JP2010145796A - Electrooptical device, method for manufacturing electrooptical device, and electronic equipment - Google Patents
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Description
本発明は、電気光学装置、電気光学装置の製造方法、電子機器に関するものである。 The present invention relates to an electro-optical device, a method for manufacturing the electro-optical device, and an electronic apparatus.
一般に、液晶装置等の電気光学装置は、マトリクス状に配置された複数の画素からなる画素部と、画素部を駆動する走査線駆動回路やデータ線駆動回路等の駆動回路と、を備えている。各画素及び駆動回路には、薄膜トランジスタ(TFT)からなるスイッチング素子が設けられている。近年では、電気光学装置の多機能化、高機能化に伴い、電気光学装置に記憶装置としてのメモリが搭載されるようになってきている。このようなメモリとして、電気的なデータの読出し、書込み、及び消去が可能な不揮発性メモリ、例えばEEPROMがある。 In general, an electro-optical device such as a liquid crystal device includes a pixel portion including a plurality of pixels arranged in a matrix and a driving circuit such as a scanning line driving circuit and a data line driving circuit for driving the pixel portion. . Each pixel and the drive circuit are provided with a switching element made of a thin film transistor (TFT). In recent years, with the increase in functionality and functionality of electro-optical devices, a memory as a storage device has been mounted on the electro-optical device. As such a memory, there is a nonvolatile memory capable of reading, writing, and erasing electrical data, for example, an EEPROM.
EEPROMは、第1の絶縁膜を介して、半導体層上に設けられたフローティングゲート電極と、該フローティングゲート電極を覆って設けられる第2の絶縁膜と、該第2の絶縁膜上に設けられたコントロールゲートと、を具備したメモリセルを複数備え、選択トランジスタにより前記各メモリセルが選択されることで、データの書き込み、読み出し、消去を可能としている。前記第1の絶縁膜は、例えば、トンネル絶縁膜と呼ばれる厚さ10〜20nmの薄い絶縁膜によって構成されており、該トンネル絶縁膜中を電流が流れることで前記フローティングゲート電極に電子を蓄積させることが可能となっている。 The EEPROM is provided on a floating gate electrode provided on the semiconductor layer, a second insulating film provided so as to cover the floating gate electrode, and the second insulating film via the first insulating film. A plurality of memory cells including a control gate are provided, and each memory cell is selected by a selection transistor, so that data can be written, read and erased. The first insulating film is formed of, for example, a thin insulating film called a tunnel insulating film having a thickness of 10 to 20 nm, and electrons are accumulated in the floating gate electrode when a current flows through the tunnel insulating film. It is possible.
従来、メモリは電気光学パネルに外付けされており、メモリが搭載された電気光学装置の十分な小型化を図ることができなかった。そこで、SOI技術を用いてTFTを形成することにより、同一基板内に、画素部、駆動回路、及びメモリを形成し、装置の小型化を図った技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、トンネル絶縁膜として機能する第1の絶縁膜は、トンネル電流が良好に流れる膜厚に設定する必要がある。しかしながら、特許文献1に開示された工程では、メモリセルを構成するトンネル絶縁膜と、画素部、及び駆動回路に含まれるTFTを構成するゲート絶縁膜とが同一の工程で形成されるため、その膜厚が等しくなる。そのため、画素部のTFTにおいても、ゲート絶縁膜を透過するトンネル電流が流れてしまい、これによって動作不良が生じるおそれがあり、信頼性のあるものを得ることができなかった。
By the way, the first insulating film functioning as the tunnel insulating film needs to be set to a film thickness through which the tunnel current flows satisfactorily. However, in the process disclosed in
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、不揮発性メモリと薄膜トランジスタとを同一基板上に形成でき、且つ両者を良好に動作させることが可能な電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び電子機器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances. An electro-optical device and an electro-optical device capable of forming a nonvolatile memory and a thin film transistor on the same substrate and operating both of them successfully. It is an object to provide a manufacturing method and an electronic device.
上記の課題を解決するため、本発明の電気光学装置は、複数の画素がマトリクス状に配置されてなる画素部と、前記画素部を駆動させる駆動回路と、不揮発性メモリと、を同一基板上に備えた電気光学装置であって、前記画素部と前記駆動回路とのうちの少なくとも一方に、薄膜トランジスタからなるスイッチング素子が設けられ、前記スイッチング素子のゲート絶縁膜は、第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜よりも膜厚の大きい第2の絶縁膜との積層構造からなり、前記不揮発性メモリは、半導体層と、第1の絶縁膜と、フローティングゲート電極と、第3の絶縁膜と、コントロールゲート電極とを積層してなるメモリセルを備え、前記第3の絶縁膜は、前記第1の絶縁膜よりも膜厚が大きく形成され、前記フローティングゲート電極の前記第3の絶縁膜と接する面には凹凸が形成され、前記凹凸によって、前記フローティングゲート電極と前記コントロールゲート電極との間の容量が、前記フローティングゲート電極と前記半導体層との間の容量よりも大きくなっていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an electro-optical device according to an embodiment of the present invention includes a pixel portion in which a plurality of pixels are arranged in a matrix, a driving circuit that drives the pixel portion, and a nonvolatile memory on the same substrate. A switching element made of a thin film transistor is provided in at least one of the pixel portion and the drive circuit, and the gate insulating film of the switching element includes a first insulating film, The non-volatile memory includes a semiconductor layer, a first insulating film, a floating gate electrode, and a third insulating film, and has a stacked structure with a second insulating film having a thickness larger than that of the first insulating film. A memory cell formed by stacking a film and a control gate electrode, wherein the third insulating film is formed to have a thickness larger than that of the first insulating film; Concavities and convexities are formed on the surface in contact with the third insulating film, and due to the concavities and convexities, the capacitance between the floating gate electrode and the control gate electrode is larger than the capacitance between the floating gate electrode and the semiconductor layer. It is characterized by being larger.
この構成によれば、メモリセルを構成するトンネル絶縁膜が第1の絶縁膜によって構成され、画素部又は駆動回路のうちの少なくとも一方に設けられたスイッチング素子のゲート絶縁膜が、第1の絶縁膜と第2の絶縁膜との積層膜によって構成される。そのため、ゲート絶縁膜とトンネル絶縁膜とが同じ膜厚の場合にゲート絶縁膜中にトンネル電流が流れてしまう不具合、あるいはトンネル絶縁膜中にトンネル電流が流れない不具合等が防止され、スイッチング素子とメモリセルとをともに良好に機能させることができる。よって、これらを備えた電気光学装置は、前記不具合に起因する動作不良が防止された高信頼性のものとなる。 According to this configuration, the tunnel insulating film constituting the memory cell is configured by the first insulating film, and the gate insulating film of the switching element provided in at least one of the pixel portion or the drive circuit is the first insulating film. It is comprised by the laminated film of a film | membrane and a 2nd insulating film. For this reason, when the gate insulating film and the tunnel insulating film have the same film thickness, the trouble that the tunnel current flows in the gate insulating film or the trouble that the tunnel current does not flow in the tunnel insulating film is prevented. Both of the memory cells can function well. Therefore, the electro-optical device provided with these has high reliability in which operation failure due to the above-described failure is prevented.
