドウォール形成工程では、半導体層が延びる方向において、不純物領域のうち所定の領域に隣接する領域の少なくとも一部を覆うようにサイドウォールを形成する。サイドウォールは、形成すべき低濃度領域の幅に応じた幅を有するように形成すればよい。
第2ドープ工程において、半導体層の不純物領域に高濃度領域及び低濃度領域を形成する。ここで、少なくとも一部の外側の領域、即ち最終的に高濃度領域となる領域に不純物をドープする。この際、サイドウォールは、少なくとも一部に不純物が更にドープされないようにマスクとして機能する。
拡散工程では、半導体層を熱処理することによって半導体層中に不純物を拡散させることによって、高濃度領域及び低濃度領域を広げる。これにより、半導体層中にトランジスタの設計に応じたサイズを有する高濃度領域及び低濃度領域が形成される。尚、不純物が半導体層を拡散する拡散速度は、熱処理条件に応じて異なる。熱処理条件は、不純物が第1ゲート電極の下側に拡散しないように、即ち、半導体層のうち第1ゲート電極の下側の領域がチャネル領域となるように設定される。これにより、LDD構造を有するトランジスタを形成できる。
加えて、本発明の第3の発明に係る電気光学装置の製造方法によれば、サイドウォール及び第2ゲート電極によって、低濃度領域を遮光できるため、光リーク電流を低減できる。
したがって、本発明の第3の発明に係る電気光学装置の製造方法によれば、光リーク電流が流れ易い低濃度領域を遮光できる、LDD構造を備えたトランジスタを形成でき、LDD構造による電気特性を生かして高品位で画像を表示できる電気光学装置を製造することが可能である。
本発明の第4の発明に係る電気光学装置の製造方法は上記課題を解決するために、基板上で互いに交差する複数のデータ線及び複数の走査線を形成する配線形成工程と、前記基板上に形成された半導体層の所定の領域を覆うように第1ゲート電極を形成する第1電極形成工程と、前記第1ゲート電極をマスクとして前記半導体層に不純物をドープすることによって、前記所定の領域の周囲に不純物領域を形成する第1ドープ工程と、前記不純物領域のうち前記トランジスタのチャネル長の方向における前記所定の領域に隣接する領域の少なくとも一部、及び前記所定の領域を覆うように、第1ゲート電極上に第2ゲート電極を形成する第2電極形成工程と、前記不純物領域のうち前記トランジスタのチャネル長の方向における前記少なくとも一部の外側の領域に、前記第2ゲート電極をマスクとして前記不純物をドープすることによって、前記半導体層に前記不純物の濃度が互いに異なる高濃度領域及び低濃度領域を形成する第2ドープ工程と、前記複数のデータ線及び前記複数の走査線の交差に対応して設けられた複数の画素電極を形成する画素電極形成工程とを備えた。
本発明の第4の発明に係る電気光学装置の製造方法によれば、第1電極形成工程において、例えばポリシリコン等の導電材料を用いて、基板上に形成された半導体層の所定の領域を覆うように第1ゲート電極を形成する。
第1ドープ工程では、例えば第1ゲート電極の上側から半導体層に不純物をドープすることによって、所定の領域の周囲に不純物領域を形成する。即ち、第1ドープ工程では、第1ゲート電極が所定の領域に不純物がドープされないようにマスクとして機能する。
第2電極形成工程では、前記不純物領域のうち前記トランジスタのチャネル長の方向における前記所定の領域に隣接する領域の少なくとも一部、及び前記所定の領域を覆うように、例えば、金属シリサイドを用いて第1ゲート電極上に第2ゲート電極を形成する。ここで、「隣接する領域」は、最終的に低濃度領域とされる領域であるため、隣接する領域を覆う第2ゲート電極によって隣接する領域に照射される光を遮光できる。
第2ドープ工程では、隣接する領域の外側の領域に第2ゲート電極をマスクとして不純物をドープすることによって、不純物の濃度が互いに異なる高濃度領域及び低濃度領域を半導体層に形成する。即ち、第2ゲート電極は、所定の領域に隣接する領域を覆っているため、隣接する領域には更に不純物がドープされない。したがって、最終的にトランジスタのチャネル領域とされる所定の領域の周囲に不純物の濃度が互い異なる低濃度領域及び高濃度領域を形成できる。加えて、第2ドープ工程における不純物をドープする際のイオンインプラテーション角度を例えば±5°程度にすることによって、第2ゲート電極の幅に応じて自己整合的、所謂セルフアライメントで高濃度領域を形成できる。
このように、本発明の第4の発明に係る電気光学装置の製造方法によれば、光リーク伝電流が流れやすい低濃度領域に光が照射されないように第2ゲート電極によって遮光できると共に、セルフアライメントで高濃度領域を形成でき、LDD構造を有するトランジスタを簡便な製造プロセスで、且つ高性能に形成できる。
本発明の第4の発明に係る電気光学装置の一の態様では、前記第2電極形成工程に先んじて、前記不純物領域及び前記第1ゲート電極を覆うように絶縁膜を形成した後、前記第1ゲート電極が露出するまで前記絶縁膜を研磨することによって、前記研磨された絶縁膜の研磨面及び該研磨面から露出する前記第1ゲート電極の露出面を面一にする研磨工程を備えていてもよい。
この態様によれば、CMP法(Chemical Mechanical Polishing)等の研磨法を用いて研磨された絶縁膜の研磨面及びこの研磨面から露出する第1ゲート電極の露出面に渡る面一な面に第2ゲート電極を形成できる。したがって、例えば、第2電極形成工程において、欠陥の少ない良好な膜質を有する金属シリサイド等で構成された第2ゲート電極を形成できる。
本発明の第4の発明に係る電気光学装置の他の態様では、前記第2電極形成工程において、前記第1ゲート電極のうち平面的に見て前記トランジスタのチャネル長の方向に交差する方向に沿って前記所定の領域の外側の領域に延びる部分に前記第2ゲート電極を電気的に接続してもよい。
この態様によれば、例えば絶縁膜にコンタクトホールを形成する際に、第1ゲート電極に加わる損傷を低減でき、第1ゲート電極の膜質を良好に維持しながら、第1ゲート電極及び第2ゲート電極を電気的に接続できる。
本発明の第4の発明に係る電気光学装置の他の態様では、前記第2電極形成工程に先んじて、前記不純物領域及び前記第1ゲート電極を覆うように絶縁膜を形成した後、前記絶縁膜の一部を除去することによって前記第1ゲート電極の表面の少なくとも一部が露出する開口部を形成する開口部形成工程を備え、前記第2電極形成工程において、前記表面の少なくとも一部で前記第1ゲート電極に電気的に接続されるように前記第2ゲート電極を形成してもよい。
この態様によれば、開口部から露出する第1ゲート電極と、第2ゲート電極を電気的に接続できるため、例えばCMP法等の研磨法を用いて第1ゲート電極を覆う絶縁膜を除去する必要がない。これにより、例えば、第1ゲート電極がナノメートルオーダーの極薄い膜厚を有する場合には、CMP法等の研磨によって第1ゲート電極が損傷を受けることを効果的に低減できる。
この態様では、前記開口部形成工程において、前記絶縁膜のうち前記第1ゲート電極上に突出した突部を部分的に除去してもよい。
この態様によれば、例えば突部の表面を滑らかな曲面にすることができ、絶縁膜及びこの絶縁膜上に形成される第2ゲート電極のカバレッジ性を向上させることができる。
