JP2007178650A - 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】液晶等の電気光学装置において、耐光性に優れ、高品質な表示を可能とする。
【解決手段】液晶装置は、TFTアレイ基板10上に、互いに交差して延在するデータ線6a及び走査線3aと、TFTアレイ基板10上で平面的に見てデータ線6a及び走査線3aに対応して規定される画素毎に配置された画素電極9aと、画素電極9aに電気的に接続されたTFT30とを備える。更に、TFTアレイ基板10上で平面的に見てTFT30のチャネル領域1a´に対向する領域を含む領域に配置され且つTFT30の半導体膜と異なる層に配置されており、アモルファスWSi膜320を含んでなる容量線300を備える。
【選択図】図5

Description

本発明は、例えば液晶装置等の電気光学装置及びその製造方法、並びに該電気光学装置を備えた、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。
この種の電気光学装置は、基板上に、画素電極と、該画素電極の選択的な駆動を行うための走査線、データ線、及び画素スイッチング用素子としてのTFT(Thin Film Transistor)とを備え、アクティブマトリクス駆動可能に構成される。また、高コントラスト化等を目的として、TFTと画素電極との間に蓄積容量が設けられることがある。以上の構成要素は基板上に高密度で作り込まれ、画素開口率の向上や装置の小型化が図られる(例えば、特許文献1参照)。
このように、電気光学装置には更なる表示の高品質化や小型化・高精細化が要求されており、上記以外にも様々な対策が講じられている。例えば、TFTの半導体層に光が入射すると、光リーク電流が発生し、表示品質が低下してしまうことから、電気光学装置の耐光性を高めるために該半導体層の周囲に遮光層が設けられる。特に、近年、画像の鮮明さを高めるために光の強度が増大されてきており、これに対応して遮光性能の一層の向上が望まれる。また、蓄積容量はできるだけ容量が大きい方が望ましいが、その反面で、画素開口率を犠牲にしないように設計するのが望ましい。
特開2002−156652号公報
しかしながら、上述した技術によれば、高機能化或いは高性能化に伴って、基板上における積層構造が、基本的に複雑高度化している。これは更に、製造方法の複雑高度化、製造歩留まりの低下等を招いている。逆に、基板上における積層構造や製造プロセスを単純化しようとすれば、遮光性能の低下等による表示品位の低下を招きかねないという技術的問題点がある。
本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、耐光性に優れ、高品質な表示が可能な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、互いに交差して延在するデータ線及び走査線と、前記基板上で平面的に見て前記データ線及び走査線に対応して規定される画素毎に配置された画素電極と、前記画素電極に電気的に接続された薄膜トランジスタと、前記基板上で平面的に見て前記薄膜トランジスタのチャネル領域に対向する領域を含む領域に配置され且つ前記薄膜トランジスタの半導体膜と異なる層に配置されており、アモルファス膜を含んでなる少なくとも一つのアモルファス配線とを備える。
本発明の電気光学装置によれば、その動作時には、薄膜トランジスタが、走査線に選択される画素位置の画素電極に対してデータ線からデータ信号を印加することで、アクティブマトリクス駆動が可能である。この際、画素電極に電気的に接続された例えば蓄積容量によって、画素電極における電位保持特性が向上し、表示の高コントラスト化が可能となる。
本発明では特に、アモルファス膜を含んでなる少なくとも一つのアモルファス配線は、基板上で平面的に見て薄膜トランジスタのチャネル領域に対向する領域を含む領域に配置され且つ薄膜トランジスタの半導体膜と異なる層に配置されている。アモルファス膜としては、例えばアモルファスWSi(タングステンシリコン)膜を用いることができる。アモルファス膜は、例えばWSiポリサイド膜等の結晶化された或いは固体の遮光性導電膜に比べて、遮光性能が高い。このため、アモルファス配線によって、入射光或いは戻り光に対して薄膜トランジスタのチャネル領域を確実に遮光できる。即ち、アモルファス配線を薄膜トランジスタの半導体膜の上層側に配置することにより、上層側からの入射光に対して薄膜トランジスタのチャネル領域を確実に遮光できる。一方、アモルファス配線を薄膜トランジスタの半導体膜の下層側に配置することにより、基板における裏面反射や、複板式のプロジェクタ等で他の電気光学装置から発せられ合成光学系を突き抜けてくる光などの、下層側からの戻り光に対して薄膜トランジスタのチャネル領域を確実に遮光できる。尚、アモルファス配線を薄膜トランジスタの半導体膜の上層側及び下層側の両方に配置してもよい。この場合には、上層側からの入射光及び下層側からの戻り光の両方に対して、薄膜トランジスタのチャネル領域を確実に遮光でき、より一層遮光性を高めることができる。この結果、上述の如き動作時に、薄膜トランジスタにおける光リーク電流は低減され、画像表示におけるフリッカや画素むらの発生を抑制或いは防止することができ、高品位の画像表示が可能となる。
更に、仮に、例えばWSiポリサイド膜等の結晶された遮光性導電膜を形成するとすれば、不純物ドープされたポリシリコンを堆積した後(即ち、DPLYデポ後)にWSiをスパッタし、ポリシリコンとWSiとが積層された積層構造を有する積層膜(即ち、DPLY/WSiの積層膜)とした後、合金化のために例えば500℃以上の熱処理を行なう必要がある。この熱処理によって、WSiポリサイド膜には、合金化による応力が加わることで、配線のそりやクラックが生じてしまい、配線として機能することが困難になる。しかるに本発明によれば、アモルファス膜を形成するためには、例えば500℃以上の高温に加熱する熱処理を行なう必要がない(言い換えれば、アモルファス膜をアモルファス状態に維持するためには、アモルファス膜を500℃より低い温度にしておく必要がある)ので、アモルファス配線にはそりやクラックが殆ど或いは全く発生しない。よって、アモルファス配線は、アモルファス膜だけで形成し、それだけで即ち単独で配線として機能することが可能である。従って、例えばアモルファス配線を蓄積容量の上側電極或いは容量線として機能させることで、積層構造を複雑化することなく、薄膜トランジスタのチャネル領域を確実に遮光できる。また、アモルファス配線にはそりやクラックが殆ど或いは全く発生しないので、歩留まりも向上可能であり、装置自体の信頼性が高まる。