また、本発明の電気光学装置では、フローティングゲート電極の第3の絶縁膜と接する面に凹凸が形成され、該凹凸によって、フローティングゲート電極とコントロールゲート電極との間の容量が、フローティングゲート電極と半導体層との間の容量よりも大きくなっている。そのため、コントロールゲート電極と半導体層との間の電位差を一定とした場合、フローティングゲート電極と半導体層との間の電位差が大きくなり、フローティングゲート電極と半導体層との間にFowler-Nordheimトンネル電流(FN電流)が流れやすくなる。そのため、データの書き込み・消去時において、低電圧で書き込みや読み出しを行うことが可能な電気光学装置を提供することができる。 In the electro-optical device of the present invention, irregularities are formed on the surface of the floating gate electrode in contact with the third insulating film, and the irregularities cause the capacitance between the floating gate electrode and the control gate electrode to be different from that of the floating gate electrode. It is larger than the capacity between the semiconductor layers. Therefore, if the potential difference between the control gate electrode and the semiconductor layer is constant, the potential difference between the floating gate electrode and the semiconductor layer increases, and the Fowler-Nordheim tunnel current ( FN current) easily flows. Therefore, it is possible to provide an electro-optical device that can perform writing and reading at a low voltage when writing and erasing data.
前記フローティングゲート電極は、島状に形成された高さ10〜100nmの複数の突起によって形成されていることが望ましい。
この構成によれば、膜厚の小さいフローティングゲート電極を形成することができる。そのため、フローティングゲート電極上に形成されるコントロールゲート電極や配線層に断線等が生じにくくなり、信頼性の高い電気光学装置が提供できる。
The floating gate electrode is preferably formed by a plurality of protrusions having a height of 10 to 100 nm formed in an island shape.
According to this configuration, a floating gate electrode having a small thickness can be formed. Therefore, disconnection or the like hardly occurs in the control gate electrode or the wiring layer formed on the floating gate electrode, and a highly reliable electro-optical device can be provided.
前記第3の絶縁膜は、前記第2の絶縁膜と同じ膜とすることができる。
この構成によれば、第2の絶縁膜は、第2の半導体層上に設けられた第1の絶縁膜上及びフローティングゲート電極上に形成され、フローティングゲート電極上に設けられた第2の絶縁膜が前記第3の絶縁膜となる。このようにすれば、第2の絶縁膜と第3の絶縁膜とを共通のプロセスで形成できるため、製造が容易になる。
The third insulating film may be the same film as the second insulating film.
According to this configuration, the second insulating film is formed on the first insulating film and the floating gate electrode provided on the second semiconductor layer, and the second insulating film provided on the floating gate electrode. The film becomes the third insulating film. In this way, since the second insulating film and the third insulating film can be formed by a common process, manufacturing is facilitated.
本発明の電気光学装置の製造方法は、複数の画素がマトリクス状に配置されてなる画素部と、前記画素部を駆動させる駆動回路と、不揮発性メモリと、を同一基板上に備え、前記画素部と前記駆動回路とのうちの少なくとも一方に、薄膜トランジスタからなるスイッチング素子が設けられ、前記不揮発性メモリが、半導体層と、フローティングゲート電極と、コントロールゲート電極とを絶縁膜を介して積層してなるメモリセルを備えた電気光学装置の製造方法であって、前記基板上に半導体膜を形成し、前記半導体膜をパターニングすることにより、前記メモリセルを構成する第1の半導体層と、前記スイッチング素子を構成する第2の半導体層とを形成する工程と、前記第1の半導体層上及び前記第2の半導体層上に、第1の絶縁膜を形成する工程と、前記第1の絶縁膜上の前記第1の半導体層と重なる位置に、前記フローティングゲート電極を形成する工程と、前記第1の絶縁膜上の前記第2の半導体層と重なる位置に、前記第1の絶縁膜よりも膜厚の大きい第2の絶縁膜を形成し、前記第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜とにより、前記スイッチング素子を構成するゲート絶縁膜を形成する工程と、前記第2の絶縁膜上の前記第2の半導体層と重なる位置に、前記スイッチング素子を構成するゲート電極を形成する工程と、前記フローティングゲート電極上に、第3の絶縁膜を介して前記コントロールゲート電極を形成する工程と、を備え、前記フローティングゲート電極を形成する工程では、前記フローティングゲート電極の前記第3の絶縁膜と接する面に凹凸が形成され、前記凹凸によって、前記フローティングゲート電極と前記コントロールゲート電極との間の容量が、前記フローティングゲート電極と前記半導体層との間の容量よりも大きくなっていることを特徴とする。 According to another aspect of the invention, there is provided a method for manufacturing an electro-optical device, comprising: a pixel portion in which a plurality of pixels are arranged in a matrix; a drive circuit that drives the pixel portion; and a nonvolatile memory on the same substrate. And at least one of the driving circuit and the driving circuit is provided with a switching element including a thin film transistor, and the nonvolatile memory includes a semiconductor layer, a floating gate electrode, and a control gate electrode stacked via an insulating film. A method of manufacturing an electro-optical device including a memory cell, comprising: forming a semiconductor film on the substrate; and patterning the semiconductor film to form a first semiconductor layer that constitutes the memory cell; and the switching Forming a second semiconductor layer constituting the element, and forming a first insulating film on the first semiconductor layer and the second semiconductor layer. A step of forming the floating gate electrode at a position overlapping with the first semiconductor layer on the first insulating film, and a position overlapping with the second semiconductor layer on the first insulating film. A second insulating film having a thickness larger than that of the first insulating film is formed, and a gate insulating film constituting the switching element is formed by the first insulating film and the second insulating film. A step of forming a gate electrode constituting the switching element at a position overlapping the second semiconductor layer on the second insulating film, and a third insulating film on the floating gate electrode. Forming the control gate electrode via the step, wherein in the step of forming the floating gate electrode, irregularities are formed on a surface of the floating gate electrode in contact with the third insulating film. By the irregularities, the capacitance between the floating gate electrode and the control gate electrode, characterized in that is larger than the capacitance between the semiconductor layer and the floating gate electrode.
この方法によれば、メモリセルを構成するトンネル絶縁膜が第1の絶縁膜によって構成され、画素部又は駆動回路のうちの少なくとも一方に設けられたスイッチング素子のゲート絶縁膜が、第1の絶縁膜と第2の絶縁膜との積層膜によって構成される。そのため、ゲート絶縁膜とトンネル絶縁膜とが同じ膜厚の場合にゲート絶縁膜中にトンネル電流が流れてしまう不具合、あるいはトンネル絶縁膜中にトンネル電流が流れない不具合等が防止され、スイッチング素子とメモリセルとをともに良好に機能させることができる。よって、これらを備えた電気光学装置は、前記不具合に起因する動作不良が防止された高信頼性のものとなる。 According to this method, the tunnel insulating film constituting the memory cell is configured by the first insulating film, and the gate insulating film of the switching element provided in at least one of the pixel portion or the drive circuit is the first insulating film. It is comprised by the laminated film of a film | membrane and a 2nd insulating film. For this reason, when the gate insulating film and the tunnel insulating film have the same film thickness, the trouble that the tunnel current flows in the gate insulating film or the trouble that the tunnel current does not flow in the tunnel insulating film is prevented. Both of the memory cells can function well. Therefore, the electro-optical device provided with these has high reliability in which operation failure due to the above-described failure is prevented.