本発明に係る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を備えている。
本発明に係る電子機器によれば、上述した本発明に係る電気光学装置を具備してなるので、高品位の表示が可能な、投射型表示装置、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、本発明に係る電子機器として、例えば電子ペーパなどの電気泳動装置等も実現することが可能である。
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形態から明らかにされる。
以下、図面を参照しながら本発明の第1の発明に係る電気光学装置、本発明の第2、第3及び第4の発明に係る電気光学装置の製造方法、並びに電子機器の各実施形態を説明する。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。
(第1実施形態)
先ず、図1乃至図12を参照しながら、本発明の第1の発明に係る電気光学装置及び本発明の第2の発明に係る電気光学装置の製造方法の各実施形態を説明する。
<1−1:電気光学装置の全体構成>
図1及び図2を参照しながら、本実施形態の電気光学装置を説明する。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。本実施形態では、電気光学装置の一例として、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挙げる。
図1及び図2において、液晶装置1では、TFTアレイ基板10と対向基板20とが対向配置されている。TFTアレイ基板10と対向基板20との間に液晶層50が封入されており、TFTアレイ基板10と対向基板20とは、複数の画素部が設けられる画素領域たる画像表示領域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。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。即ち、本実施形態の電気光学装置は、プロジェクタのライトバルブ用として小型で拡大表示を行うのに適している。
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。尚、画像表示領域10aの周辺に位置する周辺領域が存在する。言い換えれば、本実施形態においては特に、TFTアレイ基板10の中心から見て、この額縁遮光膜53より以遠が周辺領域として規定されている。
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。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、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、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。
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。
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や走査線、データ線等の配線が形成された後の画素電極9a上に、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。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。
尚、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等の駆動回路に加えて、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当該電気光学装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成してもよい。
<1−2:画素部における構成>
次に、図3乃至図5を参照しながら、液晶装置1の画素部の構成を詳細に説明する。図3は、液晶装置1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アレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図である。図5は、図4のA−A´断面図である。尚、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、該各層・各部材ごとに縮尺を異ならしめてある。
図3において、液晶装置1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の夫々には、画素電極9aと、本発明の「トランジスタ」の一例であるTFT30とが形成されている。TFT30は、画素電極9aに電気的に接続されており、液晶装置1の動作時に画素電極9aをスイッチング制御する。画像信号が供給されるデータ線6aは、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。
TFT30のゲートに走査線3aが電気的に接続されており、液晶装置1は、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が所定のタイミングで書き込まれる。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、対向基板に形成された対向電極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される。
ここで保持された画像信号がリークすることを防ぐために、画素電極9aと対向電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量70を付加されている。
次に、図4及び図5を参照して、画素部の具体的な構成を説明する。図4において、液晶装置1のTFTアレイ基板10上には、X方向及びY方向に対してマトリクス状に複数の透明な画素電極9a(点線部9a'により輪郭が示されている)が設けられており、画素電極9aの縦横の境界に各々沿ってデータ線6a及び走査線3aが設けられている。
半導体層1aのうち図4中右上がりの斜線領域で示したチャネル領域1a'に対向するように走査線3aが配置されている。このように、走査線3aとデータ線6aとの交差する個所の夫々には画素スイッチング用のTFT30が設けられている。尚、本実施形態では、走査線3aは、第1層間絶縁膜41を貫通するコンタクトホール88を介して第2ゲート電極3a2に電気的に接続されている。
第2ゲート電極3a2は、平面的に見てチャネル領域1aより図中Y方向に沿って幅広に形成されており、図4において図示していない、半導体層1aに形成された本発明の「低濃度領域」の夫々一例である低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cを覆っている。
