JP3744293B2 - Electro-optical device manufacturing method and electro-optical device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明の技術分野は、電気光学装置の製造方法及び電気光学装置の技術分野に属し、特に容量用電極の形成面積を増加させることなく、蓄積容量を増加させる容量用電極の製造方法に属する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電気光学装置、例えば液晶装置は、アレイ基板と対向基板との間に液晶層を挟持して構成されている。アレイ基板は、互いに交差した複数の走査線及びデータ線並びにこれらの各交差部毎に対応して多数のスイッチング素子としての薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor 以下、TFT)、薄膜トランジスタに電気的に接続された画素電極が基板上に配置されて構成されている。一方、対向基板は、基板上に対向電極が配置されて構成されている。液晶装置では、対向電極と画素電極との電位差による液晶層の光学的変化を利用して、表示が行われる。
【0003】
このような液晶装置においては、TFTのゲート電極に走査線を介して走査信号が供給されるとTFTがオン状態となり、データ線を介して画像信号が画素電極に供給される。そして、TFTがオフ状態となっても、この画素電極に供給された画像信号の電圧が保持されるように、液晶容量と並列に蓄積容量が形成されている。この蓄積容量は、例えば、TFTの半導体層の一部が延在されてなる容量用電極と、この容量電極に絶縁膜を介して対向配置される容量線とから形成される。この容量線は、例えば走査線と同層で形成され、かつ走査線とほぼ平行に配置される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
この種の電気光学装置においては、表示画像の高品位化という要請が強く、このためには、画像表示領域の高精細化或いは画素ピッチの微細化及び高画素開口率化が極めて重要となる。
【0005】
しかしながら、画素ピッチの微細化が進むと、電極サイズや配線幅などには製造技術により微細化の限界があるため、相対的にこれらの配線や電極などが画像表示領域を占有する比率が高まるため、画素開口率が低くなってしまうという問題点がある。更に、このように画素ピッチの微細化が進むと、限られた基板領域に作り込まねばならない上述の蓄積容量を十分な大きさとすることが困難となる。
【0006】
本発明は上述の問題点に鑑みなされたものであり、蓄積容量を形成する容量用電極の基板を占有する面積を増加させることなく、蓄積容量を増大させる容量用電極の製造方法を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の電気光学装置の製造方法は、画素電極と、該画素電極に対応して絶縁膜を介して設けられた第1容量用電極及び第2容量用電極とが基板上に配置された電気光学装置の製造方法において、前記第1容量用電極または第2容量用電極は、前記基板上にポリシリコン膜を形成する工程と、860℃以上の温度下にて、POCl3を拡散源として前記ポリシリコン膜中にPを拡散する工程と、を経て形成されることを特徴とする。
【0008】
本発明のこのような構成によれば、860℃以上の温度下でPOCl3を拡散源としてポリシリコン膜中にPを拡散すること工程を経ることにより、膜表面が粗面化されたポリシリコン膜を得ることができる。従って、絶縁膜を介して第1容量用電極及び第2容量用電極が配置されて蓄積容量を形成する場合に、少なくとも一方の容量用電極に、膜表面が粗面化されたポリシリコン膜を用いることによって、容量用電極の絶縁膜と接する面が粗面化されていることにより、平坦面である場合と比較して蓄積容量形成時に関与する容量用電極の表面積を大きくとることができる。これにより、蓄積容量を増大させることができるという効果を有する。その結果、基板に占める容量用電極の面積が小さくても大きな蓄積容量を得ることができ、画素開口率が高い電気光学装置を得ることができる。
【0009】
また、本発明の他の電気光学装置の製造方法は、基板上に、画素電極と、該画素電極に対応して絶縁膜を介して設けられた第1容量用電極及び第2容量用電極と、が配置された電気光学装置の製造方法において、前記第1容量用電極または前記第2容量用電極は、前記基板上にポリシリコン膜を形成する工程と、前記ポリシリコン膜上にリン酸化物からなる膜を形成する工程と、860℃以上の温度下で前記リン酸化物中のPを前記ポリシリコン膜中に拡散する工程と、を経て形成されることを特徴とする。
【0010】
本発明のこのような構成によれば、860℃以上の温度下でリン酸化物中のPをポリシリコン膜中に拡散する工程を経ることにより、膜表面が粗面化されたポリシリコン膜を得ることができる。従って、絶縁膜を介して第1容量用電極及び第2容量用電極が配置されて蓄積容量を形成する場合に、少なくとも一方の容量用電極に、膜表面が粗面化されたポリシリコン膜を用いることによって、容量用電極の絶縁膜と接する面が粗面化されていることにより、平坦面である場合と比較して蓄積容量形成時に関与する容量用電極の表面積を大きくとることができる。これにより、蓄積容量を増大させることができるという効果を有する。その結果、基板に占める容量用電極の面積が小さくても大きな蓄積容量を得ることができ、画素開口率が高い電気光学装置を得ることができる。
【0011】
また、前記リン酸化物からなる膜は、POCl3を拡散源とした蒸気を前記ポリシリコン膜上に供給することにより形成することができる。
【0012】
更に、前記ポリシリコン膜表面には10nm以下の膜厚にて自然酸化膜が形成されていることを特徴とする。このような構成とすることにより、ポリシリコン膜表面が自然酸化されて自然酸化膜が形成された場合であっても、その膜厚を10nm以下とすることにより効率良くポリシリコン膜中にPを拡散することができる。
【0013】
更に、前記ポリシリコン膜中へのPの拡散は、900℃以上の温度にて行うことを特徴とする。このような構成とすることにより、更に蓄積容量を増大させることができるという効果を有する。
【0014】
更に、前記拡散は、バッチ式の拡散炉にて行われることを特徴とする。このような構成とすることにより、複数枚の基板を一括して処理することができ、スループットが向上するという効果がある。
【0015】
更に、前記基板上には、互いに交差して配置される走査線及びデータ線と、該交差部毎に前記画素電極に電気的に接続され、前記走査線と前記絶縁膜を介して設けられた半導体層を有するスイッチング素子と、が更に配置され、前記第1容量用電極は、前記半導体層が延在して形成され、前記第2容量用電極は、前記走査線と同層で、かつほぼ平行に形成されてなることを特徴とする。また、前記走査線及び前記第2容量用電極は、前記ポリシリコン膜中に前記Pが拡散されて形成されることを特徴とする。このように、第1容量用電極をスイッチング素子を構成する半導体層を延在して形成し、第2容量用電極を、走査線と同層で、かつほぼ平行に形成することもできる。これにより、半導体層と第2容量用電極としての容量線とが絶縁膜を介することによって蓄積容量が形成される。また、走査線及び第2容量用電極として、表面が粗面化されたポリシリコン膜を用いることができる。
【0016】
本発明の電気光学装置は、上述の電気光学装置の製造方法により製造されてなることを特徴とする。このような構成によれば、高精細化にも適用可能な画素開口率が高い電気光学装置を得ることができる。
【0017】
本発明の他の電気光学装置は、基板上に、画素電極と、該画素電極に対応して絶縁膜を介して設けられた第1容量用電極と第2容量用電極とが配置された電気光学装置において、前記第1容量用電極または前記第2容量用電極の前記絶縁膜と接する面は、表面粗さRaが0.2μm以上0.5μm以下となるように粗面化されていることを特徴とする。
【0018】
本発明のこのような構成によれば、絶縁膜を介して第1容量用電極及び第2容量用電極が配置されて蓄積容量を形成する場合に、少なくとも一方の容量用電極に膜表面が粗面化された電極を用いることによって、容量用電極の絶縁膜と接する面が粗面化されていることにより、平坦面である場合と比較して蓄積容量形成時に関与する容量用電極の表面積を大きくとることができる。これにより、蓄積容量を増大させることができるという効果を有する。その結果、基板に占める容量用電極の面積が小さくても大きな蓄積容量を得ることができ、画素開口率が高い電気光学装置を得ることができる。ここで、表面粗さは、0.2μm以上0.5μm以下とすれば良い。0.2μm以上とすることにより、確実に蓄積容量を増大させることができ、0.5μm以下とすることにより確実に蓄積容量を増大することができる。
【0019】
また、前記粗面化されている面を有する前記第1容量用電極または前記第2容量用電極は、多孔性の膜質を有することを特徴とする。このように、容量用電極として多孔性の膜質の電極を用いるがことができ、これにより表面が粗面化された電極が得られる。
【0020】
また、前記粗面化されている面を有する前記第1容量用電極または前記第2容量用電極は、Pが拡散されたポリシリコン膜を用いることができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、電気光学装置としての液晶装置を例にあげ、図面に基づいて説明する。
【0022】
(電気光学装置の本実施形態における構造)