加えて、アモルファス配線は、単独で配線として機能することが可能であるので、低抵抗化のために、例えば層間絶縁膜を介して相異なる層に配置される導電膜とコンタクトホールを介して電気的に接続することにより二重配線等の冗長配線構造を形成する必要がない。よって、積層構造を単純化することができ、微細化を図ることができる。尚、アモルファス配線のより一層の低抵抗化が必要な場合には、アモルファス配線の幅や厚さを大きくしてもよいし、アモルファス配線を冗長配線構造としてもよい。或いは、アモルファス配線を、アモルファス膜とアモルファス膜より低抵抗な例えばアルミニウム膜等の金属膜との積層構造を有する二層膜又は多層膜としてもよい。
以上説明したように、本発明の電気光学装置によれば、積層構造の複雑化を招くことなく、薄膜トランジスタにおける光リーク電流を低減することができ、高品位の画像表示が可能となる。
本発明の電気光学装置の一態様では、前記アモルファス膜のOD(Optical Density)値は、4より大きい。
この態様によれば、アモルファス膜のOD値は4より大きい、即ち、アモルファス膜の光透過率は0.01%より小さい。よって、アモルファス配線により、薄膜トランジスタのチャネル領域を確実に遮光することができる。尚、結晶化された遮光性導電膜である、例えばWSiポリサイド膜のOD値は、約1.2程度(即ち、光透過率は約6.31%程度)である。
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記基板上に、前記基板上で平面的に見て前記チャネル領域に対向する領域を含む領域に配置され且つ前記薄膜トランジスタより上層側に配置されており、下側電極、誘電体膜及び上側電極が下層側から順に積層されてなる蓄積容量と、前記アモルファス配線から構成され、前記上側電極に電気的に接続された容量線とを備える。
この態様によれば、アモルファス配線は、容量線として機能するので、積層構造の複雑化を招くことなく、薄膜トランジスタにおける光リーク電流を低減することができる。尚、容量線が上側電極と一体的に形成される場合には、アモルファス配線は、容量線及び上側電極を構成することになる。
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記走査線は、前記アモルファス配線から構成され、前記基板上で平面的に見て前記チャネル領域に対向する領域を含む領域に配置され且つ前記半導体膜より上層側に配置されており、前記薄膜トランジスタのゲートに電気的に接続される。
この態様によれば、アモルファス配線は、走査線として機能するので、積層構造の複雑化を招くことなく、薄膜トランジスタにおける光リーク電流を低減することができる。尚、走査線が薄膜トランジスタのゲートを含んで、即ち、薄膜トランジスタのゲートと一体的に形成される場合には、アモルファス配線は、走査線、及び薄膜トランジスタのゲートを構成することになる。
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記データ線は、前記アモルファス配線から構成され、前記基板上で平面的に見て前記チャネル領域に対向する領域を含む領域に配置され且つ前記薄膜トランジスタの上層側に配置されており、前記薄膜トランジスタのソースに電気的に接続される。
この態様によれば、アモルファス配線は、データ線として機能するので、積層構造の複雑化を招くことなく、薄膜トランジスタにおける光リーク電流を低減することができる。
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記基板上に、前記基板上で平面的に見て前記チャネル領域に対向する領域を含む領域に配置され且つ前記薄膜トランジスタより下層側に配置されており、前記アモルファス配線から構成されると共に前記画素毎の開口領域を規定する下側遮光膜を備える。
この態様によれば、アモルファス配線は、下側遮光膜として機能し、画素部の開口領域を規定すると共に、下層側からの戻り光に対して薄膜トランジスタのチャネル領域を確実に遮光できる。
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記アモルファス配線は、前記基板上で前記薄膜トランジスタより上層側に配置される。
この態様によれば、薄膜トランジスタに対して、アニール処理或いはアニーリング処理等の熱処理を施すことで、薄膜トランジスタの特性を向上させることを可能としつつ、容易にして、アモルファス配線をアモルファス状態に維持可能となる。即ち、アモルファス配線を熱処理に曝さないで済ませることが、容易に可能となる。
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、互いに交差して延在するデータ線及び走査線と、前記基板上で平面的に見て前記データ線及び走査線に対応して規定される画素毎に配置された画素電極と、前記画素電極に電気的に接続された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタよりも上層側に配置されたアモルファス配線とを備えた電気光学装置を製造する電気光学装置の製造方法であって、前記基板上に前記走査線を形成する工程と、前記基板上の平面的に見て前記データ線及び走査線の交差に対応する領域に、前記薄膜トランジスタを形成する工程と、前記アモルファス配線を、前記基板上で平面的に見て前記薄膜トランジスタのチャネル領域に対向する領域を含む領域に且つ前記薄膜トランジスタより上層側に、アモルファス膜を含んでなるように形成する工程と、前記基板上に前記データ線を形成する工程と、前記画素電極を前記画素毎に形成する工程とを含む。