データ線6aは、その上面が平坦化された第2層間絶縁膜42を下地として形成されており、コンタクトホール81を介してTFT30の高濃度ソース領域に接続されている。データ線6a及びコンタクトホール81内部は、例えば、Al−Si−Cu、Al−Cu等のAl(アルミニウム)含有材料、又はAl単体、若しくはAl層とTiN層等との多層膜からなる。データ線6aは、TFT30を遮光する機能を有している。
蓄積容量70は、TFT30の本発明の「高濃度領域」の一例である高濃度ドレイン領域1e及び画素電極9aに接続された画素電位側容量電極としての下部容量電極71と、固定電位側容量電極としての上部容量電極300の一部とが、誘電体膜75を介して対向配置されることにより形成されている。
図4及び図5に示すように、上部容量電極300は、本発明の「遮光膜」の一例であり、例えば金属又は合金を含む上側遮光膜(内蔵遮光膜)としてTFT30の上側に設けられている。上部容量電極300は、固定電位側容量電極としても機能する。上部容量電極300は、例えば、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)、Pd(パラジウム)等の高融点金属のうちの少なくとも一つを含む、金属単体、合金、金属シリサイド、ポリシリサイド、これらを積層したもの等からなる。上部容量電極300は、Al(アルミニウム)、Ag(銀)等の他の金属を含んでもよい。上部容量電極300は、例えば導電性のポリシリコン膜等からなる第1膜と高融点金属を含む金属シリサイド膜等からなる第2膜とが積層された多層構造を持っていてもよい。
下部容量電極71は、例えば導電性のポリシリコン膜からなり画素電位側容量電極として機能する。下部容量電極71は、画素電位側容量電極としての機能の他、上側遮光膜としての上部容量電極300とTFT30との間に配置される、光吸収層或いは上側遮光膜の他の例としての機能を持ち、更に、画素電極9aとTFT30の高濃度ドレイン領域1eとを中継接続する機能を持つ。但し、下部容量電極71も、上部容量電極300と同様に、金属又は合金を含む単一層膜若しくは多層膜から構成されていてもよい。
容量電極としての下部容量電極71と上部容量電極300との間に配置される誘電体膜75は、例えばHTO(High Temperature Oxide)膜、LTO(Low Temperature Oxide)膜等の酸化シリコン膜、あるいは窒化シリコン膜等から構成される。
上部容量電極300は、画素電極9aが配置された画像表示領域10aからその周囲に延設され、定電位源と電気的に接続されて、固定電位とされる。
TFT30の下側に下地絶縁膜12を介して格子状に設けられた下側遮光膜11aは、TFTアレイ基板10側から装置内に入射する戻り光からTFT30のチャネル領域1a´及びその周辺を遮光する。下側遮光膜11aは、上部容量電極300と同様に、例えば、Ti、Cr、W、Ta、Mo、Pd等の高融点金属のうちの少なくとも一つを含む、金属単体、合金、金属シリサイド、ポリシリサイド、これらを積層したもの等からなる。
下地絶縁層12は、下側遮光膜11aからTFT30を層間絶縁する機能の他、TFTアレイ基板10の全面に形成されることにより、TFTアレイ基板10の表面の研磨時における荒れや、洗浄後に残る汚れ等で画素スイッチング用TFT30の特性の劣化を防止する機能を有する。画素電極9aは、下部容量電極71を中継することにより、コンタクトホール83及び85を介して半導体層1aのうち高濃度ドレイン領域1eに電気的に接続されている。
図4及び図5に示すように、液晶装置1は、透明なTFTアレイ基板10と、これに対向配置される透明な対向基板20とを備えている。TFTアレイ基板10は、例えば石英基板、ガラス基板、シリコン基板からなり、対向基板20は、例えばガラス基板や石英基板からなる。
TFTアレイ基板10には、画素電極9aが設けられており、その上側には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜16が設けられている。例えば、画素電極9aはITO(Indium Tin Oxide)膜などの透明導電性膜からなり、配向膜16は、ポリイミド膜などの有機膜からなる。
対向基板20には、その全面に渡って対向電極21が設けられており、その下側には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜22が設けられている。対向電極21は例えば、ITO膜などの透明導電性膜からなる。配向膜22は、ポリイミド膜などの有機膜からなる。
対向基板20には、格子状又はストライプ状の遮光膜を設けるようにしてもよい。このような構成を採ることで、上部容量電極300として設けられた上側遮光膜と併せ、TFTアレイ基板10側からの入射光のチャネル領域1a'ないしその周辺への侵入を阻止するのをより確実に阻止することができる。
このように構成され、画素電極9aと対向電極21とが対面するように配置されたTFTアレイ基板10と対向基板20との間には、液晶層50が形成される。液晶層50は、画素電極9aからの電界が印加されていない状態で配向膜16及び22により所定の配向状態をとる。
図5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、第1ゲート電極3a1、第2ゲート電極3a2、走査線3aからの電界によりチャネルが形成される半導体層1aのチャネル領域1a'、走査線3aと半導体層1aとを絶縁するゲート絶縁膜を含む絶縁膜2、低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1c、高濃度ソース領域1d並びに高濃度ドレイン領域1eを備えている。低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cの夫々は、本発明の「低濃度領域」の一例であり、高濃度ソース領域1d並びに高濃度ドレイン領域1eの夫々は、本発明の「高濃度領域」の一例である。低濃度ソース領域1b、低濃度ドレイン領域1c、高濃度ソース領域1d及び高濃度ドレイン領域1eは、半導体層1aの不純物領域を構成しており、チャネル領域1a´の両側にミラー対称に形成されている。
第1ゲート電極3a1は、ポリシリコン膜等の導電膜によって形成されており、低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cに重ならないように絶縁膜2を介してチャネル領域1a上に設けられている。したがって、TFT30では、高濃度ソース領域1d及び高濃度ドレイン領域1eと第1ゲート電極3a1とのオフセットが十分に確保されている。
第1ゲート電極3a1の縁は、平面的に見て低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cとチャネル領域1aとの境界に重なっており、低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cと、第1ゲート電極3a1との間に生じる寄生容量が低減されている。これにより、TFT30トランジスタの高速動作が可能となり、液晶装置1の表示性能が高められている。