本発明による電気光学装置としての液晶装置の構成について、図1から図3を参照して説明する。図1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、配線等の等価回路であり、図2は、データ線、走査線、画素電極、遮光膜等が形成されたスイッチング素子基板としての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3は、図2のA−A’断面図である。尚、図3においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【0023】
図1において、本実施形態における液晶装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に配設された複数の画素には、画素電極9aを制御するためのTFT30がそれぞれ形成されており、画像信号が供給されるデータ線6aが当該TFT30のソースに電気的に接続されている。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良い。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を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号S1、S2、…、Snは、対向基板(後述する)に形成された対向電極(後述する)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、階調表示を可能にする。ここで、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極9aと対向電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量70を付加する。
【0024】
図2において、液晶装置のTFTアレイ基板上には、マトリクス状に複数の透明な画素電極9a(点線部9a’により輪郭が示されている)が設けられており、画素電極9aの縦横の境界に各々沿ってデータ線6a、走査線3a及び容量線3bが設けられている。データ線6aは、コンタクトホール5を介してポリシリコン膜等からなる半導体層1aのうち後述のソース領域に電気的接続されており、画素電極9aは、図中右上がりの斜線で示した領域に夫々形成されておりバッファとして機能する導電層80(以下、バリア層と称す。)を中継して、第1コンタクトホール8a及び第2コンタクトホール8bを介して半導体層1aのうち後述のドレイン領域に電気的接続されている。また、半導体層1aのうちチャネル領域1a’に対向するように走査線3aが配置されており、走査線3aはゲート電極として機能する。このように、走査線3aとデータ線6aとの交差する個所には夫々、チャネル領域1a’に走査線3aがゲート電極として対向配置されたTFT30が設けられている。容量線3bは、走査線3aに沿ってほぼ直線状に伸びる本線部と、データ線6aと交差する箇所からデータ線6aに沿って前段側(図中、上向き)に突出した突出部とを有する。これら走査線3a及び容量線3bは、例えばV族元素であるPイオンが拡散導入されたポリシリコン層からなり、その表面は粗面化されている。
【0025】
また、走査線3a、容量線3b及びTFT30の下側を通るように、第1遮光膜11aが設けられている。より具体的には図2において、第1遮光膜11aは夫々、走査線3aに沿って縞状に形成されていると共に、データ線6aと交差する箇所が図中下方に幅広に形成されており、この幅広の部分により各TFTのチャネル領域1a’をTFTアレイ基板側から見て夫々覆う位置に設けられている。
【0026】
次に図3の断面図に示すように、液晶装置62は、TFTアレイ基板60と、これに対向配置される対向基板61とを備えている。TFTアレイ基板60の基板10は、例えば石英基板かならり、対向基板61の基板20は、例えばガラス基板や石英基板からなる。
【0027】
TFTアレイ基板60では、基板10上に画素電極9aが設けられており、その上側には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜16が設けられている。画素電極9aは例えば、ITO(Indium Tin Oxide)膜などの透明導電性薄膜からなる。また配向膜16は例えば、ポリイミド薄膜などの有機薄膜からなる。他方、対向基板61には、例えばガラス基板20上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薄膜からなる。また配向膜22は、ポリイミド薄膜などの有機薄膜からなる。
【0028】
そして、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60と対向基板61との間には、基板周辺に矩形上に形成されたシール材(図示せず)により囲まれた空間に電気光学物質の一例である液晶が封入され、液晶層50が形成される。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る。
【0029】
TFTアレイ基板60には、各画素電極9aに隣接する位置に、各画素電極9aをスイッチング制御する画素スイッチング用TFT30が設けられている。
【0030】
対向基板61には、図3に示すように、各画素の非開口領域に、ブラックマスク或いはブラックマトリクスと称される第2遮光膜23を設けても良い。このため、対向基板61の側から入射光が画素スイッチング用TFT30の半導体層1aのチャネル領域1a’やソース側LDD領域1b及びドレイン側LDD領域1cに侵入することはない。更に、第2遮光膜23は、コントラストの向上、カラーフィルタを形成した場合における色材の混色防止などの機能を有する。
【0031】
更に図3に示すように、画素スイッチング用TFT30に各々対向する位置においてTFTアレイ基板60と各画素スイッチング用TFT30との間には、第1遮光膜11aが設けられている。第1遮光膜11a、第2遮光膜24は、好ましくは不透明な高融点金属であるTi、Cr、W、Ta、Mo及びPbのうちの少なくとも一つを含む、金属単体、合金、金属シリサイド等から構成される。このような材料から構成すれば、TFTアレイ基板60上の第1遮光膜11aの形成工程の後に行われる画素スイッチング用TFT30の形成工程における高温処理により、第1遮光膜11aが破壊されたり溶融しないようにできる。第1遮光膜11aが形成されているので、TFTアレイ基板60の側からの反射光(戻り光)等が光に対して励起しやすい画素スイッチング用TFT30のチャネル領域1a’やソース側LDD領域1b、ドレイン側LDD1cに入射する事態を未然に防ぐことができ、これに起因した光電流の発生により画素スイッチング用TFT30の特性が劣化することはない。
【0032】
更に、第1遮光膜11aと複数の画素スイッチング用TFT30との間には、下地絶縁膜12が設けられている。下地絶縁膜12は、画素スイッチング用TFT30を構成する半導体層1aを第1遮光膜11aから電気的絶縁するために設けられるものである。更に、下地絶縁膜12は、TFTアレイ基板60の全面に形成されることにより、画素スイッチング用TFT30のための下地膜としての機能をも有する。即ち、TFTアレイ基板60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。下地絶縁膜12は、例えば、NSG(ノンドープトシリケートガラス)などの高絶縁性ガラス又は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等からなる。下地絶縁膜12により、第1遮光膜11aが画素スイッチング用TFT30等を汚染する事態を未然に防ぐこともできる。
【0033】
また本実施形態では、半導体層1aを高濃度ドレイン領域1eから延設して第1容量用電極1fとし、これに対向する容量線3bの一部を第2容量用電極とし、ゲート絶縁膜2を走査線3aに対向する位置から延設してこれらの電極間に挟持された第1誘電体膜とすることにより、第1蓄積容量70aが構成されている。更に、この第2容量用電極と対向するバリア層80の一部を第3容量用電極80bとし、これらの電極間に第1層間絶縁膜81を設ける。第1層間絶縁膜81は第2誘電体膜としても機能し、第2蓄積容量70bが形成されている。そして、これら第1及び第2蓄積容量70a及び70bが第1コンタクトホール8aを介して並列接続されて蓄積容量70が構成されている。
【0034】
図3において、画素スイッチング用TFT30は、LDD構造を有しており、走査線3a、当該走査線3aからの電界によりチャネルが形成される半導体層1aのチャネル領域1a’、走査線3aと半導体層1aとを絶縁するゲート絶縁膜2、データ線6a、半導体層1aの低濃度ソース領域(ソース側LDD領域)1b及び低濃度ドレイン領域(ドレイン側LDD領域)1c、半導体層1aの高濃度ソース領域1d並びに高濃度ドレイン領域1eを備えている。高濃度ドレイン領域1eには、複数の画素電極9aのうちの対応する一つがバリア層80を中継して接続されている。本実施形態ではデータ線6aは、例えばAl等の低抵抗属膜や金属シリサイド等の合金膜などの遮光性且つ導電性の薄膜から構成されている。また、バリア層80及び第2誘電体膜(第1層間絶縁膜)81の上には、高濃度ソース領域1dへ通じるコンタクトホール5及びバリア層80へ通じるコンタクトホール8bが各々形成された第2層間絶縁膜4が形成されている。この高濃度ソース領域1dへのコンタクトホール5を介して、データ線6aは高濃度ソース領域1dに電気的接続されている。更に、データ線6a及び第2層間絶縁膜4の上には、バリア層80へのコンタクトホール8bが形成された第3層間絶縁膜7が形成されている。このコンタクトホール8bを介して、画素電極9aはバリア層80に電気的接続されており、更にバリア層80を中継してコンタクトホール8aを介して高濃度ドレイン領域1eに電気的接続されている。前述の画素電極9aは、このように構成された第3層間絶縁膜7の上面に設けられている。