本発明の電気光学装置の製造方法によれば、上述した本発明の電気光学装置を製造できる。本発明では特に、アモルファス配線を、アモルファス膜を含んでなるように形成するので、薄膜トランジスタにおける光リーク電流を低減することができ、高品位の画像表示が可能となる。更に、アニール処理或いはアニーリング処理等の熱処理により、薄膜トランジスタの特性を向上させつつ、その上にアモルファス配線を容易に形成可能となる。即ち、アモルファス配線を、熱処理に曝させないで済ませることができ、アモルファス状態に維持可能となる。
本発明の電気光学装置の製造方法の一態様では、前記データ線及び走査線、前記薄膜トランジスタ、及び前記画素電極のうち少なくとも一つを500℃以上に加熱する少なくとも一つの熱処理工程を含み、前記少なくとも一つの熱処理工程は、前記アモルファス配線を形成する工程の前に行われる。
この態様によれば、500℃以上に加熱する熱処理は、アモルファス配線を形成する工程の前、即ちアモルファス膜を成膜する前に終了している。言い換えれば、アモルファス膜を成膜した後には、アモルファス配線を500℃以上に加熱する熱処理は行なわれない。よって、アモルファス配線をアモルファス状態に維持可能となる、即ち、アモルファス膜が結晶化してしまうことを抑制或いは防止できる。従って、結晶化による膜のそりやクラックの発生を抑制或いは防止し、製品の歩留まりも向上できる。
本発明の電気光学装置の製造方法の他の態様では、前記アモルファス配線に相隣接して上層側に低温プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法によって層間絶縁膜を形成する工程を含む。
この態様によれば、例えば500℃未満の低温下で行われる、プラズマCVD(PECVD:Plasma Enhanced CVD)法、高密度プラズマCVD(HDPCVD:High Density Plasma CVD)法等の低温プラズマCVD法によって例えばTEOS(テトラ・エチル・オルソ・シリケート)ガス等を用いて層間絶縁膜を形成する。よって、層間絶縁膜を形成する際に、例えば500℃以上に加熱する処理を必要としない。従って、アモルファス配線を、アモルファス状態に維持可能となる。
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を具備してなる。
本発明の電子機器によれば、上述した本発明の電気光学装置を具備してなるので、高品位の画像を表示可能な、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、更には電気光学装置を露光用ヘッドとして用いたプリンタ、コピー、ファクシミリ等の画像形成装置など、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)等を実現することも可能である。
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされよう。
以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。以下の実施形態では、本発明の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。
<第1実施形態>
第1実施形態に係る液晶装置について、図1から図5を参照して説明する。
先ず、本実施形態に係る液晶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、本実施形態に係る液晶装置の構成を示す平面図であり、図2は、図1のH−H´線での断面図である。
図1及び図2において、本実施形態に係る液晶装置では、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。
図1において、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。周辺領域のうち、シール材52が配置されたシール領域の外側に位置する領域には、データ線駆動回路101及び外部回路接続端子102がTFTアレイ基板10の一辺に沿って設けられている。この一辺に沿ったシール領域よりも内側に、サンプリング回路7が額縁遮光膜53に覆われるようにして設けられている。また、走査線駆動回路104は、この一辺に隣接する2辺に沿ったシール領域の内側に、額縁遮光膜53に覆われるようにして設けられている。また、TFTアレイ基板10上には、対向基板20の4つのコーナー部に対向する領域に、両基板間を上下導通材107で接続するための上下導通端子106が配置されている。これらにより、TFTアレイ基板10と対向基板20との間で電気的な導通をとることができる。
TFTアレイ基板10上には、外部回路接続端子102と、データ線駆動回路101、走査線駆動回路104、上下導通端子106等とを電気的に接続するための引回配線90が形成されている。
図2において、TFTアレイ基板10上には、駆動素子である画素スイッチング用のTFTや走査線、データ線等の配線が作り込まれた積層構造が形成される。画像表示領域10aには、画素スイッチング用TFTや走査線、データ線等の配線の上層に画素電極9aが設けられている。他方、対向基板20におけるTFTアレイ基板10との対向面上に、遮光膜23が形成されている。そして、遮光膜23上に、ITO(Indium Tin Oxide)等の透明材料からなる対向電極21が複数の画素電極9aと対向して形成される。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。
尚、ここでは図示しないが、TFTアレイ基板10上には、データ線駆動回路101、走査線駆動回路104の他に、製造途中や出荷時の当該液晶装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路、検査用パターン等が形成されていてもよい。