第2ゲート電極3a2は、金属シリサイド等の導電材料を用いて平面的に見て低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cを覆うように第1ゲート電極3a1上に設けられている。即ち、TFT30のゲート電極は、第1ゲート電極3a1及び第2ゲート電極3a2を含む多層構造を有している。第2ゲート電極3a2は、バックライト等の光源から照射された入射光が低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cに照射されないように遮光する。これにより、低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cに流れる光リーク電流が低減される。加えて、第2ゲート電極3a2は、第1ゲート電極3a1を介して半導体層1a上に形成されているため、TFT30の上層側に遮光膜を配置する場合に比べてより近い位置で効果的に低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cを遮光できる。
第2ゲート電極3a2の終端は、平面的に見て低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cと、高濃度ソース領域1d及び高濃度ドレイン領域1eと一致している。したがって、高濃度ソース領域1d及び高濃度ドレイン領域1eと、第2ゲート電極3a2との間に生じる寄生容量が低減されている。これにより、TFT30の高速動作が可能となり、液晶装置1の表示性能が高められている。
加えて、液晶装置1では、第2ゲート電極3a2上にTFT30を覆うように形成された上部容量電極300によって、第2ゲート電極3a2のみによって遮光する場合に比べて効果的に低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cを遮光できる。
このように、液晶装置1によれば、光リーク電流が低減されたTFT30を用いて、フリッカ等の画像表示を行う際に発生する不具合を低減でき、高品位で画像を表示できる。加えて、TFT30は、LDD構造を有しているため、TFT30の非動作時において低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cに流れるオフ電流が低減され、且つTFT30の動作時に流れるオン電流の低下が抑制されている。よって、液晶装置1によれば、LDD構造の利点及び光リーク電流が殆ど流れないことを利用して高品位で画像を表示できる。
走査線3a上には、高濃度ソース領域1dへ通じるコンタクトホール81及び高濃度ドレイン領域1eへ通じるコンタクトホール83が各々開孔された第1層間絶縁膜41が形成されている。
第1層間絶縁膜41上には下部容量電極71及び上部容量電極300が形成されており、これらの上には、コンタクトホール81及び85が各々開孔された第2層間絶縁膜42が形成されている。
本実施形態における第2層間絶縁膜42は、例えばBPSG膜からなり、加熱による流動化状態を経ることによって上面が平坦化されている。即ち、その成膜時の上面には、下層側の蓄積容量70やTFT30、走査線3a、更には下地遮光膜11aの存在によって段差が生じているが、一旦流動化されることで、上面は段差による凹凸が均された状態となっている。
第2層間絶縁膜42の上面は完全な平坦面ではなく、走査線3a等に起因する段差部17aが残されている。段差部17aは、横電界防止用として意図的に残存され、配向膜16上にまで伝播し、画素同士の境界にあたる遮光領域に所定高さの段差部17となって現れることで、駆動時に発生する画素間の横電界を低減するように機能する。
更に、データ線6aの上から第2層間絶縁膜42の全面を覆うように、コンタクトホール85が形成された第3層間絶縁膜43が、例えばBPSG膜により形成されている。画素電極9a及び配向膜16は、第3層間絶縁膜43の上面に設けられている。
(変形例)
次に、図6及び図7を参照しながら、本実施形態の電気光学装置の変形例を説明する。本例の電気光学装置は、TFT30の構造が上述の電気光学装置と異なるため、TFT30eの構造を中心に説明する。図6は、本例の電気光学装置が備えるTFT30eの構造を示す断面図であり、図12は、本例の電気光学装置における図4に対応する平面図である。
図6に示すように、本例の電気光学装置が備えるTFT30eは、第2ゲート電極3a2が、チャネル領域1a´上で電気的に接続されておらず、図7に示すように第1ゲート電極3a1のうちチャネル領域1a´の外側の領域に延びる部分に電気的に接続されている。より具体的には、チャネル領域1a´を避ける領域において、第1層間絶縁膜41に形成されたコンタクトホール98を介して第1ゲート電極3a1及び第2ゲート電極3a2が電気的に接続されている。第2ゲート電極3a2は、コンタクトホール99を介して走査線3aに電気的に接続されている。このようなTFT30によって、光リーク電流を低減され、電気光学装置は高品位で画像を表示できる。加えて、第1ゲート電極及び第2ゲート電極を電気的に接続するための開口部を絶縁膜に形成する際のエッチング工程によって第1ゲート電極が過剰に除去されることを低減することも可能であり、且つ確実に第1ゲート電極及び第2ゲート電極を電気的に接続できる。
<1−3:電気光学装置の製造方法>
次に、図8乃至図12を参照しながら、本発明の第2の発明に係る電気光学装置の製造方法の実施形態を説明する。図8乃至図11は、本実施形態の電気光学装置の製造プロセスの各工程を順を追って示す工程断面図である。図12は、TFT30を形成する製造プロセスを詳細に示した工程断面図である。本実施形態の電気光学装置の製造方法によれば、上述の液晶装置1を製造できる。尚、以下では、対向基板20上に形成される配向膜22や対向電極21等の製造工程に関しては省略する。
図8(a)において、例えばシリコン基板、石英基板、ガラス基板等の基板10を用意する。ここで、好ましくはN2(窒素)等の不活性ガス雰囲気下、約850〜1300℃、より好ましくは1000℃の高温で熱処理し、後に実施される高温プロセスにおいて基板10に生じる歪みが少なくなるように前処理しておく。
続いて、このように処理された基板10の全面に、例えば、Ti、Cr、W、Ta、Mo及びPd等の金属や金属シリサイド等の金属合金膜を、スパッタリング法などにより、100〜500nm程度の膜厚、好ましくは約200nmの膜厚の遮光層を形成した後、例えばフォトリソグラフィ法及びエッチング処理により、図4に示したようなパターンの下側遮光膜11aを形成する。
続いて、下側遮光膜11aの上に、例えば、常圧又は減圧CVD法等によりTEOS(テトラ・エチル・オルソ・シリケート)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)や、燐(P)又は硼素(B)がドープされてなる、PSG、BSG、BPSG等のシリケートガラス膜、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜等からなる下地絶縁層12を形成する。
続いて、下地絶縁層12の上に、減圧CVD等によりアモルファスシリコン膜を形成し熱処理を施すことにより、ポリシリコン膜を固相成長させる。或いは、アモルファスシリコン膜を経ないで、減圧CVD法等によりポリシリコン膜を直接形成する。次に、このポリシリコン膜に対し、例えばフォトリソグラフィ法及びエッチング処理を施すことにより、所定パターンを有する半導体層1aを形成する、更に、熱酸化すること等により、ゲート絶縁膜となる絶縁膜2を形成する。この結果、半導体層1aの厚さは、約30〜150nmの厚さ、好ましくは約35〜50nmの厚さとなり、絶縁膜2の厚さは、約20〜150nmの厚さ、好ましくは約30〜100nmの厚さとなる。