また、本発明の電気光学装置では、フローティングゲート電極の第3の絶縁膜と接する面に凹凸が形成され、該凹凸によって、フローティングゲート電極とコントロールゲート電極との間の容量が、フローティングゲート電極と半導体層との間の容量よりも大きくなっている。そのため、コントロールゲート電極と半導体層との間の電位差を一定とした場合、フローティングゲート電極と半導体層との間の電位差が大きくなり、フローティングゲート電極と半導体層との間にFowler-Nordheimトンネル電流(FN電流)が流れやすくなる。そのため、データの書き込み・消去時において、低電圧で書き込みや読み出しを行うことが可能な電気光学装置を提供することができる。 In the electro-optical device of the present invention, irregularities are formed on the surface of the floating gate electrode in contact with the third insulating film, and the irregularities cause the capacitance between the floating gate electrode and the control gate electrode to be different from that of the floating gate electrode. It is larger than the capacity between the semiconductor layers. Therefore, if the potential difference between the control gate electrode and the semiconductor layer is constant, the potential difference between the floating gate electrode and the semiconductor layer increases, and the Fowler-Nordheim tunnel current ( FN current) easily flows. Therefore, it is possible to provide an electro-optical device that can perform writing and reading at a low voltage when writing and erasing data.
前記第3の絶縁膜は、前記第2の絶縁膜と共通のプロセスで形成することができる。
この方法によれば、第2の絶縁膜は、第2の半導体層上に設けられた第1の絶縁膜上及びフローティングゲート電極上に形成され、フローティングゲート電極上に設けられた第2の絶縁膜が前記第3の絶縁膜となる。このようにすれば、第2の絶縁膜と第3の絶縁膜とを共通のプロセスで形成できるため、製造が容易になる。
The third insulating film can be formed by a process common to the second insulating film.
According to this method, the second insulating film is formed on the first insulating film and the floating gate electrode provided on the second semiconductor layer, and the second insulating film provided on the floating gate electrode. The film becomes the third insulating film. In this way, since the second insulating film and the third insulating film can be formed by a common process, manufacturing is facilitated.
前記フローティングゲート電極は、アモルファスシリコン膜をレーザーアニールすることにより形成されたポリシリコン膜からなり、前記フローティングゲート電極の表面の凹凸は、前記アモルファスシリコン膜をレーザーアニールするときに生じたポリシリコン膜表面の突起を用いて形成されていることが望ましい。 The floating gate electrode is made of a polysilicon film formed by laser annealing an amorphous silicon film, and the unevenness of the surface of the floating gate electrode is caused by the surface of the polysilicon film generated when the amorphous silicon film is laser annealed. It is desirable that the protrusions be formed using the protrusions.
アモルファスシリコン膜にレーザー光を照射すると、アモルファスシリコン膜が瞬間的に溶融されて局所的に膨張し、この膨張によって生じる内部応力を緩和するために、ポリシリコン膜の表面に突起(リッジ)が形成される。突起はレーザーアニールの冷却過程で自発的に形成され、突起の高さや密度(ピッチ)はポリシリコン膜全体で均一になる。また、ポリシリコン膜の表面に特別な加工処理を行う必要がないので、製造工程を簡略化することができ、生産性の高い電気光学装置が提供される。 When the amorphous silicon film is irradiated with laser light, the amorphous silicon film is instantaneously melted and expands locally, and protrusions (ridges) are formed on the surface of the polysilicon film to relieve internal stress caused by this expansion. Is done. The protrusions are spontaneously formed during the cooling process of laser annealing, and the height and density (pitch) of the protrusions are uniform throughout the polysilicon film. In addition, since it is not necessary to perform special processing on the surface of the polysilicon film, the manufacturing process can be simplified, and an electro-optical device with high productivity is provided.
前記フローティングゲート電極を形成する工程では、前記ポリシリコン膜をエッチバックし、前記ポリシリコンの突起のみによって前記フローティングゲート電極を形成することが望ましい。
この方法によれば、膜厚の小さいフローティングゲート電極を形成することができる。そのため、フローティングゲート電極上に形成されるコントロールゲート電極や配線層に断線等が生じにくくなり、信頼性の高い電気光学装置が提供できる。
In the step of forming the floating gate electrode, it is preferable that the polysilicon film is etched back and the floating gate electrode is formed only by the projection of the polysilicon.
According to this method, a floating gate electrode having a small film thickness can be formed. Therefore, disconnection or the like hardly occurs in the control gate electrode or the wiring layer formed on the floating gate electrode, and a highly reliable electro-optical device can be provided.
前記第1の半導体層は、アモルファスシリコン膜をレーザーアニールすることにより形成されたポリシリコン膜からなり、前記フローティングゲート電極を形成する工程では、前記第1の絶縁膜上に形成したアモルファスシリコン膜をレーザーアニールする際に、前記第1の半導体層が同時にアニールされることが望ましい。
この方法によれば、高品質なメモリセルを備えた電気光学装置が提供できる。
The first semiconductor layer is made of a polysilicon film formed by laser annealing an amorphous silicon film, and in the step of forming the floating gate electrode, an amorphous silicon film formed on the first insulating film is formed. When the laser annealing is performed, it is preferable that the first semiconductor layer is simultaneously annealed.
According to this method, an electro-optical device provided with a high-quality memory cell can be provided.
本発明の電子機器は、前述した本発明の電気光学装置を備えていることを特徴とする。
この構成によれば、不揮発性メモリを電気光学基板上に一体に形成した高機能且つ信頼性の高い電子機器を提供することができる。
An electronic apparatus according to the present invention includes the above-described electro-optical device according to the present invention.
According to this configuration, a highly functional and highly reliable electronic device in which the nonvolatile memory is integrally formed on the electro-optic substrate can be provided.
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の一部の態様を示すものであり、本発明を限定するものではない。また、以下の説明に用いる各図面では、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。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiments described below show some aspects of the present invention and do not limit the present invention. Moreover, in each drawing used for the following description, each layer and each member have a size that can be recognized on the drawing.