【0035】
画素スイッチング用TFT30は、好ましくは上述のようにLDD構造を持つが、低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cに不純物イオンの打ち込みを行わないオフセット構造を持ってよいし、ゲート電極3aをマスクとして高濃度で不純物イオンを打ち込み、自己整合的に高濃度ソース及びドレイン領域を形成するセルフアライン型のTFTであってもよい。
【0036】
本実施形態において、容量線3bは、Pが拡散されたポリシリコン膜から形成され、その表面は例えば表面粗さRaが0.2μmとなるように粗面化されている。これにより、この粗面化された面にゲート絶縁膜2及び第1層間絶縁膜81がそれぞれ接した状態となっている。本実施形態においては、容量線3bのゲート絶縁膜2と接する面が粗面化されているため、粗面化されていない場合と比較して、絶縁膜に接する面の表面積が増大されて、第1蓄積容量70aが約1.02倍増大している。更に、本実施形態においては、容量線3bの第1層間絶縁膜81と接する面も粗面化されているため、粗面化されていない場合と比べて第2蓄積容量70bも増大される。この結果、これら第1及び第2蓄積容量70a、70bは並列接続されて蓄積容量が形成されるため、容量線3bの表面が粗面化されていない場合と比較して、全体で約2.04倍、蓄積容量を増大させることができる。
【0037】
このように、絶縁膜を介して2つの容量用電極を配置して蓄積容量を形成する構成において、2つの容量用電極の少なくとも一方の電極の絶縁膜を接する面を粗面化することによりその面の表面積が大きくなり、蓄積容量を増大することができる。したがって、基板に占める容量用電極の形成面積を変えることなく、従来と比較して蓄積容量を増大させることができる。更に、本実施形態においては、バリア層80を設けることにより、第1蓄積容量70aと第2蓄積容量70bとを積み上げた形で蓄積容量を形成することができ、更に高画素開口率を保持させつつ、蓄積容量を増大させることができる。
【0038】
(電気光学装置の本実施形態の製造時に用いられる拡散炉の構成)
上述の容量線を構成する表面が粗面化されたポリシリコン層は、基板全面に成膜された表面が粗面化されたポリシリコン膜を所定の形状にパターニングして形成される。図8は、ポリシリコン中にPを拡散すると同時にポリシリコン膜の表面を粗面化する時に用いられる拡散炉の一例を示す概略縦断面図である。図8では、横型の拡散炉の一例を示しているが、当然、縦型の拡散炉でも良い。粗面化されたポリシリコン膜は図示されるバッチ式の拡散炉51により形成され、POCl3の液体が拡散源として用いられてポリシリコン膜中にPが拡散される。
【0039】
図8に示すように、拡散炉51には、石英管58と、石英管58中に配置され、複数のポリシリコン膜が形成された基板10を所定の間隙をおいて収容する石英ボート53とが設けられている。更に、石英管58の周囲には、石英管58を加熱するヒーター52が設けられている。石英管58の外には、液体の拡散源56であるPOCl3を収容する収容器59、収容器59内に収容されているPOCl3中に図示しない供給源から窒素ガスを供給する第1供給管55が設けられている。そして、収容器59内で飽和蒸気圧まで溶解されたPOCl3を石英管58内へ供給するための第2供給管54が更に設けられており、この第2供給管54は、図示しない供給源から酸素ガスを石英管58内に供給する酸素ガス供給管としても機能する。更に、石英管58内のガスを図示しない排気手段により排気して、処理空間内を所定の減圧雰囲気に設定するための排気管57が設けられている。
【0040】
この拡散炉51では、POCl3のような液体の拡散源中に、窒素ガスを流すことで、拡散源が飽和蒸気圧まで溶解される。さらに、同時に酸素を流しておくことで、基板上のポリシリコン膜表面に、不純物を高濃度に含むガラス状態のリン酸化物(P2O5)が形成される。このリン酸化物が拡散源となって、ポリシリコン膜中にPが拡散される。
【0041】
(電気光学装置の本実施形態における製造プロセス)
次に、以上のような構成を持つ実施形態における液晶装置の製造プロセスについて、図4から図9を参照して説明する。尚、図4から図7は各工程におけるTFTアレイ基板側の各層を、図3と同様に図2のA−A’断面に対応させて示す工程図である。図8は走査線及び容量線を形成する際に用いる拡散炉の概略断面図、図9は粗面化されたポリシリコン膜の成膜方法を説明する図である。
【0042】
先ず図4の工程(1)に示すように、石英基板、ハードガラス、シリコン基板等の基板、ここでは石英基板からなる基板10を用意する。はじめに、基板10を、好ましくはN2(窒素)等の不活性ガス雰囲気且つ約900〜1300℃の高温でアニール処理し、後に実施される高温プロセスにおけるTFTアレイ基板60に生じる歪みが少なくなるように前処理しておく。即ち、製造プロセスにおける最高温で高温処理される温度に合わせて、事前に基板10を同じ温度かそれ以上の温度で熱処理しておく。そして、このように処理されたTFTアレイ基板60の全面に、Ti、Cr、W、Ta、Mo及びPb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、100〜500nm程度の膜厚、好ましくは約200nmの膜厚の遮光膜11を形成する。尚、遮光膜11上には、表面反射を緩和するためにポリシリコン膜等の反射防止膜を形成しても良い。
【0043】
次に工程(2)に示すように、該形成された遮光膜11上にフォトリソグラフィにより第1遮光膜11aのパターン(図2参照)に対応するレジストマスクを形成し、該レジストマスクを介して遮光膜11に対しエッチングを行うことにより、第1遮光膜11aを形成する。
【0044】
次に工程(3)に示すように、第1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・ウエハボートレート)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、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下地絶縁膜12を形成する。この下地絶縁膜12の膜厚は、例えば、約500〜2000nmとする。
【0045】
次に工程(4)に示すように、下地絶縁膜12の上に、約450〜550℃、好ましくは約500℃の比較的低温環境中で、流量約0.4〜0.6l/minのモノシランガス、ジシランガス等を用いた減圧CVD(例えば、圧力約20〜40PaのCVD)により、アモルファスシリコン膜を形成する。その後、窒素雰囲気中で、約600〜700℃にて約1〜10時間、好ましくは、4〜6時間のアニール処理を施することにより、ポリシリコン膜1を約50〜200nmの厚さ、好ましくは約100nmの厚さとなるまで固相成長させる。固相成長させる方法としては、RTA(Rapid Thermal Anneal)を使ったアニール処理でも良いし、エキシマレーザー等を用いたレーザーアニールでも良い。
【0046】
この際、図3に示した画素スイッチング用TFT30として、nチャネル型の画素スイッチング用TFT30を作成する場合には、当該チャネル領域にSb(アンチモン)、As(砒素)、P(リン)などのV族元素のドーパントを僅かにイオン注入等によりドープしても良い。また、画素スイッチング用TFT30をpチャネル型とする場合には、B(ボロン)、Ga(ガリウム)、In(インジウム)などのIII族元素のドーパントを僅かにイオン注入等によりドープしても良い。尚、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1を直接形成しても良い。或いは、減圧CVD法等により堆積したポリシリコン膜にシリコンイオンを打ち込んで一旦非晶質化(アモルファス化)し、その後アニール処理等により再結晶化させてポリシリコン膜1を形成しても良い。
【0047】
次に工程(5)に示すように、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程等により、図2に示した如き第1容量用電極1fを含む所定パターンを有する半導体層1aを形成する。
【0048】
次に工程(6)に示すように、画素スイッチング用TFT30を構成する半導体層1aと共に第1容量用電極1fを約900〜1300℃の温度、好ましくは約1000℃の温度により熱酸化することにより、約30nmの比較的薄い厚さの熱酸化薄膜2aを形成し、更に工程(7)に示すように、減圧CVD法等により高温酸化薄膜(HTO膜)や窒化薄膜からなる絶縁膜2bを約50nmの比較的薄い厚さに堆積し、熱酸化薄膜2a及び絶縁膜2bを含む多層構造を持つ画素スイッチング用TFT30のゲート絶縁膜2と共に蓄積容量形成用の第1誘電体膜2を同時に形成する。この結果、第1容量用電極1fの厚さは、約30〜150nmの厚さ、好ましくは約35〜50nmの厚さとなり、ゲート絶縁膜2(第1誘電体膜)の厚さは、約20〜150nmの厚さ、好ましくは約30〜100nmの厚さとなる。このように高温熱酸化時間を短くすることにより、特に8インチ程度の大型基板を使用する場合に熱によるそりを防止することができる。但し、ポリシリコン膜1を熱酸化することのみにより、単一層構造を持つゲート絶縁膜2を形成してもよい。
【0049】
次に工程(8)に示すように、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程等によりレジスト層500を第1容量用電極1fとなる部分を除く半導体層1a上に形成した後、例えばPイオンをドーズ量約3×1012/cm2でドープして、第1容量用電極1fを低抵抗化しても良い。
【0050】