次に、半導体層1aに段階的に不純物イオンをドープすることにより、低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1c、高濃度ソース領域1d及び高濃度ドレイン領域1eを含むLDD構造を備えた画素スイッチング用TFT30の半導体層1aを形成する。これにより、TFT30が形成される。尚、TFT30を形成する工程については、後に詳細に説明する。
次に、図8(b)において、例えば下地絶縁層12と同様にして、第1層間絶縁膜41を形成する。得られた第1層間絶縁膜41の上面には、図示したように、その下のTFT30の形状に応じた凹凸が生じている。
次に図8(c)において、蓄積容量70を形成する。先ず、例えばドライエッチング法又はウェットエッチング法若しくはこれらの組み合わせにより、第1層間絶縁膜41にコンタクトホール83を開孔する。次いで、例えば、減圧CVD法等によりポリシリコン膜を堆積し、更に燐(P)を熱拡散し、このポリシリコン膜を導電化して下部容量電極71を形成する。更に、例えば、減圧CVD法、プラズマCVD法等により高温酸化シリコン膜(HTO膜)や窒化シリコン膜からなる誘電体膜75を膜厚50nm程度の比較的薄い厚さに堆積した後、Ti、Cr、W、Ta、Mo及びPd等の金属や金属シリサイド等の金属合金膜を、スパッタリングにより上部容量電極300を形成する。こうして、蓄積容量70を形成する。
次に図9(a)において、例えば常圧CVD法を用いて、第2層間絶縁層膜42の前駆膜をBPSG膜421として成膜する。前駆膜421は、例えばBPSG膜421におけるP(燐)及びB(砒素)の濃度(重量%)の比P:B=5:4となるように形成される。前駆膜421は、膜厚が例えば800nmとなるように形成される。
次に図9(b)において、前駆膜421を加熱により流動化させ、平坦化処理を施す。具体的には、例えば850℃程度で30〜40分間、基板10を加熱し、前駆膜421を溶融させる、即ち、リフローさせる。その結果、前駆膜421の表面における段差が緩和される。
尚、前述したようなリフロー処理において、前駆膜421の表面が変質することにより、該表面には硬化層42aaが、例えば50〜100nmの膜厚dで形成される。
次に、図10(a)において、硬化層42aaの上にデータ線6aを形成するための導電膜6aaを形成する。
続いて、硬化層42aaが形成された前駆膜421及び第1層間絶縁膜41に対する反応性イオンエッチング、反応性イオンビームエッチング等のドライエッチング法により、コンタクトホール81を開孔する。尚、コンタクトホール81は、ドライエッチング法に代えて又は加えてウェットエッチング法により形成してもよい。このようにウェットエッチング法を用いる場合には、コンタクトホール81の側壁における、前駆膜421と硬化層42aaとの界面に位置する一部をドライエッチング法により形成し、該一部を例えばレジスト等の保護膜で覆って、ウェットエッチング法によりコンタクトホール81を開孔すればよい。ウェットエッチング法のみでコンタクトホール81を形成する場合には、コンタクトホール81の側壁における、前駆膜421と硬化層42aaとの界面に位置する一部を例えばレジスト等の保護膜で覆って、該一部がエッチャントに曝されないように保護するとよい。
その後、前駆膜421の硬化層42aa上の概ね全面に、例えば、スパッタリング法等によりAlないしAl合金等のAlを含有した配線材料を堆積して、導電膜6aaを形成する。
次に、図10(b)において、導電層6aaに対して、所定パターンのレジストを介してエッチング処理を行い、導電層6aaをパターニングしてデータ線6aを形成する。この際、パターニングが終了してデータ線6aが形成された時点において、導電層6aaのパターニングにより除去された部分より、前駆膜421の表面が部分的に露出する。部分的に露出した前駆膜421の表面に対して、継続してエッチング処理を行い、該表面を例えば厚さd1=50〜100nm程度、オーバーエッチングすることで、硬化層42aaを除去することが可能となる。これにより下部層間絶縁層42が形成され、データ線6aの下地として硬化層42aaが残存する。
次に、図11において、第3層間絶縁膜43、及び画素電極9a、配向膜16を形成する。第3層間絶縁膜43は、例えば常圧又は減圧CVD法により、BPSG膜として形成される。或いは、第3層間絶縁膜43は、例えば常圧又は減圧CVD法により、PSGやBSGなど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として形成される。下層にAlを含有するデータ線6aが存在するため、第3層間絶縁膜43は、例えば400℃以下の比較的低温で形成する必要がある。尚、第3層間絶縁膜43は、後述する第2のエッチング処理におけるウェットエッチング法で用いられるエッチャントに対するエッチングレートが、第2層間絶縁膜42と同等か、それよりも大きくなるように形成されるのが好ましい。
コンタクトホール85を開孔した後、例えば、スパッタ処理等によりITO膜を形成し、更にフォトリソグラフィ法及びエッチングを行なうことにより、画素電極9aを形成する。
その後、この上にポリイミド系の配向膜の塗布液を塗布し、更に所定のプレティルト角を持つように所定方向にラビング処理等の配向処理を施すことにより、配向膜16が形成される。これにより、図5に示した画素部の構造を有する液晶装置1が形成される。
<1−4:TFTの製造方法>
次に、図12を参照しながら、TFT30の製造プロセスを詳細に説明する。
図12(a)に示すように、半導体層1aのチャネル領域1a´となるべき領域にレジスト膜90を形成した後、レジスト膜90の上側から半導体層1aに不純物イオンをドープし、半導体層1a中に不純物領域230を形成する。
次に、図12(b)に示すように、レジスト膜90を除去した後、不純物領域230のうちチャネル領域1a´の縁に沿って延びる延在領域230b及び230c、並びにチャネル領域1a´を覆うように、第1ゲート電極3a1となるべき導電膜3a1´及び第2ゲート電極3a2を順次形成する。導電膜3a1´及び第2ゲート電極3a2は、所定の形状にエッチングされており、例えば同じサイズに形成されている。導電膜3a1´は、例えばポリシリコン膜であり、第2ゲート電極3a2は、金属シリサイドで形成されている。尚、延在領域230bおよび230cは、最終的に低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cとされる領域である。
次に、図12(c)に示すように、不純物領域230のうちチャネル領域1a´に隣接する領域230b及び230cの外側の領域、即ち最終的に高濃度ソース領域1d及び高濃度ドレイン領域1eとなる領域に不純物イオンをドープする。この際、第2ゲート電極3a2は、領域230b及び230cに不純物イオンがドープされないようにマスクとして機能し、半導体層1a中に高濃度ソース領域1d及び高濃度ドレイン領域1e、並びに低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cが形成される。ここで、不純物イオンの打ち込み角度、即ちイオンプランテーション角度は、±5°程度であるため、セルフアライメントで高濃度ソース領域1d及び高濃度ドレイン領域1eが形成される。