次に、本実施形態に係る液晶装置の画素部における電気的な構成について、図3を参照して説明する。ここに図3は、液晶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、配線等の等価回路図である。
図3において、本実施形態に係る電気光学装置の画像表示領域10a(図1参照)内にマトリクス状に形成された複数の画素部には夫々、画素電極9aと該画素電極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S1、S2、…、Sn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。尚、TFT30は、本発明に係る「薄膜トランジスタ」の一例である。
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を介して液晶層50(図2参照)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21との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能とする。ノーマリーホワイトモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が減少し、ノーマリーブラックモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が増加され、全体として液晶装置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。
ここで保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極9aと対向電極21(図1及び図2参照)との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量70が付加されている。この蓄積容量70は、走査線3aに並んで設けられ、固定電位側容量電極を含むと共に所定電位とされた容量線300を含んでいる。この蓄積容量70によって、各画素電極における電荷保持特性は向上されている。尚、容量線300の電位は、一つの電圧値に常時固定してもよいし、複数の電圧値に所定周期で振りつつ固定してもよい。
次に、上述の動作を実現する画素部の具体的構成について、図4及び図5を参照して説明する。ここに図4は、本実施形態に係る液晶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り、図5は、図4のA−A´線での断面図である。
図4において、画素電極9aは、TFTアレイ基板10上に、マトリクス状に複数設けられており(点線部9a´により輪郭が示されている)、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。データ線6aは、例えばアルミニウム膜等の金属膜あるいは合金膜からなり、走査線3aは、例えば導電性のポリシリコン膜等からなる。また、走査線3aは、半導体層1aのうち図中右上がりの斜線領域で示したチャネル領域1a´に対向するように配置されており、該走査線3aはゲート電極として機能する。即ち、走査線3aとデータ線6aとの交差する箇所にはそれぞれ、チャネル領域1a´に走査線3aの本線部がゲート電極として対向配置された画素スイッチング用のTFT30が設けられている。
図5に示すように、本実施形態に係る液晶装置は、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、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。このうち画素電極9aは、例えばITO膜等の透明導電性膜からなる。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。このうち対向電極21は、上述の画素電極9aと同様に、例えばITO膜等の透明導電性膜からなり、配向膜16及び22は、例えば、ポリイミド膜等の透明な有機膜からなる。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に示すように、TFT30は、LDD(Lightly Doped Drain)構造を有しており、その構成要素としては、上述したようにゲート電極として機能する走査線3a、例えばポリシリコン膜からなり走査線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、半導体層1aにおける低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1c並びに高濃度ソース領域1d及び高濃度ドレイン領域1eを備えている。
尚、TFT30は、好ましくは図5に示したようにLDD構造をもつが、低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cに不純物の打ち込みを行わないオフセット構造をもってよいし、走査線3aの一部からなるゲート電極をマスクとして高濃度で不純物を打ち込み、自己整合的に高濃度ソース領域及び高濃度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、本実施形態では、画素スイッチング用TFT30のゲート電極を、高濃度ソース領域1d及び高濃度ドレイン領域1e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。このようにデュアルゲート、或いはトリプルゲート以上でTFTを構成すれば、チャネルとソース及びドレイン領域との接合部のリーク電流を防止でき、オフ時の電流を低減することができる。更に、TFT30を構成する半導体層1aは非単結晶層でも単結晶層でも構わない。単結晶層の形成には、貼り合わせ法等の公知の方法を用いることができる。半導体層1aを単結晶層とすることで、特に周辺回路の高性能化を図ることができる。