図1は本発明の電気光学装置の一例である液晶装置1の概略構成平面図である。液晶装置1はアクティブマトリクス方式の液晶パネルであって、TFTアレイ基板10と対向基板20との間に液晶層を挟持したものである。TFTアレイ基板10上には、シール材52が対向基板20の縁に沿うように設けられており、その内側に並行して額縁としての遮光膜53(周辺見切り)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(駆動回路)201および外部回路接続端子202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(駆動回路)104がこの一辺に隣接する1辺に沿って設けられている。
FIG. 1 is a schematic plan view of a
前記遮光膜53に囲まれた領域には、複数の画素Gによって形成された画素部が設けられている。画素部は複数の画素Gがマトリクス状に配置されることで構成されており、各画素Gには画素電極と当該画素電極をスイッチング制御するための画素TFT(スイッチング素子)とが形成され、画素TFTはデータ線駆動回路201及び走査線駆動回路104によって駆動されるようになっている。
A region surrounded by the
対向基板20のコーナー部の少なくとも1箇所には、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1に示したシール材52とほぼ同じ輪郭を持つ対向基板20がシール材52によりTFTアレイ基板10に固着されており、TFTアレイ基板10と対向基板20との間に液晶層が封入されている。また、図1に示すシール材52に設けられた開口部52aは液晶注入口であり、封止材25によって封止されている。
A vertical
図2は、マトリクス状に形成された複数の画素Gの等価回路図である。各画素Gには夫々、画素電極9と当該画素電極9をスイッチング制御するための画素TFT30とが形成されている。画素TFT30のソース領域には、データ線駆動回路201からの画像信号を供給するデータ線6aが電気的に接続され、画素TFT30のドレイン領域に画素電極9が電気的に接続されている。画素電極9は、スイッチング素子である画素TFT30を一定期間だけオン状態とすることにより、データ線6aから供給される画像信号が所定のタイミングで書き込まれる。画素電極9を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号は、対向基板20に形成された共通電極(後述する)との間で一定期間保持される。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9と共通電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量70が設けられている。
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a plurality of pixels G formed in a matrix. Each pixel G is formed with a
図1に戻って、液晶装置1には、データ線駆動回路(駆動回路)201および外部回路接続端子202が設けられたTFTアレイ基板10の一辺に対向する辺にメモリコントローラ回路112、SRAM113、及び不揮発性メモリ110が設けられている。メモリコントローラ回路112は、SRAM113および不揮発性メモリ110に画像データを格納したり読み出したりする動作を制御するための制御回路である。SRAM113は高速なデータの書き込みを行うために設けられている。SRAM113の代わりにDRAMを設けてもよく、また、高速な書き込みが可能な不揮発性メモリであれば、特にSRAM113を設けなくてもよい。
Returning to FIG. 1, the
図3(a)は不揮発性メモリ110の等価回路図であり、図3(b)は、不揮発性メモリ110を構成するメモリセル110aと選択TFT111aの概略断面図である。なお、不揮発性メモリ110は複数のメモリセルによって構成されているが、図3(a)においては簡単のため、2つのメモリセルのみを図示している。また、図3(b)においては、図3(a)中に示される一つのメモリセルと一つの選択TFTの概略構成のみを示している。本実施形態では、不揮発性メモリ110として、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)を採用した。EEPROMの特徴は、書き込み、読み出し、および消去が全て1ビット毎に可能である点にある。
FIG. 3A is an equivalent circuit diagram of the
図3(a)に示すように、不揮発性メモリ110は、各メモリセル110a,110bに選択TFT111a、111bが直列に配置された回路構成となっている。このような構造を有する不揮発性メモリはNOR型フル機能EEPROMと呼ばれる。なお、本実施形態では、メモリセル110a,110bおよび選択TFT111a、111bがいずれもnチャネル型TFTの場合について説明する。
As shown in FIG. 3A, the
図3(b)に示すように、メモリセル110aは、半導体層33上に、第1の絶縁膜35、フローティングゲート電極36、第2の絶縁膜40、コントロールゲート電極60が順に積層された構造となっている。低温ポリシリコンから構成される半導体層33には、高濃度n型不純物領域33a,33d,33e,33hと低濃度n型不純物領域33b,33c,33f,33gと真性半導体領域(チャネル領域)33iとが形成されている。メモリセル110aの右側には選択TFT111aが隣接して形成されている。選択TFT111aは第1の絶縁膜35と第2の絶縁膜37との積層構造からなるゲート絶縁膜18上にゲート電極308が設けられた構造を有している。
As shown in FIG. 3B, the
メモリセル110aでは、チャネル領域33iと第1の絶縁膜35とフローティングゲート電極36によって第1の容量が形成され、フローティングゲート電極36と第2の絶縁膜40とコントロールゲート電極60によって第2の容量が形成される。第1の容量と第2の容量は直列に接続されているため、第2の容量を大きくすることで、チャネル領域33iとフローティングゲート電極36との間に大きな電圧を印加することができる。これにより、チャネル領域33iとフローティングゲート電極36との間に低電圧でFowler-Nordheimトンネル電流(FN電流)を発生させることが可能となる。
In the
本実施形態では、第2の容量を大きくするために、フローティングゲート電極36の第2の絶縁膜40側の表面に凹凸を形成している。具体的には、フローティングゲート電極36を、先端が尖った複数の突起によって形成し、該突起によって形成される表面の凹凸によってフローティングゲート電極36の表面積を拡げ、第2の容量を大きくしている。こうすることで、チャネル領域33iとフローティングゲート電極36との間に大きな電圧を印加することができ、データの書き込みや消去を低電圧で行うことが可能となる。
In the present embodiment, irregularities are formed on the surface of the floating
上記構成の不揮発性メモリ110では、メモリセル110aは、フローティングゲート電極36への電荷(主に電子)の注入と放出によってメモリ機能を実現する。つまり、フローティングゲート電極36に電荷が蓄積された場合と、蓄積されていない場合におけるしきい値電圧の違いを利用して、1ビットのデータを記憶する。
In the
メモリセル110aにデータの書き込みを行う場合には、ソース線Sa及びビット線BaをGNDに落とし、ワード線Wに正の高電圧(例えば20V)を印加する。その結果、フローティングゲート電極36とチャネル領域33iとの間にFowler-Nordheimトンネル電流(FN電流)が流れフローティングゲート電極36に電荷が蓄積され書き込みが行われる。なお、同じ列の他のメモリセル110bについては、ソース線Sb及びビット線Bbの電圧をワード線Wの電圧と同じあるいはFN電流が流れない程度に十分高い電圧にすることによりデータの書き込みが行われないようにすることができる。
When data is written to the
データの読み出しを行う場合には、ソース線SaをGNDに落し、ワード線Wに所定の電圧(例えば5V)を印加する。また、選択TFT111aをオンの状態にするために、選択線Vに正の電圧(例えば5V)を印加する。その結果、メモリセル110aの状態に応じて、メモリセルに記憶されているデータをビット線Baから読み出すことが可能となる。
When reading data, the source line Sa is dropped to GND, and a predetermined voltage (for example, 5 V) is applied to the word line W. Further, a positive voltage (for example, 5 V) is applied to the selection line V in order to turn on the
データの消去を行う場合には、ソース線Sa及びビット線BaをGNDに落とし、ワード線Wに負の高電圧(例えば20V)を印加する。その結果、フローティングゲート電極36に蓄積されている電子がFowler-Nordheimトンネル電流(FN電流)によってチャネル領域33iへと放出されデータが消去される。なお、同じ列の他のメモリセル110bについては、ソース線Sb及びビット線Bbの電圧をワード線Wに印加した負の高電圧と同じあるいはFN電流が流れない程度に十分高い負の電圧にすることによりデータの消去が行われないようにすることができる。その結果、メモリセル110aにおいてのみデータの消去を行うことができる。
When erasing data, the source line Sa and the bit line Ba are dropped to GND, and a negative high voltage (for example, 20 V) is applied to the word line W. As a result, electrons accumulated in the floating
なお、上述した動作において、非選択の選択線Vは全て0Vとすればよい。また、上述した動作電圧の値は一例であって、その値に限られるわけではない。 In the above-described operation, all non-selected selection lines V may be set to 0V. Moreover, the value of the operating voltage described above is an example, and the value is not limited to that value.