次に、図12(d)に示すように、例えば等方性プラズマ処理等のドライエッチングによって導電膜3a1´の脇から導電膜3a1´を選択的に除去することによって、低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cに重ならない第1ゲート電極3a1を形成する。これより、TFT30が形成される。したがって、本実施形態の電気光学装置の製造方法によれば、半導体層1a中にチャネル領域1a、低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1c、高濃度ソース領域1d及び高濃度ドレイン領域1eが形成されたLDD構造の形成、及び第2ゲート電極3a2によって低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cを遮光する遮光構造をTFT30に形成できる。加えて、第1ゲート電極3a1が低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cに重なっていないため、第1ゲート電極3a1と、低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cとの間で生じる寄生容量も低減できる。
このように、本実施形態に係る電気光学装置の製造方法によれば、光リーク電流が流れ易い低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cを遮光できるLDD構造を備えたTFT30を形成でき、LDD構造による電気特性を生かして高品位で画像を表示できる液晶装置1を製造することが可能である。
(第2実施形態)
次に、図13を参照しながら、本発明の第3の発明に係る電気光学装置の製造方法の実施形態を説明する。尚、以下では、TFT30の製造プロセスを中心に説明する。加えて、以下では、第1実施形態で説明した電気光学装置及びその製造方法と共通する部分に共通の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。
図13(a)において、TFTアレイ基板10上に形成された半導体層1aのチャネル領域1a´及び不純物領域230が形成された状態で、不純物領域230を形成する際にマスクとして機能した第2ゲート電極3a2及び導電膜のうち導電膜をその脇から選択的に除去することによって第1ゲート電極3a1が形成されている。
次に、図13(b)に示すように、不純物領域230のうちチャネル領域1a´に隣接する領域230b及び230cを覆うように、サイドウォール91を形成する。サイドウォール91は、形成すべき低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cの幅に応じたサイズを有していればよい。
図13(c)に示すように、不純物領域230のうち領域230b及び230cの外側の領域に第2ゲート電極3a2及びサイドウォール91の上側から不純物イオンをドープすることによって、半導体層1a中に高濃度ソース領域1d及び高濃度ドレイン領域1e、並びに低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cが形成する。
次に、図13(d)に示すように、半導体層1aを熱処理することによって半導体層1a中に不純物イオンを拡散させることによって、高濃度ソース領域1d及び高濃度ドレイン領域1e、並びに低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cを広げる。これにより、半導体層1a中にTFT30aの設計に応じたサイズを有する高濃度ソース領域1d及び高濃度ドレイン領域1e、並びに低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cを形成できる。尚、不純物イオンが半導体層1aを拡散する拡散速度は、熱処理条件に応じて異なる。熱処理条件は、不純物イオンが第1ゲート電極3a1の下側、即ち実質的なチャネル領域として機能する領域に拡散しないように、即ち、半導体層1aのうち第1ゲート電極3a1の下側の領域がチャネル領域となるように設定される。
このように本実施形態に係る電気光学装置の製造方法によれば、サイドウォール91及び第2ゲート電極3a1によって、低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cを遮光でき、光リーク電流を低減することが可能である。したがって、本実施形態に係る電気光学装置の製造方法によれば、第1実施形態に係る電気光学装置の製造方法と同様に、光リーク電流が流れ易い低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cを遮光できるLDD構造を備えたTFT30aを形成でき、LDD構造による電気特性を生かして高品位で画像を表示できる電気光学装置を製造することが可能である。
(第3実施形態)
次に、図14乃至図16を参照しながら、本発明の第4の発明に係る電気光学装置の製造方法の実施形態を説明する。
図14(a)において、ポリシリコン等の導電材料を用いて、TFTアレイ基板10上に形成された半導体層1a中のチャネル領域1a´を覆うように絶縁膜2aを介して第1ゲート電極3a1を形成し、第1ゲート電極3a1をマスクとして半導体層1aに不純物イオンをドープする。これにより、チャネル領域1a´の周囲に不純物領域230を形成する。
次に、図14(b)に示すように、不純物領域230及び第1ゲート電極3a1を覆うようにSiO2等の絶縁材料からなる絶縁膜41aを形成した後、第1ゲート電極3a1が露出するまで絶縁膜41aを研磨することによって、絶縁膜41aの研磨面及びこの研磨面から露出する第1ゲート電極3a1の露出面を面一にする。この際、例えばCMP法を用いることによって、絶縁膜41aの研磨面及びこの研磨面から露出する第1ゲート電極3a1の露出面を面一にすることが可能である。
次に、図14(c)に示すように、不純物領域230のうちチャネル領域1a´に隣接する領域230b及び230cを覆うように、例えば、金属シリサイドを用いて第1ゲート電極3a1上に第2ゲート電極3a2を形成する。ここで、絶縁膜41aの研磨面及びこの研磨面から露出する第1ゲート電極3a1の露出面が面一であるため、欠陥の少ない良好な膜質を有する金属シリサイドで構成された第2ゲート電極3a2を形成できる。
次に、図14(d)に示すように、不純物領域230のうち領域230b及び230cの外側の領域に第2ゲート電極3a2の上側から不純物イオンをドープすることによって、半導体層1a中に高濃度ソース領域1d及び高濃度ドレイン領域1e、並びに低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cを形成する。この際、イオンインプラテーション角度を例えば±5°程度にすることによって、セルフアライメントで高濃度ソース領域1d及び高濃度ドレイン領域1eを形成できる。