次に、工程(9)に示すように、レジスト層500を除去した後、表面が粗面化されたPイオンが導入されたポリシリコン膜3を、約100〜500nmの厚さ、好ましくは約300nmの厚さに成膜する。このポリシリコン膜の詳細な成膜方法について図8及び図9を用いて以下に説明する。尚、図9は、半導体層が形成された領域を示す部分断面図である。
【0051】
まず、図9(1)に示すように、レジスト層500を除去した後、ゲート絶縁膜2上に減圧CVD法などによりポリシリコン膜100を堆積する。このポリシリコン膜100が堆積された基板10を、図8に示すように、複数枚所定の間隙をおいて石英ボート53に収容させる。この石英ボート53を予めヒーター52により700℃の温度まで加温された拡散炉51の石英管58内に挿入させる。石英ボート53が挿入された後、石英管57内を排気管57により排気する。さらに第2供給管54を用いて窒素ガスを石英管57内へ供給すると同時に、ヒーター52により処理空間内を950℃まで昇温させ、約1時間、基板温度が安定するまで放置する。この基板温度が安定されるまでの間に、ポリシリコン膜100上に自然酸化膜が形成される場合があり、この自然酸化膜の膜厚は10nm以下に抑えることが望ましい。10nm以下の膜厚に抑えることにより、後工程におけるポリシリコン膜中へのPの拡散を効率良く行うことができる。
【0052】
次に、図8に示すように、液体の拡散源56であるPOCl3中に、図示しない窒素ガス供給源から第1供給管55を介して窒素ガスを流すことで、拡散源56を飽和蒸気圧まで溶解させる。この飽和蒸気圧まで溶解されたPOCl3の供給と同時に、第2供給管54を介して、窒素ガスと酸素ガスとが、それぞれ約7:1の流量比にて石英管57内に約20分供給される。この際、石英管57内の温度は950℃に保持される。
【0053】
これにより、図9(2)に示すように、基板10上のポリシリコン膜100の表面に不純物を高濃度に含むガラス状態のリン酸化物(P2O5)101が形成される。そして、このリン酸化物101が拡散源となって、ポリシリコン膜のSiと反応し、ポリシリコン膜中にPが拡散され、図9(3)に示すように多孔質状のポリシリコン膜3が形成される。
【0054】
次に図9(4)に示すように、ポリシリコン膜3上に残存しているリン酸化物(P2O5)101を無水HFなどを用いたウエットエッチング法により除去する。これにより、表面が粗面化されたポリシリコン膜3が露出される。ポリシリコン膜3は、ゲート絶縁膜2と接する面及び露出面において、表面が粗面化された状態となっている。
【0055】
粗面化されたポリシリコン膜3の形成後、図5の工程(10)に示すように、レジストマスクを用いたフォトリソグラフィ工程、エッチング工程等により、粗面化されたポリシリコン膜3を図2に示した如き所定パターンにエッチングして走査線3aと共に容量線3bを形成する。
【0056】
次に工程(11)に示すように、図3に示した画素スイッチング用TFT30をLDD構造を持つnチャネル型のTFTとする場合、半導体層1aに、先ず低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cを形成するために、走査線3a(ゲート電極)をマスクとして、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1〜3×1013/cm2のドーズ量にて)ドープする。これにより走査線3a下の半導体層1aはチャネル領域1a’となる。この不純物のドープにより容量線3b及び走査線3aも更に低抵抗化される。
【0057】
次に工程(12)に示すように、画素スイッチング用TFT30を構成する高濃度ソース領域1d及び高濃度ドレイン領域1eを形成するために、走査線3aよりも幅の広いマスクでレジスト層600を走査線3a上に形成した後、同じく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1〜3×1015/cm2のドーズ量にて)ドープする。また、画素スイッチング用TFT30をpチャネル型とする場合、半導体層1aに、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を形成するために、BなどのIII族元素のドーパントを用いてドープする。尚、例えば、低濃度のドープを行わずに、オフセット構造のTFTとしてもよく、走査線3aをマスクとして、Pイオン、Bイオン等を用いたイオン注入技術によりセルフアライン型のTFTとしてもよい。この不純物のドープにより容量線3b及び走査線3aも更に低抵抗化される。
【0058】
尚、これらのTFT30の素子形成工程と並行して、nチャネル型TFT及びpチャネル型TFTから構成される相補型構造を持つデータ線駆動回路、走査線駆動回路等の周辺回路をTFTアレイ基板60上の周辺部に形成してもよい。このように、本実施形態において画素スイッチング用TFT30を構成する半導体層1aをポリシリコンで形成すれば、画素スイッチング用TFT30の形成時にほぼ同一工程で、周辺回路を形成することができ、製造上有利である。
【0059】
次に工程(13)に示すように、レジスト層600を除去した後、容量線3b及び走査線3a並びにゲート絶縁膜2(第1誘電体膜)上に、減圧CVD法、プラズマCVD法等により高温酸化薄膜(HTO膜)や窒化薄膜からなる第1層間絶縁膜81を10nm以上200nm以下の比較的薄い厚さに堆積する。但し、第1層間絶縁膜81は、多層膜から構成してもよいし、一般にTFTのゲート絶縁膜を形成するのに用いられる各種の公知技術により、第1層間絶縁膜81を形成可能である。第1層間絶縁膜81の場合には、第2層間絶縁膜4の場合のように余り薄くするとデータ線6a及び走査線3a間の寄生容量が大きくなってしまうことはなく、またTFT30におけるゲート絶縁膜2のように余り薄く構成するとトンネル効果等の特異現象が発生することもない。また、第1層間絶縁膜81は、第2容量用電極3bと後に形成するバリア層80の間で、第2誘電体膜として機能する。そして、第2誘電体膜81を薄くする程、第2蓄積容量70bは大きくなるので、結局、膜破れなどの欠陥が生じないことを条件に、ゲート絶縁膜2よりも薄い50nm以下の厚みを持つ極薄い絶縁膜となるように第2誘電体膜81を形成すると本実施形態の効果を増大させることができる。
【0060】
次に工程(14)に示すように、後に形成するバリア層80と高濃度ドレイン領域1eとを電気的接続するためのコンタクトホール8aを、例えば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により形成する。このようなドライエッチングは、指向性が高いため、小さな径のコンタクトホール8aを開孔可能である。或いは、コンタクトホール8aが半導体層1aを突き抜けるのを防止するのに有利なウエットエッチングを併用してもよい。このウエットエッチングは、コンタクトホール8aに対し、より良好なコンタクトをとるためのテーパを付与する観点からも有効である。
【0061】
次に工程(15)に示すように、第1層間絶縁膜81及びコンタクトホール8aを介して覗く高濃度ドレイン領域1eの全面に、Ti、Cr、W、Ta、Mo及びPb等の金属や金属シリサイド等の金属合金膜をスパッタ処理により堆積して、50〜500nm程度の膜厚の導電膜80’を形成する。50nm程度の厚みがあれば、後に第2コンタクトホール8bを開孔する時に突き抜ける可能性は殆どない。尚、この導電膜80’上には、表面反射を緩和するためにポリシリコン膜等の反射防止膜を形成しても良い。また、導電膜80’は応力緩和のためにドープトポリシリコン膜等を用いても良い。
【0062】
次に図6の工程(16)に示すように、該形成された導電膜80’上にフォトリソグラフィによりバリア層80のパターン(図2参照)に対応するレジストマスクを形成し、該レジストマスクを介して導電膜80’に対しエッチングを行うことにより、第3容量用電極80aを含むバリア層80を形成する。
【0063】
この後、さらに第1層間絶縁膜81及びバリア層80を覆うように、例えば、常圧又は減圧CVD法やTEOSガス等を用いて、NSG、PSG(リンシリケートガラス)、BSG(ボロンシリケートガラス)、BPSG(ボロンリンシリケートガラス)などのシリケートガラス膜、窒化薄膜や酸化薄膜等からなる第2層間絶縁膜4を形成する。第2層間絶縁膜4の膜厚は、約500〜1500nmが好ましい。第2層間絶縁膜4の膜厚が500nm以上あれば、データ線6a及び走査線3a間における寄生容量は余り又は殆ど問題とならない。
【0064】
次に工程(17)の段階で、高濃度ソース領域1d及び高濃度ドレイン領域1eを活性化するために約1000℃のアニール処理を20分程度行った後、データ線6aに対するコンタクトホール5を開孔する。また、走査線3aや容量線3bを基板周辺領域において図示しない配線と接続するためのコンタクトホールも、コンタクトホール5と同一の工程により第2層間絶縁膜4に開孔することができる。
【0065】
次に、工程(18)に示すように、第2層間絶縁膜4の上に、スパッタリング等により、遮光性のAl等の低抵抗金属や金属シリサイド等を金属膜6として、約100〜500nmの厚さ、好ましくは約300nmに堆積する。
【0066】
次に工程(19)に示すように、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程等により、データ線6aを形成する。
【0067】
次に図7の工程(20)に示すように、データ線6a上を覆うように、例えば、常圧又は減圧CVD法やTEOSガス等を用いて、NSG、PSG、BSG、BPSGなどのシリケートガラス膜、窒化薄膜や酸化薄膜等からなる第3層間絶縁膜7を形成する。第3層間絶縁膜7の膜厚は、約500〜1500nmが好ましい。
【0068】