一方、図5において、蓄積容量70は、TFT30の高濃度ドレイン領域1e及び画素電極9aに接続された下側電極71と、上側電極としての容量線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。尚、容量線300は、本発明に係る「アモルファス配線」の一例である。
下側電極71は、例えば導電性のポリシリコン膜からなり、コンタクトホール83を介してTFT30の高濃度ドレイン領域1eと電気的に接続されている。即ち、下側電極71は、画素電位とされる画素電位側容量電極として機能する。下側電極71は、画素電位側容量電極としての機能のほか、コンタクトホール83及び85を介して、画素電極9aとTFT30の高濃度ドレイン領域1eとを電気的に中継接続する機能をもつ。尚、下側電極71は、金属又は合金を含む単一層膜又は多層膜から構成してもよい。
誘電体膜75は、図5に示すように、例えば膜厚5〜300nm程度の比較的薄いHTO(High Temperature Oxide)膜、LTO(Low Temperature Oxide)膜等の酸化シリコン膜、或いは窒化シリコン膜等から構成される。蓄積容量70を増大させる観点からは、膜の信頼性が十分に得られる限りにおいて、誘電体膜75は薄いほどよい。
容量線300は、下側電極71と対向配置された固定電位側容量電極として機能する。この容量線300は、平面的に見ると、図4に示すように、走査線3aの形成領域に重ねて形成されている。より具体的には容量線300は、走査線3aに沿って延びる本線部と、図中、データ線6aと交差する各個所からデータ線6aに沿って上方に夫々突出した突出部と、コンタクトホール85に対応する個所が僅かに括れた括れ部とを備えている。このうち突出部は、走査線3a上の領域及びデータ線6a下の領域を利用して、蓄積容量70の形成領域の増大に貢献する。また、容量線300は、好ましくは、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。このような定電位源としては、例えば、上述のようにデータ線駆動回路101に供給される正電源VDDXや負電源VSSX等の定電位源でもよいし、対向基板20の対向電極21に供給される対向電極電位LCCOMでも構わない。
本実施形態では特に、容量線300は、本発明に係る「アモルファス膜」の一例としてのアモルファスWSi膜320を含む、即ち、アルミニウム膜310とアモルファスWSi膜320とが順に積層された積層構造を有する二層膜からなる。更に、図4及び図5に示すように、容量線300は、TFTアレイ基板10上で平面的に見てTFT30のチャネル領域1a´に対向する領域を含む領域に配置され且つTFT30より上層側に配置されている。アルミニウム膜310は、スパッタリングによりアルミニウムが積層された膜であり、アモルファスWSi膜320は、スパッタリングによりWSiがアモルファス状態となるように積層された膜である。尚、アモルファス膜として、アモルファスWsi膜320に代えて或いは加えて、例えば、Ti(チタン)、Cr(クロム)、Ta(タンタル)、Mo(モリブデン)等の高融点金属のうち少なくとも一つを含むアモルファスSi膜等を用いてもよい。
アモルファスWSi膜320は、例えばWSiポリサイド膜等の結晶化された或いは固体の遮光性導電膜に比べて、遮光性能が高い。具体的には、アモルファスWSi膜320のOD値は4より大きい、即ち、アモルファスWSi膜320の光透過率は0.01%より小さい。よって、OD値が約1.2程度である、WSiポリサイド膜に比べて遮光性能が高い。従って、アモルファスWSi膜320により、上層側からの入射光に対してTFT30のチャネル領域1a´を確実に遮光することができる。この結果、液晶装置の動作時に、TFT30における光リーク電流が低減され、画像表示におけるフリッカや画素むらの発生を抑制或いは防止することができ、高品位の画像表示が可能となる。
更に、仮に、容量線300を例えばWSiポリサイド膜等の結晶された遮光性導電膜から形成するとすれば、このような遮光性導電膜をスパッタにより積層した後、合金化のために例えば500℃以上の熱処理を行なう必要がある。この熱処理によって、例えばWSiポリサイド膜等の結晶された遮光性導電膜には、合金化による応力が加わることで、そりやクラックが生じてしまい、配線として機能することは困難となる。しかるに本実施形態の如きアモルファスWSi膜320を形成するためには、例えば500℃以上の高温に加熱する熱処理を行なう必要がない(言い換えれば、アモルファスWSi膜320をアモルファス状態に維持するためには、アモルファスWSi膜320を500℃より低い温度にしておく必要がある)ので、アモルファスWSi膜320には、そりやクラックが殆ど或いは全く発生しない。よって、アモルファスWSi膜320には、高抵抗或いは断線のため電流が流れなくなってしまうおそれが殆ど或いは全くなく、アモルファスWSi膜320を容量線300の一部として機能させることが十分に可能である。従って、TFTアレイ基板10上の積層構造を複雑化することなく、TFT30のチャネル領域1a´を確実に遮光できる。また、容量線300にはそりやクラックが殆ど或いは全く発生しないので、歩留まりも向上可能であり、装置自体の信頼性が高まる。
容量線300は、上述したようにアルミニウム膜310とアモルファスWSi膜320との二層膜からなり、アルミニウム膜310によって低抵抗化が図られている。尚、容量線300は、アモルファスWSi膜320だけの単層膜からなるようにしてもよいし、更に金属膜との多層膜としてもよい。
更に、容量線300は、アルミニウム膜310とアモルファスWSi膜320との二層膜からなるので、低抵抗化のため或いはそりやクラックによる断線回避のために、例えば層間絶縁膜を介して相異なる層に配置される導電膜とコンタクトホールを介して電気的に接続することにより二重配線等の冗長配線構造を形成する必要がない。よって、積層構造を単純化することができ、微細化を図ることができる。