ここで、データの書き込み・消去時において、コントロールゲート電極60とチャネル領域33iとの間の電位差を一定とした場合、フローティングゲート電極36とコントロールゲート電極60との間の容量が大きくなると、フローティングゲート電極36とコントロールゲート電極60との間の電位差が小さくなり、フローティングゲート電極36とチャネル領域33iとの間の電位差が大きくなる。これによりフローティングゲート電極36とチャネル領域33iとの間にFN電流が流れやすくなる。
Here, when the potential difference between the
換言すると、フローティングゲート電極36とチャネル領域33iの間にFN電流を流すために必要な電位が定まっていれば、フローティングゲート電極36とコントロールゲート電極60間の容量が大きくなると、データの書き込み・消去時のフローティングゲート電極36とチャネル領域33iの電位差を小さくすることが可能となる。
In other words, if the potential required for the FN current to flow between the floating
従って、フローティングゲート電極36とコントロールゲート電極60との間の容量を大きくすることにより、データの書き込み・消去時のコントロールゲート電極60とチャネル領域33iの電位差を小さくすることが可能となり、システム低電圧化に顕著な効果をもたらすことができる。
Therefore, by increasing the capacitance between the floating
図4は、液晶装置1のブロック図である。液晶装置1は、画像信号、クロック信号若しくは同期信号等がFPC(フレキシブルプリント基板)117を経由して入力されるようになっている。なお、FPC117は、外部回路接続端子202(図1参照)に接続されている。外部回路接続端子202は、図示されない配線によってメモリコントローラ回路112に電気的に接続され、これによって画像信号、クロック信号若しくは同期信号等をメモリコントローラ回路112に入力することができるようになっている。
FIG. 4 is a block diagram of the
液晶装置1において、例えばパソコン本体やテレビ受信アンテナ等の外部入力装置から送られてきた画像信号は、1フレーム毎にSRAM113に格納(記憶)され、画像信号はメモリコントローラ回路112によって順次画素Gに入力され表示される。SRAM113には少なくとも画素Gに表示される画像1フレーム分の画像情報が記憶される。例えば、6ビットのデジタル信号が画像信号として送られてくる場合、少なくとも画素数×6ビットに相当するメモリ容量を必要とする。また、メモリコントローラ回路112により、必要に応じて、SRAM113に格納された画像信号を不揮発性メモリ110へ格納し、あるいは不揮発性メモリ110に格納された画像信号を画素TFT30に入力し、これによって画素電極9と共通電極との間に電圧を印加し、液晶層50を配向させることにより、画像表示を行うことが可能となる。
In the
なお、SRAM113および不揮発性メモリ110に格納する画像データはデジタル信号であるので、必要に応じてD/Aコンバータ若しくはA/DコンバータがTFTアレイ基板10上に形成される。
Since the image data stored in the
液晶装置1では、画素Gに表示された画像を常にSRAM113に記憶しており、画像の一時停止を容易に行うことができるようになっている。さらにSRAM113に記憶された画像信号を不揮発性メモリ110へ格納し、あるいは不揮発性メモリ110に記憶された画像信号を画素Gへ入力することによって、例えば画像の録画および再生といった動作を容易に行うことができるようになっている。
In the
図5〜図9は、液晶装置1の製造方法の一例を示す断面工程図である。以下の製造方法では、低温プロセスによって形成したポリシリコン膜を能動層として用い、TFTアレイ基板10上に設けられた不揮発性メモリ110を構成するメモリセル及び選択TFTと、画素Gを構成する画素TFT30とを同一基板上に形成する。図5〜図9において、「メモリセル形成領域」とは、メモリセル110aが形成される領域であり、「選択TFT形成領域」とは、選択TFT111aが形成される領域である。
5 to 9 are cross-sectional process diagrams illustrating an example of a method for manufacturing the
まず、図5(a)に示すように、TFTアレイ基板10を構成する基板本体10Aとして、ガラス基板を用意し、硫酸洗浄を行う。そして、基板温度が約150℃から約450℃の温度条件下で、基板本体10Aの表面にプラズマCVD法によりシリコン酸化膜(SiO2)からなる下地保護膜31を形成する。このときの原料ガスとしては、例えばTEOS(テトラエトキシシラン)と酸素、あるいはジシランとアンモニアとを用いることができる。
First, as shown in FIG. 5A, a glass substrate is prepared as the
次に、基板本体10Aを外気に曝すことなく、基板温度が約150℃から約450℃の温度条件下で、同じくプラズマCVD法により基板本体10Aの全面に厚さが50nm〜75nmのアモルファスシリコン膜32aを形成する。このときの原料ガスとしては、たとえばジシランやモノシランを用いることができる。さらに前記アモルファスシリコン膜32a上に酸化シリコン膜を形成し、前記アモルファスシリコン膜32aにチャネルドープを行った後、ウエットエッチングにより前記酸化シリコン膜を剥離する。
Next, an amorphous silicon film having a thickness of 50 nm to 75 nm is formed on the entire surface of the
そして、図5(b)に示すように、基板本体10Aをレーザーアニール装置のチャンバー内へ移し、アモルファスシリコン膜32aにレーザ光を照射し(レーザーアニール)、アモルファスシリコン膜32aを結晶化することでポリシリコン膜(半導体膜)32に変える。
Then, as shown in FIG. 5B, the
次に、図5(c)に示すように、ポリシリコン膜32の表面にフォトリソグラフィー法を用いてレジストマスクMを形成し、レジストマスクMを用いてポリシリコン膜32をパターニングする。
Next, as illustrated in FIG. 5C, a resist mask M is formed on the surface of the
図5(d)は、ポリシリコン膜32を島状にパターニングし、メモリセル領域に第1の半導体層33、選択TFT形成領域に第2の半導体層34を形成した状態を示す図である。ポリシリコン膜32をパターニングした後は、レジストマスクMを除去する。
FIG. 5D is a diagram showing a state in which the
次に、図5(e)に示すように、例えばTEOS−CVD法、CVD法、プラズマCVD法などにより、半導体層33,34を覆って、酸化シリコンからなる第1の絶縁膜35を基板本体10A上に形成する。第1の絶縁膜35は、不揮発性メモリ110においてトンネル絶縁膜をなすものであり、その膜厚としては10〜20nm程度に設定するのが好ましい。
Next, as shown in FIG. 5E, the first insulating
次に、図5(f)に示すように、プラズマCVD法により第1の絶縁膜35上に厚さが30nm〜50nmのアモルファスシリコン膜を形成する。そして、基板本体10Aをレーザーアニール装置のチャンバー内へ移し、アモルファスシリコン膜にレーザ光を照射し(レーザーアニール)、アモルファスシリコン膜を結晶化することでポリシリコン膜(半導体膜)36aに変える。
Next, as shown in FIG. 5F, an amorphous silicon film having a thickness of 30 nm to 50 nm is formed on the first insulating
アモルファスシリコン膜にレーザー光を照射すると、レーザーアニールの条件によっては、得られるポリシリコン膜36aの表面に微細な突起が形成される。例えば、アモルファスシリコン膜の表面に3nm程度の自然酸化膜が形成された状態でエキシマレーザーを照射すると、ポリシリコン膜の表面に高さ10〜100nmの微細な突起が形成されることが確認されている。突起の間隔(ピッチ)は、レーザー光の照射条件にも依るが、200〜300nmである。これは、アモルファスシリコン膜が瞬間的に溶融されて局所的に膨張し、この膨張によって生じる内部応力を緩和するために、ポリシリコン膜の表面に突起(リッジ)が形成されるためと考えられている。突起はレーザーアニールの冷却過程で自発的に形成され、突起の高さや間隔(密度)はポリシリコン膜全体で均一になる。 When the amorphous silicon film is irradiated with laser light, depending on the conditions of laser annealing, fine projections are formed on the surface of the resulting polysilicon film 36a. For example, when an excimer laser is irradiated in a state where a natural oxide film of about 3 nm is formed on the surface of an amorphous silicon film, it is confirmed that fine protrusions having a height of 10 to 100 nm are formed on the surface of the polysilicon film. Yes. The interval (pitch) between the protrusions is 200 to 300 nm, although it depends on the irradiation condition of the laser beam. This is thought to be because the amorphous silicon film is instantaneously melted and locally expanded, and protrusions (ridges) are formed on the surface of the polysilicon film in order to relieve internal stress caused by this expansion. Yes. The protrusions are spontaneously formed during the cooling process of laser annealing, and the height and interval (density) of the protrusions are uniform throughout the polysilicon film.