次に工程(21)に示すように、画素電極9aとバリア層80とを電気的接続するためのコンタクトホール8bを、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により形成する。また、テーパ状にするためにウェットエッチングを用いても良い。
【0069】
次に工程(22)に示すように、第3層間絶縁膜7の上に、スパッタ処理等により、ITO膜等の透明導電性薄膜9を、約50〜200nmの厚さに堆積し、更に工程(23)に示すように、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程等により、画素電極9aを形成する。尚、当該液晶装置を反射型の液晶装置に用いる場合には、Al等の反射率の高い不透明な材料から画素電極9aを形成してもよい。
【0070】
続いて、画素電極9aの上にポリイミド系の配向膜の塗布液を塗布した後、所定のプレティルト角を持つように且つ所定方向でラビング処理を施すこと等により、配向膜16(図3参照)が形成される。これにより、ウエハ10aはTFTアレイ基板60が複数形成された状態となる。
【0071】
他方、図3に示した対向基板61については、ガラス基板20等が先ず用意され、第2遮光膜23及び額縁としての額縁遮光膜が、例えば金属クロムをスパッタした後、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程を経て形成される。尚、これらの第2遮光膜及び額縁遮光膜は、Cr、Ni、Alなどの金属材料の他、カーボンやTiをフォトレジストに分散した樹脂ブラックなどの材料から形成してもよい。尚、TFTアレイ基板60上で、データ線6a、バリア層80、第1遮光膜11a等で遮光領域を規定すれば、対向基板61上の第2遮光膜23を省くことができる。
【0072】
その後、ガラス基板20の全面にスパッタ処理等により、ITO等の透明導電性薄膜を約50〜200nmの厚さに堆積することにより、対向電極21を形成する。更に、対向電極21の全面にポリイミド系の配向膜の塗布液を塗布した後、所定のプレティルト角を持つように且つ所定方向でラビング処理を施すこと等により配向膜22(図3参照)が形成され、対向基板61が製造される。
【0073】
最後に、TFTアレイ基板60と対向基板61とは、配向膜16及び22が対面するようにシール材(図示せず)により貼り合わされ、真空吸引等により、両基板間の空間に、例えば複数種類のネマティック液晶を混合してなる液晶が吸引されて所定層厚の液晶層50が形成され、液晶装置が得られる。
【0074】
本実施形態では、容量線3bを構成するポリシリコン膜の形成方法において、ポリシリコン膜中へのPの拡散時の処理温度を950℃としているが、860℃以上更に好ましくは900℃以上とすれば良い。このような温度範囲下でPの拡散を行うことにより、表面が粗面化されたポリシリコン膜を得ることができ、このようなポリシリコン膜を容量用電極として用いることにより大きな蓄積容量を得ることができる。
【0075】
ここで、Pの拡散時の処理温度の違いによる蓄積容量の変化について図10を用いて説明する。図10の横軸は処理温度、縦軸は蓄積容量値を示す。また、図10に記載される蓄積容量の測定値は、上述の液晶装置の構成のうちバリア層80が形成されない構造をとった場合の液晶装置を用いて測定している。具体的には、第2層間絶縁膜4及び第3層間絶縁膜7にスルーホールを形成して、このスルーホールにより画素電極9aと半導体層1aとを接続した構造となっており、上述の第2蓄積容量70bは形成されず、第1蓄積容量70aのみが形成される構造となっている。
【0076】
図10に示すように、処理温度を860℃以上とすることにより蓄積容量が、従来行われていた850℃の処理温度下で処理されて製造された液晶装置の蓄積容量と比較して、飛躍的に増大していることがわかる。また、処理温度を900℃以上とすることにより、蓄積容量が更に増大していることがわかる。
【0077】
このように、本発明においては、絶縁膜を介して2つの容量用電極を配置して蓄積容量を形成する構成において、2つの容量用電極の少なくとも一方の電極の絶縁膜を接する面を粗面化することによりその面の表面積が大きくなり、蓄積容量を増大することができる。したがって、画素開口率を変えずに、従来と比較して蓄積容量を増大させることができる。更に、本実施形態においては、バリア層80を設けることにより、第1蓄積容量70aと第2蓄積容量70bとを積み上げた形で蓄積容量を形成することができ、更に高画素開口率を保持させつつ、蓄積容量を増大させることができる。
【0078】
また、本実施形態においては、半導体層1aと画素電極9aと接続の中継用電極としてバリア層80を形成しているが、このバリア層80を用いずに、第2層間絶縁膜4及び第3層間絶縁膜7にスルーホールを形成して、このスルーホールにより画素電極9aと半導体層1aとを接続することもできる。この場合、上述の第2蓄積容量70bは形成されず、第1蓄積容量70aのみが形成される。このような複数の蓄積容量が積み重ねられない構造を取る場合においても、本発明のように容量用電極の表面を粗面化させることで、大きい蓄積容量を得ることができる。
【0079】
また、本実施形態においては、第1容量用電極として、TFTの半導体層を延在して用いているが、TFTの半導体層の形成と別工程で第1容量用電極を形成しても良い。これにより、第1容量用電極として、粗面化されたポリシリコン膜を用いることができる。この場合、蓄積容量を形成する2つの容量用電極の両方が粗面化された表面をもつため、一方の容量用電極のみが粗面化された表面をもつ場合と比較して、より蓄積容量が増大される。
【0080】
また、本実施形態において、第2容量用電極として容量線を用いたが、容量線を用いずに、例えば走査線を第2容量用電極として用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 電気光学装置の実施形態である液晶装置における画像表示領域を構成するマトリクス状の複数の画素に設けられた各種素子、配線等の等価回路である。
【図2】 実施形態の液晶装置におけるデータ線、走査線、画素電極、遮光膜等が形成された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3】 図2のA−A’断面図である。
【図4】 実施形態の液晶装置の製造プロセスを順を追って示す工程図(その1)である。
【図5】 実施形態の液晶装置の製造プロセスを順を追って示す工程図(その2)である。
【図6】 実施形態の液晶装置の製造プロセスを順を追って示す工程図(その3)である。
【図7】 実施形態の液晶装置の製造プロセスを順を追って示す工程図(その4)である。
【図8】 ポリシリコン膜中へのP拡散に用いられる拡散炉の概略縦断面図である。
【図9】 実施形態における表面が粗面化されたポリシリコン膜の成膜方法を説明する図である。
【図10】 P拡散時における処理温度と蓄積容量との関係を示す図である。
【符号の説明】
1…半導体層
1f…第1容量用電極
2…ゲート絶縁膜
3…粗面化されたポリシリコン膜
3a…走査線
3b…容量線(第2容量用電極)
9a…画素電極
10…石英基板
30…画素スイッチング用TFT
51…拡散炉
52…ヒーター
54…第2供給管
55…第1供給管
56…POCl3
59…収容器
60…TFTアレイ基板
80…バリア層
81…第1層間絶縁膜
100…ポリシリコン膜
101…リン酸化膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The technical field of the present invention belongs to a manufacturing method of an electro-optical device and a technical field of the electro-optical device, and particularly to a manufacturing method of a capacitor electrode that increases a storage capacity without increasing a formation area of the capacitor electrode.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an electro-optical device, such as a liquid crystal device, is configured by sandwiching a liquid crystal layer between an array substrate and a counter substrate. The array substrate includes a plurality of scanning lines and data lines crossing each other, a plurality of thin film transistors (hereinafter referred to as TFTs) as switching elements corresponding to each of these intersections, and pixels electrically connected to the thin film transistors. The electrode is arranged on the substrate. On the other hand, the counter substrate is configured by disposing a counter electrode on the substrate. In a liquid crystal device, display is performed using an optical change of a liquid crystal layer due to a potential difference between a counter electrode and a pixel electrode.