図4及び図5において、TFT30の下側に、下側遮光膜11aが設けられている。下側遮光膜11aは、格子状にパターニングされており、これにより各画素の開口領域を規定している。更に、下側遮光膜11aは、TFTアレイ基板10における裏面反射や、複板式のプロジェクタ等で他の液晶装置から発せられ合成光学系を突き抜けてくる光などの、下層側からの戻り光に対してTFT30のチャネル領域1aを遮光している。下側遮光膜11aは、金属又は合金を含む単一層膜又は多層膜から構成されている。尚、開口領域の規定は、図4中のデータ線6aと、これに交差するよう形成された容量線300とによっても、なされている。また、下側遮光膜11aについても、上述した容量線300の場合と同様に、その電位変動がTFT30に対して悪影響を及ぼすことを避けるために、画像表示領域からその周囲に延設して定電位源に接続されている。
本実施形態の第1変形例として、下側遮光膜11aは、上述した容量線300と同様に、アモルファスWSi膜を含むようにしてもよい。このようにすれば、下側遮光膜11aよって、下層側からの戻り光に対してTFT30のチャネル領域1a´を一層確実に遮光できる。
また、TFT30下には、下地絶縁膜12が設けられている。下地絶縁膜12は、下側遮光膜11aからTFT30を層間絶縁する機能のほか、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のTFT30の特性変化を防止する機能を有する。
加えて、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がそれぞれ開孔された第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、下側電極71、誘電体膜75及び容量線300が形成されており、これら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81及び下側電極71へ通じるコンタクトホール85がそれぞれ開孔された第2層間絶縁膜42が形成されている。
加えて更に、第2層間絶縁膜42上には、データ線6aが形成されており、これらの上には下側電極71へ通じるコンタクトホール85が形成された第3層間絶縁膜43が形成されている。
本実施形態の第2変形例として、データ線6aは、上述した容量線300と同様に、アモルファスWSi膜を含むようにしてもよい。このようにすれば、データ線6aよって、上層側からの入射光に対してTFT30のチャネル領域1a´を一層確実に遮光できる。
本実施形態の第3変形例として、走査線3aは、上述した容量線300と同様に、アモルファスWSi膜を含むようにしてもよい。このようにすれば、走査線3aよって、上層側からの入射光に対してTFT30のチャネル領域1a´を一層確実に遮光できる。
本実施形態の第4変形例として、下側電極71は、上述した容量線300と同様に、アモルファスWSi膜を含むようにしてもよい。このようにすれば、下側電極71よって、上層側からの入射光に対してTFT30のチャネル領域1a´を一層確実に遮光できる。
以上説明したように、本実施形態の液晶装置によれば、アモルファスWSi膜320を含む容量線30によって、積層構造の複雑化を招くことなく、TFT30における光リーク電流を低減することができ、高品位の画像表示が可能となる。
<製造方法>
次に、上述した本実施形態に係る液晶装置の製造方法について、図6から図9を参照して説明する。ここに図6から図9は、本実施形態に係る液晶装置を製造する一連の製造工程を示す工程断面図である。尚、図6から図9では、図5に示した画素部の断面図に対応して示してある。尚、ここでは、本実施形態に係る液晶装置のうち蓄積容量、特に容量線の製造工程を主として説明することとする。
先ず、図6に示すように、画像表示領域10aにおいて、TFTアレイ基板10上に下地遮光膜11aから第1層間絶縁膜41までの各層構造を形成する。この際、下地遮光膜11aは、格子状にパターニングされ、下地絶縁膜12及び第1層間絶縁膜41は、TFTアレイ基板10の全面に形成される。下地絶縁膜12は、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)、PSG(リンシリケートガラス)、BSG(ボロンリンシリケートガラス)等のシリケートガラス膜、窒化膜や酸化シリコン膜等から形成する。この下地絶縁膜12の膜厚は、例えば約500nm〜2000nm程度、好ましくは約800nm程度とする。TFT30は、走査線3a及び後に形成されるデータ線6aの交差に対応する領域に形成される。TFT30を形成する工程において、アニール処理或いはアニーリング処理等の熱処理が施され、TFT30の特性が高められる。この際のアニール温度は、約900〜1300℃、好ましくは例えば約1000℃程度である。第1層間絶縁膜41は、例えば、常圧又は減圧CVD法等によりTEOSガス、TEBガス、TMOPガス等を用いて、NSG、PSG、BSG等のシリケートガラス膜、窒化膜や酸化シリコン膜等から形成される。この第1層間絶縁膜41の膜厚は、例えば約500nm〜2000nm程度、好ましくは約800nm程度とする。ここで好ましくは、800℃程度の高温でアニール処理し、第1層間絶縁膜41の膜質を向上させる。尚、各工程には、通常の半導体集積化技術を用いることができる。また、第1層間絶縁膜41の形成後、その表面を、化学的研磨(Chemical Mechanical Polishing:CMP)処理等によって平坦化しておいてもよい。
次に、第1層間絶縁膜41の表面の所定位置にエッチングを施し、高濃度ドレイン領域1eに達する深さのコンタクトホール83を開孔する。続いて、所定のパターンで導電性のポリシリコン膜を積層し、下側電極71を形成する。下側電極71は、コンタクトホール83によって高濃度ドレイン領域1eとひとつながりに接続する。続いて、所定のパターンで、膜厚が例えば30nm程度となるよう高温酸化シリコン膜(HTO膜)、或いは窒化シリコン膜等を積層し、誘電体膜75を形成する。
次に、図7に示すように、所定のパターンで容量線300を形成する。即ち、先ず、所定のパターンでアルミニウムを積層し、アルミニウム膜310を形成する。