このように、本実施形態に係る電気光学装置の製造方法によれば、第1及び第2実施形態に係る電気光学装置の製造方法と同様に、光リーク電流を低減でき、LDD構造を有するTFTを備えた電気光学装置を簡便な製造プロセスで、且つ高性能に形成できる。
(変形例1)
次に、図15を参照しながら、本実施形態に係る電気光学装置の製造方法の変形例の一例を説明する。
図15(a)において、ポリシリコン等の導電材料を用いて、TFTアレイ基板10上に形成された半導体層1a中のチャネル領域1a´を覆うように絶縁膜2aを介して第1ゲート電極3a1を形成し、第1ゲート電極3a1をマスクとして半導体層1aに不純物イオンをドープする。これにより、チャネル領域1a´の周囲に不純物領域230を形成する。
次に、図15(b)において、不純物領域230及び第1ゲート電極3a1を覆うように絶縁膜41bを形成し、絶縁膜41bのうちチャネル領域1a´上に延びる部分をエッチング法を用いて除去する。これにより、絶縁膜41bに開口部92が形成され、この開口部92から第1ゲート電極3a1の表面が露出する。
次に、図15(c)において、開口部92から露出する第1ゲート電極3a1上に第2ゲート電極3a2を形成し、これら電極を互いに電気的に接続する。これにより、例えばCMP法等の研磨法を用いて第1ゲート電極を覆う絶縁膜を除去する必要がなく、例えば、第1ゲート電極がナノメートルオーダーの極薄い膜厚を有する場合には、研磨によって第1ゲート電極3a1が損傷を受けることを効果的に低減できる。
尚、第2ゲート電極3a2は、最終的に低濃度ソース領域及び低濃度ドレイン領域となる領域に重なるように、且つ最終的に低濃度ソース領域及び低濃度ドレイン領域となる領域に重ならないように所定の形状にエッチングされている。
本例の電気光学装置が備えるTFT30cは、図6及び図7で説明した場合と同様に、チャネル領域1a´上を避けた領域で第2ゲート電極3a2及び走査線3aが電気的に接続されていてもよい。このようにすれば、例えば絶縁膜にコンタクトホールを形成する際に、第1ゲート電極3a1に損傷が生じることを低減でき、第1ゲート電極の膜質を良好に維持しながら、第1ゲート電極3a1及び走査線3aを電気的に接続できる。
(変形例2)
次に、図16を参照しながら、本実施形態に係る電気光学装置の製造方法の変形例の他の例を説明する。本例の電気光学装置の製造方法は、開口部92の縁を部分的に除去する点において本実施形態の変形例1と異なる。
図16(a)において、絶縁膜41bのうち第1ゲート電極3a1の縁上に突出した突部93をドライエッチング法又はウェットエッチング法を用いて除去することによって、曲面を有する側壁部で規定された開口部92aを形成する。
次に、図16(b)において、突部93の滑らかな表面に沿って、第2ゲート電極3a2を形成し、第2ゲート電極3a2をマスクとして不純物イオンをドープすることによって、TFT30fを形成する。本例では、絶縁膜41b及びこの絶縁膜上に形成される第2ゲート電極3a2のカバレッジ性を向上させることができる点において、上述の本実施形態に係る電気光学装置の製造方法に比べて有利である。
(電子機器)
次に、上述した液晶装置を各種の電子機器に適用される場合について説明する。
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17は、プロジェクタの構成例を示す平面図である。図17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、外部回路(図示省略)から外部接続用端子102に供給される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。
尚、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。
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18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18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。
さらに、この液晶装置を、携帯電話に適用した例について説明する。図19は、この携帯電話の構成を示す斜視図である。図19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17乃至図19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電気光学装置及びその製造方法、並びにこれを備えた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。
第1実施形態に係る電気光学装置の平面図である。 図1のH−H'断面図である。 第1実施形態に係る電気光学装置の画素における各種素子、配線等の等価回路である。 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4のA−A´断面図である。 第1実施形態に係る電気光学装置の変形例が備えるTFTの断面図である。 変形例における図4に対応する平面図である。 第1実施形態に係る電気光学装置の製造方法を示す工程断面図(その1)である。 第1実施形態に係る電気光学装置の製造方法を示す工程断面図(その2)である。 第1実施形態に係る電気光学装置の製造方法を示す工程断面図(その3)である。 第1実施形態に係る電気光学装置の製造方法を示す工程断面図(その4)である。 第1実施形態に係る電気光学装置の製造方法のうちTFT形成工程を詳細に示した工程断面図である。 第2実施形態に係る電気光学装置の製造方法のうちTFT形成工程を詳細に示した工程断面図である。 第3実施形態に係る電気光学装置の製造方法のうちTFT形成工程を詳細に示した工程断面図である。 第3実施形態に係る電気光学装置の製造方法の変形例を示した工程断面図である。 第3実施形態に係る電気光学装置の製造方法の変形例を示した工程断面図である。 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
1・・・液晶装置、1a・・・半導体層、10・・・TFTアレイ基板、3a・・・走査線、3a1・・・第1ゲート電極、3a2・・・第2ゲート電極、6a・・・データ線

Claims (15)

  1. 基板上に、
    互いに交差する複数のデータ線及び複数の走査線と、
    前記複数のデータ線及び前記複数の走査線の交差に対応して設けられた複数の画素電極
    と、
    前記画素電極に電気的に接続されており、LDD構造を有するトランジスタとを備え、
    前記トランジスタは、不純物濃度が互いに異なる高濃度領域及び低濃度領域を含む不純物領域がチャネル領域の周囲に形成された半導体層と、平面的に見て前記低濃度領域に重ならないように前記チャネル領域上に形成された第1ゲート電極と、該第1ゲート電極に電気的に接続されており、平面的に見て前記低濃度領域を覆うように前記第1ゲート電極上に形成された第2ゲート電極とを備えたこと