[0003]
In such a liquid crystal device, when a scanning signal is supplied to the gate electrode of the TFT via the scanning line, the TFT is turned on, and an image signal is supplied to the pixel electrode via the data line. A storage capacitor is formed in parallel with the liquid crystal capacitor so that the voltage of the image signal supplied to the pixel electrode is maintained even when the TFT is turned off. The storage capacitor is formed, for example, from a capacitor electrode in which a part of the semiconductor layer of the TFT is extended, and a capacitor line disposed opposite to the capacitor electrode via an insulating film. The capacitor line is formed, for example, in the same layer as the scanning line, and is disposed substantially parallel to the scanning line.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In this type of electro-optical device, there is a strong demand for a high-quality display image. For this purpose, it is extremely important to increase the definition of the image display area or to reduce the pixel pitch and increase the pixel aperture ratio.
[0005]
However, as the pixel pitch becomes finer, the size of the electrode and the width of the wiring are limited by the production technology, so the ratio of these wirings and electrodes to the image display area is relatively increased. There is a problem that the pixel aperture ratio becomes low. Furthermore, when the pixel pitch is miniaturized as described above, it becomes difficult to make the above-mentioned storage capacity that must be built in a limited substrate region sufficiently large.
[0006]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a method for manufacturing a capacitor electrode that increases the storage capacity without increasing the area of the capacitor electrode that forms the storage capacitor. Is an issue.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a method of manufacturing an electro-optical device according to the present invention includes a pixel electrode, and a first capacitor electrode and a second capacitor electrode provided via an insulating film corresponding to the pixel electrode. In the method of manufacturing the electro-optical device disposed on the substrate, the first capacitor electrode or the second capacitor electrode includes a step of forming a polysilicon film on the substrate, and a temperature of 860 ° C. or higher. POClThreeAnd a step of diffusing P into the polysilicon film using a diffusion source as a diffusion source.
[0008]
According to such a configuration of the present invention, POCl at a temperature of 860 ° C. or higher.ThreeThrough the step of diffusing P into the polysilicon film using as a diffusion source, a polysilicon film having a roughened film surface can be obtained. Therefore, when the first capacitor electrode and the second capacitor electrode are arranged via the insulating film to form a storage capacitor, a polysilicon film having a roughened film surface is formed on at least one capacitor electrode. By using it, the surface of the capacitor electrode in contact with the insulating film is roughened, so that the surface area of the capacitor electrode involved in forming the storage capacitor can be increased as compared with the case of a flat surface. As a result, the storage capacity can be increased. As a result, a large storage capacitor can be obtained even when the area of the capacitor electrode in the substrate is small, and an electro-optical device having a high pixel aperture ratio can be obtained.
[0009]
According to another electro-optical device manufacturing method of the present invention, a pixel electrode, a first capacitor electrode and a second capacitor electrode provided on a substrate via an insulating film corresponding to the pixel electrode, In the method of manufacturing the electro-optical device, the first capacitor electrode or the second capacitor electrode includes a step of forming a polysilicon film on the substrate, and a phosphor oxide on the polysilicon film. And a step of diffusing P in the phosphor oxide into the polysilicon film at a temperature of 860 ° C. or higher.