次に、所定のパターンでWSiをスパッタリングにより積層し、アモルファスWSi膜320を形成する。この際、WSiをアモルファス状態で積層するためには、WSiのスパッタリングを、例えば2Pa程度等の比較的高い圧力のAr(アルゴン)ガス雰囲気中で行ない、スパッタ粒子の平均自由行程(mean free path)を小さくすることが望ましい。或いは、WSiのスパッタリングを、例えば40℃程度或いは常温以下の比較的低い温度環境で行なうことが望ましい。或いは、スパッタパワーを小さくすることが望ましい。或いは、ターゲットとなるWとSiとのモル比率を、Siのモル比率を高めることにより、1対2からずらす、即ち、アンバランスにすることが望ましい。更に、所定のパターンとして、TFTアレイ基板10上で平面的に見てTFT30のチャネル領域1a´に対向する領域を含む領域に、容量線300を形成する。よって、容量線300(特に、アモルファスWSi膜320)により、上層側からの入射光に対してTFT30のチャネル領域1a´を確実に遮光することができる。この結果、液晶装置の動作時に、TFT30における光リーク電流が低減され、画像表示におけるフリッカや画素むらの発生を抑制或いは防止することができ、高品位の画像表示が可能となる。
次に、図8に示すように、本実施形態では特に、TFTアレイ基板10上の全面に、例えば500℃未満で行なうプラズマCVD法により、TEOSガスを用いて、NSG、PSG、BSG等のシリケートガラス膜からなる第2層間絶縁膜42を形成する。この第2層間絶縁膜42の膜厚は、例えば約400nm程度とする。よって、第2層間絶縁膜42を形成する際に、例えば500℃以上に加熱する処理を必要としない。従って、容量線300におけるアモルファスWSi膜320を、アモルファス状態に維持可能となる。尚、高密度プラズマCVD法によって第2層間絶縁膜42を形成してもよい。尚、第2層間絶縁膜42の形成後、その表面を、CMP処理等によって平坦化してもよい。
次に、図9に示すように、第2層間絶縁膜42の表面の所定位置にエッチングを施し、高濃度ソース領域1dに達する深さのコンタクトホール92を開孔する。続いて、所定のパターンでアルミニウム膜を積層し、データ線6aを形成する。データ線6aは、コンタクトホール92によって高濃度ソース領域1dとひとつながりに接続する。
次に、TFTアレイ基板10の全面に、BPSGを積層し、第3層間絶縁膜43を形成する。この第3層間絶縁膜43の膜厚は、例えば約500nm〜1500nm程度、好ましくは約800nm程度とする。この際、第3層間絶縁膜43に対し、例えば500℃程度以上の高温でのアニール処理は行わない。尚、第3層間絶縁膜43には、例えばNSG、PSG、BPSG等のシリケートガラス、窒化シリコンや酸化シリコン等を用いることができる。また、第3層間絶縁膜43の形成後、その表面を、CMP処理等によって平坦化してもよい。
次に、第3層間絶縁膜43の表面の所定位置にエッチングを施し、下側電極71の延在部に達する深さのコンタクトホール85を開孔する。続いて、所定のパターンでITO等の透明導電膜を積層し、画素電極9aを形成する。画素電極9aは、コンタクトホール85によって下側電極71の延在部とひとつながりに接続する。よって、画素電極9aは、下側電極71の延在部によって、高濃度ドレイン領域1eと電気的に中継接続される。
以上説明した液晶装置の製造方法によれば、上述した本実施形態の液晶装置を製造できる。
本実施形態では特に、容量線300を、アモルファスWSi膜320を含んでなるように形成するので、TFT30における光リーク電流を低減することができ、高品位の画像表示が可能となる。
更に、本実施形態では特に、アモルファスWSi膜320をTFT30よりも上層側に形成するので、アニール処理或いはアニーリング処理等の熱処理によりTFT30の特性を向上させつつ、アモルファスWSi膜320によって遮光性能を高めることが容易に可能である。
加えて、本実施形態では特に、アモルファスWSi膜320を成膜した後には、アモルファスWSi膜320を500℃以上に加熱する熱処理は行なわれない。よって、アモルファスWSi膜320をアモルファス状態に維持することが可能である。従って、結晶化による膜のそりやクラックの発生を抑制或いは防止し、製品の歩留まりも向上できる。
<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。
先ず、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図である。この図10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及び1110Gに入射される。
液晶パネル1110R、1110B及び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及びBの光が90度に屈折する一方、Gの光が直進する。従って、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及び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及び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。
尚、図10を参照して説明した電子機器の他にも、モバイル型のパーソナルコンピュータや、携帯電話、液晶テレビ、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、電気光学装置の製造方法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。