    を特徴とする電気光学装置。
  2. 前記トランジスタのチャネル長の方向において、前記第1ゲート電極の終端は、平面的にみて前記低濃度領域及び前記チャネル領域の境界に一致していること
    を特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
  3. 前記トランジスタのチャネル長の方向において、前記第2ゲート電極の終端は、平面的にみて前記低濃度領域及び前記高濃度領域の境界に一致していること
    を特徴とする請求項1又は2に記載の電気光学装置。
  4. 前記第2ゲート電極は、前記第1ゲート電極上に形成された絶縁膜の開口部に前記第1ゲート電極が露出する領域及び前記低濃度領域に渡って延在されていること
    を特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の電気光学装置。
  5. 前記第2ゲート電極は、前記チャネル領域上で前記前記第1ゲート電極に電気的に接続されていること
    を特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の電気光学装置。
  6. 前記第2ゲート電極は、前記第1ゲート電極のうち前記チャネル領域の外側の領域に延びる部分に電気的に接続されていること
    を特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の電気光学装置。
  7. 前記第2ゲート電極上に前記トランジスタを覆うように形成された遮光膜を備えたこと
    を特徴とする請求項1から6の何れか一項に記載の電気光学装置。
  8. 基板上で互いに交差する複数のデータ線及び複数の走査線を形成する配線形成工程と、
    前記基板上に形成された半導体層の所定の領域にレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
    前記レジスト膜をマスクとして前記半導体層に不純物をドープすることによって、前記所定の領域の周囲に不純物領域を形成する第1ドープ工程と、
    前記レジスト膜を除去した後、前記所定の領域、及び前記不純物領域のうち前記前記トランジスタのチャネル長の方向における前記所定の領域に隣接する領域を覆うように、第1ゲート電極となるべき導電膜及び第2ゲート電極を形成する導電膜形成工程と、
    前記不純物領域のうち前記隣接する領域の外側の領域に前記第2ゲート電極をマスクとして前記不純物をドープすることによって、前記不純物の濃度が互いに異なる高濃度領域及び低濃度領域を前記半導体層に形成する第2ドープ工程と、
    前記導電膜の脇から前記導電膜を選択的に除去することによって、前記低濃度領域に重ならない第1ゲート電極を形成する電極形成工程と、
    前記複数のデータ線及び前記複数の走査線の交差に対応して設けられた画素電極を形成する画素電極形成工程とを備えたこと
    を特徴とする電気光学装置の製造方法。
  9. 基板上で互いに交差する複数のデータ線及び複数の走査線を形成する配線形成工程と、
    前記基板上に形成された半導体層の所定の領域に第1ゲート電極となるべき導電膜及び前記導電膜上に第2ゲート電極を形成する導電膜形成工程と、
    前記第2ゲート電極をマスクとして前記半導体層に不純物をドープすることによって、前記所定の領域の周囲に不純物領域を形成する第1ドープ工程と、
    前記導電膜の脇から前記導電膜を選択的に除去することによって、第1ゲート電極を形成する電極形成工程と、
    前記前記トランジスタのチャネル長の方向において、前記不純物領域のうち前記所定の領域に隣接する領域の少なくとも一部を覆うように、サイドウォールを形成するサイドウォール形成工程と、
    前記不純物領域のうち前記少なくとも一部の外側の領域に前記第2ゲート電極及び前記サイドウォールをマスクとして前記不純物をドープすることによって、前記不純物の濃度が互いに異なる高濃度領域及び低濃度領域を前記半導体層に形成する第2ドープ工程と、
    前記半導体層を熱処理することによって、前記高濃度領域及び前記低濃度領域を広げる拡散工程と、
    前記複数のデータ線及び前記複数の走査線の交差に対応して設けられた複数の画素電極
    を形成する画素電極形成工程とを備えたこと
    を特徴とする電気光学装置の製造方法。
  10. 基板上で互いに交差する複数のデータ線及び複数の走査線を形成する配線形成工程と、
    前記基板上に形成された半導体層の所定の領域を覆うように第1ゲート電極を形成する第1電極形成工程と、
    前記第1ゲート電極をマスクとして前記半導体層に不純物をドープすることによって、前記所定の領域の周囲に不純物領域を形成する第1ドープ工程と、
    前記不純物領域のうち前記前記トランジスタのチャネル長の方向における前記所定の領域に隣接する領域の少なくとも一部、及び前記所定の領域を覆うように、第1ゲート電極上に第2ゲート電極を形成する第2電極形成工程と、
    前記不純物領域のうち前記前記トランジスタのチャネル長の方向における前記少なくとも一部の外側の領域に、前記第2ゲート電極をマスクとして前記不純物をドープすることによって、前記半導体層に前記不純物の濃度が互いに異なる高濃度領域及び低濃度領域を形成する第2ドープ工程と、
    前記複数のデータ線及び前記複数の走査線の交差に対応して設けられた複数の画素電極
    を形成する画素電極形成工程とを備えたこと
    を特徴とする電気光学装置の製造方法。
  11. 前記第2電極形成工程に先んじて、前記不純物領域及び前記第1ゲート電極を覆うように絶縁膜を形成した後、前記第1ゲート電極が露出するまで前記絶縁膜を研磨することによって、前記研磨された絶縁膜の研磨面及び前記研磨面から露出する前記第1ゲート電極の露出面を面一にする研磨工程を備えたこと
    を特徴とする請求項10に記載の電気光学装置の製造方法。
  12. 前記第2電極形成工程において、前記第1ゲート電極のうち平面的に見て前記前記トランジスタのチャネル長の方向に交差する方向に沿って前記所定の領域の外側の領域に延びる部分に前記第2ゲート電極を電気的に接続すること
    を特徴とする請求項10に記載の電気光学装置。
  13. 前記第2電極形成工程に先んじて、前記不純物領域及び前記第1ゲート電極を覆うように絶縁膜を形成した後、前記絶縁膜の一部を除去することによって前記第1ゲート電極の表面の少なくとも一部が露出する開口部を形成する開口部形成工程を備え、
    前記第2電極形成工程において、前記表面の少なくとも一部で前記第1ゲート電極に電気的に接続されるように前記第2ゲート電極を形成すること
    を特徴とする請求項10に記載の電気光学装置の製造方法。
  14. 前記開口部形成工程において、前記絶縁膜のうち前記第1ゲート電極上に突出した突部を部分的に除去すること
    を特徴とする請求項13に記載の電気光学装置の製造方法。
  15. 請求項1から7の何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。
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