[0010]
According to such a configuration of the present invention, a polysilicon film having a roughened film surface is obtained by performing a step of diffusing P in the phosphor oxide into the polysilicon film at a temperature of 860 ° C. or higher. Obtainable. Therefore, when the first capacitor electrode and the second capacitor electrode are arranged via the insulating film to form a storage capacitor, a polysilicon film having a roughened film surface is formed on at least one capacitor electrode. By using it, the surface of the capacitor electrode in contact with the insulating film is roughened, so that the surface area of the capacitor electrode involved in forming the storage capacitor can be increased as compared with the case of a flat surface. As a result, the storage capacity can be increased. As a result, a large storage capacitor can be obtained even when the area of the capacitor electrode in the substrate is small, and an electro-optical device having a high pixel aperture ratio can be obtained.
[0011]
The film made of phosphorous oxide is POCl.ThreeIt can be formed by supplying vapor with a diffusion source on the polysilicon film.
[0012]
Furthermore, a natural oxide film having a thickness of 10 nm or less is formed on the surface of the polysilicon film. By adopting such a configuration, even when the surface of the polysilicon film is naturally oxidized and a natural oxide film is formed, P can be efficiently incorporated into the polysilicon film by reducing the film thickness to 10 nm or less. Can diffuse.
[0013]
Further, the diffusion of P into the polysilicon film is performed at a temperature of 900 ° C. or higher. With such a configuration, there is an effect that the storage capacity can be further increased.
[0014]
Further, the diffusion is performed in a batch type diffusion furnace. With such a configuration, it is possible to process a plurality of substrates at once and to improve the throughput.
[0015]
Further, on the substrate, scanning lines and data lines arranged to cross each other, and each of the intersections are electrically connected to the pixel electrode, and are provided via the scanning lines and the insulating film. A switching element having a semiconductor layer, wherein the first capacitor electrode is formed by extending the semiconductor layer, and the second capacitor electrode is in the same layer as the scanning line, and substantially It is characterized by being formed in parallel. The scan line and the second capacitor electrode may be formed by diffusing the P in the polysilicon film. As described above, the first capacitor electrode can be formed by extending the semiconductor layer constituting the switching element, and the second capacitor electrode can be formed in the same layer as the scanning line and substantially in parallel. As a result, the storage capacitor is formed by the semiconductor layer and the capacitor line as the second capacitor electrode through the insulating film. In addition, a polysilicon film having a roughened surface can be used as the scanning line and the second capacitor electrode.
[0016]
The electro-optical device of the present invention is manufactured by the above-described method for manufacturing an electro-optical device. According to such a configuration, an electro-optical device having a high pixel aperture ratio that can be applied to high definition can be obtained.
[0017]
According to another electro-optical device of the invention, a pixel electrode, and a first capacitor electrode and a second capacitor electrode provided via an insulating film corresponding to the pixel electrode are disposed on a substrate. In the optical device, a surface of the first capacitor electrode or the second capacitor electrode that is in contact with the insulating film is roughened so that a surface roughness Ra is 0.2 μm or more and 0.5 μm or less. It is characterized by.
[0018]
According to such a configuration of the present invention, when the first capacitor electrode and the second capacitor electrode are arranged via the insulating film to form the storage capacitor, the film surface is rough on at least one of the capacitor electrodes. By using the surfaced electrode, the surface of the capacitor electrode in contact with the insulating film is roughened, so that the surface area of the capacitor electrode involved in the formation of the storage capacitor can be reduced compared to the flat surface. It can be taken big. As a result, the storage capacity can be increased. As a result, a large storage capacitor can be obtained even when the area of the capacitor electrode in the substrate is small, and an electro-optical device having a high pixel aperture ratio can be obtained. Here, the surface roughness may be 0.2 μm or more and 0.5 μm or less. By setting the thickness to 0.2 μm or more, the storage capacity can be reliably increased, and by setting the thickness to 0.5 μm or less, the storage capacity can be reliably increased.
[0019]
The first capacitor electrode or the second capacitor electrode having the roughened surface has a porous film quality. As described above, a porous film-like electrode can be used as the capacitor electrode, whereby an electrode having a roughened surface can be obtained.
[0020]
The first capacitor electrode or the second capacitor electrode having the roughened surface may be a polysilicon film in which P is diffused.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, taking a liquid crystal device as an electro-optical device as an example.
[0022]
(Structure of this embodiment of electro-optical device)
A configuration of a liquid crystal device as an electro-optical device according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an equivalent circuit of various elements and wirings in a plurality of pixels formed in a matrix that constitutes an image display area of the liquid crystal device, and FIG. 2 is a data line, a scanning line, a pixel electrode, a light shielding film, and the like. 3 is a plan view of a plurality of adjacent pixel groups of a TFT array substrate as a switching element substrate on which is formed, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. In FIG. 3, the scale of each layer and each member is different in order to make each layer and each member recognizable on the drawing.
[0023]
In FIG. 1,
[0024]
In FIG. 2, on the TFT array substrate of the liquid crystal device, a plurality of
[0025]
Further, the first
[0026]
Next, as shown in the cross-sectional view of FIG. 3, the
[0027]
In the
[0028]
A space between the
[0029]
The
[0030]
As shown in FIG. 3, the
[0031]
Further, as shown in FIG. 3, a first
[0032]
Further, a
[0033]
In the present embodiment, the
[0034]
In FIG. 3, the
[0035]
The
[0036]
In the present embodiment, the
[0037]
As described above, in the configuration in which the storage capacitor is formed by disposing the two capacitance electrodes through the insulating film, the surface of the at least one electrode of the two capacitance electrodes that contacts the insulating film is roughened. The surface area of the surface is increased, and the storage capacity can be increased. Therefore, the storage capacity can be increased as compared with the conventional case without changing the formation area of the capacity electrode on the substrate. Further, in the present embodiment, by providing the
[0038]
(Configuration of diffusion furnace used in manufacturing the embodiment of the electro-optical device)
The polysilicon layer having a roughened surface constituting the capacitance line is formed by patterning a roughened polysilicon film formed on the entire surface of the substrate into a predetermined shape. FIG. 8 is a schematic longitudinal sectional view showing an example of a diffusion furnace used when the surface of the polysilicon film is roughened while diffusing P in the polysilicon. Although FIG. 8 shows an example of a horizontal diffusion furnace, a vertical diffusion furnace may naturally be used. The roughened polysilicon film is formed by the batch
[0039]
As shown in FIG. 8, the
[0040]
In this
[0041]
(Manufacturing process in this embodiment of electro-optical device)
Next, a manufacturing process of the liquid crystal device in the embodiment having the above-described configuration will be described with reference to FIGS. 4 to 7 are process diagrams showing the respective layers on the TFT array substrate side in each process corresponding to the A-A 'cross section of FIG. 2 as in FIG. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a diffusion furnace used when forming scanning lines and capacitance lines, and FIG. 9 is a diagram for explaining a method for forming a roughened polysilicon film.