第1実施形態に係る液晶装置の全体構成を示す平面図である。 図1のH−H´線断面図である。 第1実施形態に係る液晶装置の画素における各種素子等の等価回路図である。 第1実施形態に係る液晶装置の相隣接する複数の画素群の平面図である。 図4のA−A´線断面図である。 第1実施形態に係る液晶装置を製造する一連の製造工程を示す工程断面図(その1)である。 第1実施形態に係る液晶装置を製造する一連の製造工程を示す工程断面図(その2)である。 第1実施形態に係る液晶装置を製造する一連の製造工程を示す工程断面図(その3)である。 第1実施形態に係る液晶装置を製造する一連の製造工程を示す工程断面図(その4)である。 電気光学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。
符号の説明
1a´…チャネル領域、2…絶縁膜、3a…走査線、6a…データ線、9a…画素電極、7…サンプリング回路、10…TFTアレイ基板、10a…画像表示領域、11…下地遮光膜、12…下地絶縁膜、16…配向膜、20…対向基板、21…対向電極、23…遮光膜、22…配向膜、30…TFT、41…第1層間絶縁膜、42…第2層間絶縁膜、43…第3層間絶縁膜、50…液晶層、52…シール材、53…額縁遮光膜、70…蓄積容量、83、85、92…コンタクトホール、101…データ線駆動回路、102…外部回路接続端子、104…走査線駆動回路、106…上下導通端子、107…上下導通材、300…容量線、310…アルミニウム膜、320…アモルファスWSi膜

Claims (11)

  1. 基板上に、
    互いに交差して延在するデータ線及び走査線と、
    前記基板上で平面的に見て前記データ線及び走査線に対応して規定される画素毎に配置された画素電極と、
    前記画素電極に電気的に接続された薄膜トランジスタと、
    前記基板上で平面的に見て前記薄膜トランジスタのチャネル領域に対向する領域を含む領域に配置され且つ前記薄膜トランジスタの半導体膜と異なる層に配置されており、アモルファス膜を含んでなる少なくとも一つのアモルファス配線と
    を備えたことを特徴とする電気光学装置。
  2. 前記アモルファス膜のOD(Optical Density)値は、4より大きいことを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
  3. 前記基板上に、
    前記基板上で平面的に見て前記チャネル領域に対向する領域を含む領域に配置され且つ前記薄膜トランジスタより上層側に配置されており、下側電極、誘電体膜及び上側電極が下層側から順に積層されてなる蓄積容量と、
    前記アモルファス配線から構成され、前記上側電極に電気的に接続された容量線と
    を備えた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. 前記走査線は、前記アモルファス配線から構成され、前記基板上で平面的に見て前記チャネル領域に対向する領域を含む領域に配置され且つ前記半導体膜より上層側に配置されており、前記薄膜トランジスタのゲートに電気的に接続されることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の電気光学装置。
  5. 前記データ線は、前記アモルファス配線から構成され、前記基板上で平面的に見て前記チャネル領域に対向する領域を含む領域に配置され且つ前記薄膜トランジスタの上層側に配置されており、前記薄膜トランジスタのソースに電気的に接続され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電気光学装置。
  6. 前記基板上に、前記基板上で平面的に見て前記チャネル領域に対向する領域を含む領域に配置され且つ前記薄膜トランジスタより下層側に配置されており、前記アモルファス配線から構成されると共に前記画素毎の開口領域を規定する下側遮光膜を備えた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電気光学装置。
  7. 前記アモルファス配線は、前記基板上で前記薄膜トランジスタより上層側に配置され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。
  8. 基板上に、互いに交差して延在するデータ線及び走査線と、前記基板上で平面的に見て前記データ線及び走査線に対応して規定される画素毎に配置された画素電極と、前記画素電極に電気的に接続された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタよりも上層側に配置されたアモルファス配線とを備えた電気光学装置を製造する電気光学装置の製造方法であって、
    前記基板上に前記走査線を形成する工程と、
    前記基板上の平面的に見て前記データ線及び走査線の交差に対応する領域に、前記薄膜トランジスタを形成する工程と、
    前記アモルファス配線を、前記基板上で平面的に見て前記薄膜トランジスタのチャネル領域に対向する領域を含む領域に且つ前記薄膜トランジスタより上層側に、アモルファス膜を含んでなるように形成する工程と、
    前記基板上に前記データ線を形成する工程と、
    前記画素電極を前記画素毎に形成する工程と
    を含むことを特徴とする電気光学装置の製造方法。
  9. 前記データ線及び走査線、前記薄膜トランジスタ、及び前記画素電極のうち少なくとも一つを500℃以上に加熱する少なくとも一つの熱処理工程を含み、
    前記少なくとも一つの熱処理工程は、前記アモルファス配線を形成する工程の前に行われる
    ことを特徴とする請求項8に記載の電気光学装置の製造方法。
  10. 前記アモルファス配線に相隣接して上層側に低温プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法によって層間絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項8又は9に記載の電気光学装置の製造方法。
  11. 請求項1から7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。
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