次に、フッ酸と硝酸の混合液を用いてポリシリコン膜36aを全面エッチング(エッチバック)し、突起のみを残して下地のポリシリコン膜を除去する。そして、メモリセル形成領域をマスクし、それ以外の領域のポリシリコンの突起を除去する。これにより、図6(a)に示すように、メモリセル形成領域に高さ10〜100nmのポリシリコンの突起からなるフローティングゲート電極36が形成される。
Next, the entire surface of the polysilicon film 36a is etched (etched back) using a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid, and the underlying polysilicon film is removed leaving only the protrusions. Then, the memory cell formation region is masked, and the polysilicon protrusions in the other regions are removed. As a result, as shown in FIG. 6A, a floating
次に、図6(b)に示すように、フローティングゲート電極36を覆うように基板本体10A上に例えばTEOS−CVD法、CVD法、プラズマCVD法などにより、酸化シリコンからなる第2の絶縁膜37を形成する。ここで、本実施形態では、フローティングゲート電極36を除く領域に第1の絶縁膜35と第2の絶縁膜37とが積層されたものとなっている。なお、第2の絶縁膜37の膜厚としては、第1の絶縁膜35及び第2の絶縁膜37の積層体の膜厚が750Å(75nm)程度になるように設定するのが好ましい。例えば第1の絶縁膜35を10nmの膜厚で形成した場合には、第2の絶縁膜37の膜厚を650Åに設定するのが望ましい。
Next, as shown in FIG. 6B, a second insulating film made of silicon oxide is formed on the
次に、図6(c)に示すように、前記半導体層33,34に不純物注入を行い、メモリセル110aのNチャネル高濃度ソース領域33a、Nチャネル高濃度ドレイン領域33d、メモリスイッチング用のNチャネル高濃度ソース領域33e、Nチャネル高濃度ドレイン領域33h、及び画素TFTのNチャンネル高濃度ソース領域34a、Nチャンネル高濃度ドレイン領域34dを形成する。具体的には、フローティングゲート電極36及び後述する工程により形成される画素TFT30のゲート電極よりも幅の広いレジストマスクM1を用い、PなどのV族元素のドーパントを高濃度で(例えば、Pイオンを70keVの加速電圧、4×1015/cm2のドーズ量にて)ドープする。そして、アッシングによりレジストマスクM1を剥離し、スクラブ洗浄(ブラシ洗浄)を行う。
Next, as shown in FIG. 6C, impurities are implanted into the semiconductor layers 33 and 34, and the N channel high
次に、図6(d)に示すように、例えばTEOS−CVD法、CVD法、プラズマCVD法、スパッタ法などにより、ゲート電極の形成材料を成膜する。本実施形態では、TiNとAlとTiとを順に積層することによりゲート電極を形成する。そして、前記形成材料をパターニングすることで、第2の絶縁膜37上に画素TFT30を構成するゲート電極39が形成される。本実施形態に係る不揮発性メモリは、上述したようにメモリセル110aに選択TFT111aが設けられた構成となっている。そこで、画素部における画素TFT30のゲート電極39を形成するとともに、選択TFT111aを構成するゲート電極38も同一工程にて基板上に形成している。
Next, as shown in FIG. 6D, a gate electrode forming material is formed by TEOS-CVD, CVD, plasma CVD, sputtering, or the like. In this embodiment, the gate electrode is formed by sequentially stacking TiN, Al, and Ti. Then, the
次に、図6(e)に示すように、半導体層33,34に不純物注入を行い、メモリセル110aのNチャネル低濃度ソース領域33b、Nチャネル低濃度ドレイン領域33c、メモリスイッチング用のNチャネル低濃度ソース領域33f、Nチャネル低濃度ドレイン領域33g、及び画素TFT30のNチャンネル低濃度ソース領域34b、Nチャンネル低濃度ドレイン領域34cを形成する。具体的には、PなどのV族元素のドーパントを低濃度で(例えば、Pイオンを70keVの加速電圧、6×1012/cm2のドーズ量にて)ドープする。
Next, as shown in FIG. 6E, impurities are implanted into the semiconductor layers 33 and 34, and the N channel low
次に、図7(a)に示すように、ゲート電極38,39、及びフローティングゲート電極36をマスクに用いて、絶縁膜(第1の絶縁膜35、第2の絶縁膜37)をエッチングする。このとき、ゲート電極38,39、及びフローティングゲート電極36の下部以外の絶縁膜が除去され、半導体層33,34が露出する。これにより、フローティングゲート電極36の下部には、第1の絶縁膜35によりトンネル絶縁膜が構成される。また、ゲート電極38,39の下部には、第1の絶縁膜35及び第2の絶縁膜37の積層構造からなるゲート絶縁膜18が構成される。
Next, as shown in FIG. 7A, the insulating films (first insulating
次に、図7(b)に示すように、例えばTEOS−CVD法、CVD法、プラズマCVD法、スパッタ法などを用いて、SiO2、SiN等からなる第3の絶縁膜40を形成する。第3の絶縁膜40は、メモリセル110aにおけるゲート絶縁膜をなすものであり、膜厚としては数十nm程度とするのが好ましい。なお、第3の絶縁膜40としては、酸化膜、窒化膜、酸化膜の3積層構造からなるものを採用してもよい。
Next, as shown in FIG. 7B, a third insulating
次に、例えばTEOS−CVD法、CVD法、プラズマCVD法、スパッタ法などにより、第3の絶縁膜40上にコントロールゲート電極の形成材料としてフローティングゲート電極36の形成材料と同じAlを成膜する。なお、コントロールゲート電極は単層の導電膜で形成しても良いが、必要に応じて二層、三層といった積層膜とすることが好ましい。フローティングゲート形成材料としてはAl以外にもフローティングゲート電極36と同様に公知の導電膜を用いることができる。また、コントロールゲート電極の形成材料を成膜するに際し、ブラシによる洗浄(スクラブ洗浄)工程を設けてもよい。そして、フォトリソグラフィー法を用いてコントロールゲート電極の形成材料をパターニングすることで、図7(c)に示すように、第3の絶縁膜40上にコントロールゲート電極60が形成される。続いて、コントロールゲート電極60を覆うPチャネル領域不純物注入の為のカバー絶縁膜61を第3の絶縁膜40上に形成する。
Next, the same Al as the formation material of the floating
続いて、図7(e)に示すように、カバー絶縁膜61を覆うように、例えば常圧又は減圧CVD法によってNSG、PSG、BSG、BPSG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からなる層間絶縁膜62を形成する。この層間絶縁膜62の膜厚としては、約500〜1500nmとするのが好ましく、800nmとするのがより好ましい。この後、ポリシリコン膜安定化のための水素化処理を行う(ダングリングボンド低減)。
Subsequently, as shown in FIG. 7E, a silicate glass film such as NSG, PSG, BSG, or BPSG, a silicon nitride film, or a silicon oxide film is formed so as to cover the
続いて、図8(a)に示すように、層間絶縁膜62の所定領域にコンタクトホールを設け、該コンタクトホールを介して、不揮発性メモリ110の選択TFT111aにおける高濃度ソース領域に接続するソース電極63、及び画素TFT30の高濃度ドレイン領域に接続するドレイン電極64を形成する。なお、ソース電極63及びドレイン電極64は、TiNとAlとTiが順に積層された積層構造から構成される。
Subsequently, as shown in FIG. 8A, a contact hole is provided in a predetermined region of the
続いて、図8(b)に示すように、ソース電極63及びドレイン電極64を覆うように例えばCVD法により、SiO2からなるパッシベーション膜65を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 8B, a
次に、図8(c)に示すように、パッシベーション膜65を覆って、アクリルからなる平坦化膜66を形成し、パッシベーション膜65にドレイン電極64を露出するコンタクトホールをドライエッチングによって形成する。そして、コンタクトホールを介して、ドレイン電極64に接続するITOからなる画素電極9を形成する。なお、画素TFT30を構成するその他の配線、不揮発性メモリを構成する、選択線、ビット線、ワード線等を製造する工程については従来と同様の手法によって形成できることから、その詳細な説明については省略する。
Next, as shown in FIG. 8C, a
以上説明した本実施形態の電気光学装置によれば、メモリセルを構成するトンネル絶縁膜が第1の絶縁膜によって構成され、画素TFTのゲート絶縁膜が第1の絶縁膜と第2の絶縁膜との積層膜によって構成される。そのため、ゲート絶縁膜とトンネル絶縁膜とが同じ膜厚の場合にゲート絶縁膜中にトンネル電流が流れてしまう不具合、あるいはトンネル絶縁膜中にトンネル電流が流れない不具合等が防止され、画素TFTとメモリセルとをともに良好に機能させることができる。よって、これらを備えた電気光学装置は、前記不具合に起因する動作不良が防止された高信頼性のものとなる。 According to the electro-optical device of the present embodiment described above, the tunnel insulating film constituting the memory cell is configured by the first insulating film, and the gate insulating film of the pixel TFT is the first insulating film and the second insulating film. And a laminated film. Therefore, the trouble that the tunnel current flows in the gate insulating film when the gate insulating film and the tunnel insulating film are the same thickness, or the trouble that the tunnel current does not flow in the tunnel insulating film is prevented. Both of the memory cells can function well. Therefore, the electro-optical device provided with these has high reliability in which operation failure due to the above-described failure is prevented.