[0042]
First, as shown in step (1) of FIG. 4, a substrate such as a quartz substrate, hard glass, or silicon substrate, here a
[0043]
Next, as shown in step (2), a resist mask corresponding to the pattern of the first
[0044]
Next, as shown in step (3), TEOS (tetra-ethyl ortho-silicate) gas, TEB (tetra-ethyl wafer boat) is formed on the first light-shielding
[0045]
Next, as shown in step (4), the flow rate is about 0.4 to 0.6 l / min on the
[0046]
At this time, when an n-channel type
[0047]
Next, as shown in step (5), a
[0048]
Next, as shown in step (6), by thermally oxidizing the
[0049]
Next, as shown in step (8), after a resist
[0050]
Next, as shown in step (9), after removing the resist
[0051]
First, as shown in FIG. 9A, after removing the resist
[0052]
Next, as shown in FIG. 8, POCl which is a
[0053]
As a result, as shown in FIG. 9B, the surface of the
[0054]
Next, as shown in FIG. 9 (4), the phosphorus oxide (P2OFive) 101 is removed by a wet etching method using anhydrous HF or the like. Thereby, the
[0055]
After the formation of the roughened
[0056]
Next, as shown in step (11), when the
[0057]
Next, as shown in step (12), in order to form the high concentration source region 1d and the high
[0058]
In parallel with the element forming process of these
[0059]
Next, as shown in step (13), after removing the resist
[0060]
Next, as shown in the step (14), a
[0061]
Next, as shown in step (15), a metal or metal such as Ti, Cr, W, Ta, Mo and Pb is formed on the entire surface of the high-
[0062]
Next, as shown in step (16) of FIG. 6, a resist mask corresponding to the pattern of the barrier layer 80 (see FIG. 2) is formed on the formed
[0063]
Thereafter, NSG, PSG (phosphorus silicate glass), BSG (boron silicate glass) are used to cover the first
[0064]
Next, in step (17), annealing is performed at about 1000 ° C. for about 20 minutes in order to activate the high concentration source region 1d and the high
[0065]
Next, as shown in step (18), a low resistance metal such as light-shielding Al or a metal silicide or the like is formed on the second
[0066]
Next, as shown in step (19), the
[0067]
Next, as shown in step (20) of FIG. 7, a silicate glass such as NSG, PSG, BSG, or BPSG is used to cover the
[0068]
Next, as shown in step (21), a
[0069]
Next, as shown in step (22), a transparent conductive thin film 9 such as an ITO film is deposited on the third
[0070]
Subsequently, after applying a polyimide alignment film coating solution on the
[0071]
On the other hand, with respect to the
[0072]
Then, the
[0073]
Finally, the
[0074]
In the present embodiment, in the method for forming the polysilicon film constituting the
[0075]
Here, the change in the storage capacity due to the difference in the processing temperature during the diffusion of P will be described with reference to FIG. In FIG. 10, the horizontal axis represents the processing temperature, and the vertical axis represents the accumulated capacity value. In addition, the measured value of the storage capacity described in FIG. 10 is measured by using the liquid crystal device having the structure in which the
[0076]
As shown in FIG. 10, when the processing temperature is set to 860 ° C. or higher, the storage capacity is significantly higher than that of a liquid crystal device manufactured by processing at a processing temperature of 850 ° C., which has been conventionally performed. It can be seen that it is increasing. It can also be seen that the storage capacity is further increased by setting the processing temperature to 900 ° C. or higher.
[0077]
As described above, according to the present invention, in the configuration in which the storage capacitor is formed by disposing the two capacitance electrodes via the insulating film, the surface that contacts the insulating film of at least one of the two capacitance electrodes is rough. By increasing the surface area, the surface area of the surface increases and the storage capacity can be increased. Therefore, the storage capacity can be increased as compared with the conventional case without changing the pixel aperture ratio. Further, in the present embodiment, by providing the
[0078]
In the present embodiment, the
[0079]
In the present embodiment, the TFT semiconductor layer is extended and used as the first capacitor electrode. However, the first capacitor electrode may be formed in a separate process from the formation of the TFT semiconductor layer. . Thereby, a roughened polysilicon film can be used as the first capacitor electrode. In this case, since both of the two capacitor electrodes forming the storage capacitor have a roughened surface, the storage capacitor is more in comparison with the case where only one of the capacitor electrodes has a roughened surface. Is increased.
[0080]
In the present embodiment, the capacitor line is used as the second capacitor electrode. However, for example, a scan line can be used as the second capacitor electrode without using the capacitor line.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an equivalent circuit of various elements, wirings, and the like provided in a plurality of matrix pixels that form an image display region in a liquid crystal device that is an embodiment of an electro-optical device.
FIG. 2 is a plan view of a plurality of pixel groups adjacent to each other on a TFT array substrate on which data lines, scanning lines, pixel electrodes, light shielding films and the like are formed in the liquid crystal device according to the embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG.
FIG. 4 is a process diagram (part 1) illustrating a manufacturing process of the liquid crystal device according to the embodiment in order.
FIG. 5 is a process diagram (part 2) illustrating the manufacturing process of the liquid crystal device according to the embodiment in order.
FIG. 6 is a process diagram (part 3) illustrating the manufacturing process of the liquid crystal device according to the embodiment in order.
FIG. 7 is a process diagram (part 4) illustrating the manufacturing process of the liquid crystal device according to the embodiment in order.
FIG. 8 is a schematic longitudinal sectional view of a diffusion furnace used for P diffusion into a polysilicon film.
FIG. 9 is a diagram illustrating a method for forming a polysilicon film having a roughened surface according to the embodiment.
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between processing temperature and storage capacity during P diffusion.
[Explanation of symbols]
1 ... Semiconductor layer
1f ... first capacitor electrode
2 ... Gate insulation film
3 ... Roughened polysilicon film
3a ... scan line
3b: Capacitance line (second capacitor electrode)
9a: Pixel electrode
10 ... Quartz substrate
30 ... TFT for pixel switching
51 ... Diffusion furnace
52 ... Heater
54 ... Second supply pipe
55. First supply pipe
56 ... POClThree
59 ... Container
60 ... TFT array substrate
80 ... Barrier layer
81. First interlayer insulating film
100: polysilicon film
101 ... Phosphorylated film
Claims (5)
互いに交差して配置される走査線及びデータ線と、
該交差部毎に前記画素電極に対応して形成され、前記走査線と前記絶縁膜を介して設けられた半導体層を有するスイッチング素子と、
前記走査線と同層で、かつほぼ平行に形成されてなる第2容量用電極と、
前記半導体層が延在して形成され、該画素電極に対応して前記第2容量電極に対して絶縁膜を介して設けられる第1容量用電極と、
が配置された電気光学装置の製造方法において、
前記第1容量用電極または前記第2容量用電極は、
前記基板上にポリシリコン膜を形成する工程と、
POCl3を拡散源とした蒸気の供給と同時に窒素ガスと酸素ガスとを前記ポリシリコン膜上に供給することにより、
前記ポリシリコン膜上にリン酸化物からなる膜を形成する工程と、
前記リン酸化物中のPを前記ポリシリコン膜中に拡散する工程と、
その後に前記ポリシリコン膜上を無水HFによりウエットエッチングする工程と、
を経て形成されることを特徴とする電気光学装置の製造方法。A pixel electrode on the substrate;
A scan line and a data line arranged to cross each other;
A switching element which is formed corresponding to the pixel electrode at each intersection and has a semiconductor layer provided via the scanning line and the insulating film;
A second capacitor electrode formed in the same layer as the scanning line and substantially in parallel ;
A first capacitor electrode formed by extending the semiconductor layer and corresponding to the pixel electrode with respect to the second capacitor electrode via an insulating film;
In the manufacturing method of the electro-optical device in which
The first capacitor electrode or the second capacitor electrode is:
Forming a polysilicon film on the substrate;
By supplying nitrogen gas and oxygen gas onto the polysilicon film simultaneously with supply of vapor using POCl 3 as a diffusion source,
Forming a film of phosphorus oxide on the polysilicon film;
Diffusing P in the phosphor oxide into the polysilicon film;
A step of performing wet etching on the polysilicon film with anhydrous HF,
A method for manufacturing an electro-optical device, wherein
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