また、本実施形態の電気光学装置では、フローティングゲート電極の第2の絶縁膜と接する面に凹凸が形成され、該凹凸によって、フローティングゲート電極とコントロールゲート電極との間の容量が、フローティングゲート電極と半導体層との間の容量よりも大きくなっている。そのため、コントロールゲート電極と半導体層との間の電位差を一定とした場合、フローティングゲート電極と半導体層との間の電位差が大きくなり、フローティングゲート電極と半導体層との間にFowler-Nordheimトンネル電流(FN電流)が流れやすくなる。そのため、データの書き込み・消去時において、低電圧で書き込みや読み出しを行うことが可能な電気光学装置を提供することができる。 In the electro-optical device according to the present embodiment, irregularities are formed on the surface of the floating gate electrode in contact with the second insulating film, and the irregularities cause the capacitance between the floating gate electrode and the control gate electrode to be changed. And larger than the capacitance between the semiconductor layer and the semiconductor layer. Therefore, if the potential difference between the control gate electrode and the semiconductor layer is constant, the potential difference between the floating gate electrode and the semiconductor layer increases, and the Fowler-Nordheim tunnel current ( FN current) easily flows. Therefore, it is possible to provide an electro-optical device that can perform writing and reading at a low voltage when writing and erasing data.
また、本実施形態の電気光学装置では、フローティングゲート電極をポリシリコンの突起のみにより形成している。そのため、膜厚の小さいフローティングゲート電極を形成することができ、この上に形成されるコントロールゲート電極や配線層に断線等が生じにくくなる。また、フローティングゲート電極は、アモルファスシリコンをレーザーアニールすることにより形成されるため、このレーザーアニールの工程によって下地の半導体層33がアニールされ、高品質なメモリセルが提供されるようになる。
Further, in the electro-optical device according to the present embodiment, the floating gate electrode is formed only by the polysilicon protrusion. Therefore, a floating gate electrode with a small film thickness can be formed, and disconnection or the like hardly occurs in the control gate electrode or wiring layer formed thereon. Further, since the floating gate electrode is formed by laser annealing amorphous silicon, the
なお、本実施形態では、ポリシリコン膜をエッチバックし、ポリシリコンの突起のみによってフローティングゲート電極を形成した。しかし、フローティングゲート電極は、必ずしも突起のみから形成される必要はなく、突起の下地のポリシリコン膜を残した構成のフローティングゲート電極を用いても良い。この場合も、フローティングゲート電極の表面の凹凸によってフローティングゲート電極とコントロールゲート電極との間の容量を大きくすることができ、フローティングゲート電極とチャネル領域33iとの間にFN電流を流れ易くすることが可能である。
In this embodiment, the polysilicon film is etched back, and the floating gate electrode is formed only by the polysilicon protrusion. However, the floating gate electrode is not necessarily formed only from the protrusion, and a floating gate electrode having a structure in which the polysilicon film underlying the protrusion is left may be used. Also in this case, the capacitance between the floating gate electrode and the control gate electrode can be increased by the unevenness of the surface of the floating gate electrode, and the FN current can easily flow between the floating gate electrode and the
また、本実施形態では、第3の絶縁膜40と第2の絶縁膜37とを別の工程で形成し、コントロールゲート電極60とゲート電極38,39とを別の工程で形成したが、これらの工程は共通のプロセスで形成することもできる。例えば、図6(d)で第2の絶縁膜37上に導電膜を形成し、該導電膜をパターニングすることにより、ゲート電極38,39とコントロールゲート電極とを一括で形成することができる。これ以降の工程は、図7(e)と同じである。この方法によれば、製造プロセスが簡略化されるため、生産性の良い電気光学装置を提供することができる。
In the present embodiment, the third insulating
また、本実施形態では、画素TFT30と、不揮発性メモリ110の一部を構成するスイッチング素子とを基板本体10A上に一体に形成したが、本発明はこれに限定されることはない。例えば、不揮発性メモリ110だけでなく、画素部を駆動する駆動回路104、201、SRAM113、およびメモリコントローラ回路112を構成するTFTについても同一工程により形成するようにしてもよい。この場合、より液晶装置1の製造コストの低減を図ることができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、電気光学装置として液晶装置(液晶パネル)を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、他の電気光学装置、例えば有機EL装置や、無機EL装置、プラズマディスプレイ装置、電気泳動ディスプレイ装置、フィールドエミッションディスプレイ装置等においても、本発明の適用が可能である。 In the present embodiment, the liquid crystal device (liquid crystal panel) is described as an example of the electro-optical device. However, the present invention is not limited to this, and other electro-optical devices such as an organic EL device, an inorganic EL device, The present invention can also be applied to plasma display devices, electrophoretic display devices, field emission display devices, and the like.
(電子機器)
図9は、電子機器の一例である携帯電話600の全体構成を示す斜視図である。携帯電話600は、筺体601、複数の操作ボタンが設けられた操作部602、画像や動画、文字等を表示する表示部603を有する。表示部603には、本発明に係る液晶装置1が搭載される。このように、不揮発性メモリを備えた信頼性の高い液晶装置1を備えているので、高信頼性かつ高性能な電子機器(携帯電話)600を得ることができる。
(Electronics)
FIG. 9 is a perspective view illustrating an overall configuration of a
図10は、電子機器の他の例である投射型液晶表示装置(液晶プロジェクタ)の概略構成図である。投射型液晶表示装置1100は、前記液晶装置1を含む液晶モジュール3個を、各々RGB用のライトバルブ100R、100G、100Bとして用いたプロジェクタとして構成されている。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a projection type liquid crystal display device (liquid crystal projector) which is another example of the electronic apparatus. The projection-type liquid
この投射型液晶表示装置1100では、メタルハライドランプなどの白色光源のランプユニット1102から光が出射されると、3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、R、G、Bの3原色に対応する光成分R、G、Bに分離され(光分離手段)、対応するライトバルブ100R、100G、100B(液晶装置1/液晶ライトバルブ)に各々導かれる。この際に、光成分Bは、光路が長いので、光損失を防ぐために入射レンズ1122、リレーレンズ1123、および出射レンズ1124からなるリレーレンズ系1121を介して導かれる。
In this projection type liquid
そして、ライトバルブ100R、100G、100Bによって各々変調された3原色に対応する光成分R、G、Bは、ダイクロイックプリズム1112(光合成手段)に3方向から入射され、再度合成された後、投射レンズ1114を介してスクリーン1120などにカラー画像として投射される。
Then, the light components R, G, and B corresponding to the three primary colors respectively modulated by the
上記投射型液晶表示装置によれば、ライトバルブ100R、100G、100Bとして上記本発明の液晶装置1が用いられているので、高信頼性でかつ高機能なものとなる。
According to the projection type liquid crystal display device, since the
なお、電子機器としては、上記携帯電話600、投射型液晶表示装置1100以外にも、マルチメディア対応のパーソナルコンピュータ(PC)、およびエンジニアリング・ワークステーション(EWS)、ページャ、あるいは携帯電話、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダ型またはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、POS端末、タッチパネルなどを挙げることができる。
As electronic devices, in addition to the
1…液晶装置(電気光学装置)、10A…基板本体(基板)、18…絶縁膜、30…画素TFT(スイッチング素子)、32…ポリシリコン膜、32a…アモルファスシリコン膜、33…半導体層、34…半導体層、35…第1の絶縁膜、36…フローティングゲート電極、37…第2の絶縁膜、38…ゲート電極、39…ゲート電極、40…第3の絶縁膜、60…コントロールゲート電極、104…走査線駆動回路(駆動回路)、110…不揮発性メモリ、111a,111b…選択TFT(選択トランジスタ)、202…データ線駆動回路(駆動回路)、600…携帯電話(電子機器)、1100…投射型液晶表示装置(電子機器)、G…画素
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記画素部と前記駆動回路とのうちの少なくとも一方に、薄膜トランジスタからなるスイッチング素子が設けられ、前記スイッチング素子のゲート絶縁膜は、第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜よりも膜厚の大きい第2の絶縁膜との積層構造からなり、
前記不揮発性メモリは、半導体層と、第1の絶縁膜と、フローティングゲート電極と、第3の絶縁膜と、コントロールゲート電極とを積層してなるメモリセルを備え、
前記第3の絶縁膜は、前記第1の絶縁膜よりも膜厚が大きく形成され、
前記フローティングゲート電極の前記第3の絶縁膜と接する面には凹凸が形成され、前記凹凸によって、前記フローティングゲート電極と前記コントロールゲート電極との間の容量が、前記フローティングゲート電極と前記半導体層との間の容量よりも大きくなっていることを特徴とする電気光学装置。 An electro-optical device including a pixel portion in which a plurality of pixels are arranged in a matrix, a drive circuit that drives the pixel portion, and a nonvolatile memory on the same substrate,
A switching element including a thin film transistor is provided in at least one of the pixel portion and the driving circuit, and a gate insulating film of the switching element is thicker than the first insulating film and the first insulating film. A laminated structure with a large second insulating film,
The nonvolatile memory includes a memory cell formed by stacking a semiconductor layer, a first insulating film, a floating gate electrode, a third insulating film, and a control gate electrode,
The third insulating film is formed larger in thickness than the first insulating film,
Concavities and convexities are formed on the surface of the floating gate electrode in contact with the third insulating film, and due to the concavities and convexities, a capacitance between the floating gate electrode and the control gate electrode is reduced between the floating gate electrode and the semiconductor layer. An electro-optical device characterized by being larger than the capacity between the two.
前記基板上に半導体膜を形成し、前記半導体膜をパターニングすることにより、前記メモリセルを構成する第1の半導体層と、前記スイッチング素子を構成する第2の半導体層とを形成する工程と、
前記第1の半導体層上及び前記第2の半導体層上に、第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の絶縁膜上の前記第1の半導体層と重なる位置に、前記フローティングゲート電極を形成する工程と、
前記第1の絶縁膜上の前記第2の半導体層と重なる位置に、前記第1の絶縁膜よりも膜厚の大きい第2の絶縁膜を形成し、前記第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜とにより、前記スイッチング素子を構成するゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜上の前記第2の半導体層と重なる位置に、前記スイッチング素子を構成するゲート電極を形成する工程と、
前記フローティングゲート電極上に、第3の絶縁膜を介して前記コントロールゲート電極を形成する工程と、を備え、
前記フローティングゲート電極を形成する工程では、前記フローティングゲート電極の前記第3の絶縁膜と接する面に凹凸が形成され、前記凹凸によって、前記フローティングゲート電極と前記コントロールゲート電極との間の容量が、前記フローティングゲート電極と前記半導体層との間の容量よりも大きくなっていることを特徴とする電気光学装置の製造方法。 A pixel portion in which a plurality of pixels are arranged in a matrix, a drive circuit that drives the pixel portion, and a nonvolatile memory are provided over the same substrate, and at least one of the pixel portion and the drive circuit And a non-volatile memory including a memory cell in which a semiconductor layer, a floating gate electrode, and a control gate electrode are stacked with an insulating film therebetween. A method,
Forming a semiconductor film on the substrate and patterning the semiconductor film to form a first semiconductor layer constituting the memory cell and a second semiconductor layer constituting the switching element;
Forming a first insulating film on the first semiconductor layer and the second semiconductor layer;
Forming the floating gate electrode at a position overlapping the first semiconductor layer on the first insulating film;
A second insulating film having a thickness greater than that of the first insulating film is formed at a position overlapping the second semiconductor layer on the first insulating film, and the first insulating film and the second insulating film are formed. A step of forming a gate insulating film constituting the switching element with the insulating film;
Forming a gate electrode constituting the switching element at a position overlapping the second semiconductor layer on the second insulating film;
Forming the control gate electrode on the floating gate electrode via a third insulating film,
In the step of forming the floating gate electrode, irregularities are formed on the surface of the floating gate electrode that is in contact with the third insulating film, and due to the irregularities, the capacitance between the floating gate electrode and the control gate electrode is An electro-optical device manufacturing method, wherein a capacitance between the floating gate electrode and the semiconductor layer is larger.
前記フローティングゲート電極を形成する工程では、前記第1の絶縁膜上に形成したアモルファスシリコン膜をレーザーアニールする際に、前記第1の半導体層が同時にアニールされることを特徴とする請求項4又は5に記載の電気光学装置の製造方法。 The first semiconductor layer comprises a polysilicon film formed by laser annealing an amorphous silicon film,
5. The step of forming the floating gate electrode, wherein the first semiconductor layer is simultaneously annealed when laser annealing the amorphous silicon film formed on the first insulating film. 6. A method of manufacturing the electro-optical device according to 5.
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