JP4419577B2 - 電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び電子機器 - Google Patents
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Description
本発明は、基板上にスパッタリングにより遮光膜を多層構造に成膜する電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び電子機器に関する。
一般に電気光学装置、例えば、電気光学物質に液晶を用いて所定の表示を行う液晶装置は、一対の基板間に液晶が挟持された構成となっている。このうち、ＴＦＴ駆動、ＴＦＤ駆動等によるアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置等の電気光学装置においては、縦横に夫々配列された多数の走査線（ゲート線）及びデータ線（ソース線）の各交点に対応して、画素電極及びスイッチング素子を基板（アクティブマトリクス基板）上に設けて構成される。
ＴＦＴ素子等のスイッチング素子は、ゲート線に供給されるオン信号によってオンとなり、ソース線を介して供給される画像信号を画素電極（透明電極(ITO)）に書込む。これにより、画素電極と対向電極相互間の液晶層に画像信号に基づく電圧を印加して、液晶分子の配列を変化させる。こうして、画素の透過率を変化させ、画素電極及び液晶層を通過する光を画像信号に応じて変化させて画像表示を行う。
このようなスイッチング素子を構成する素子基板は、ガラス又は石英基板上に、所定のパターンを有する半導体層、絶縁性膜（層間絶縁膜）又は導電性膜を積層することによって構成される。即ち、各種膜の成膜工程とフォトリソグラフィ工程の繰返しによって、ＴＦＴ基板等が形成される。
ところで、ＴＦＴ素子は光の影響によってトランジスタ特性が変化する。特に、液晶装置を投射型表示装置のライトバルブとして採用する場合は、入射光の強度が高いため、ＴＦＴのチャネル領域やその周辺領域に対する入射光の遮光を行うことは重要となる。そのため、ＴＦＴ素子部のチャネル領域やその周辺領域に対向する位置に遮光膜を形成し、ＴＦＴ素子部のチャネル領域やその周辺領域へ光が照射されないようにしている。
遮光膜の材料としては、不透明な高融点金属或いは高融点金属化合物である金属シリサイドが多く採用されている。
製造工程においては、例えば特開２０００−９８４０７号公報に開示されているように、先ず、ＴＦＴ基板上にスパッタリング法等により導電性を有する遮光膜を基板全体に成膜する。次いで、フォトリソグラフィにより遮光膜をパターニングし、所定パターンの遮光膜を形成する。その後、遮光膜を覆うように層間絶縁膜を成膜したのち、アニール処理を施す。次いで、層間絶縁膜上にポリシリコン膜等により半導体層を形成する。アニール処理は、層間絶縁膜の平坦化及び半導体層の汚染防止のため、約１０００℃程度の温度条件下で行われる。
特開２０００−９８４０７号公報
ところで、遮光膜の材料として多く採用されているＷＳｉ（タングステンシリサイド）を代表とする金属シリサイドをスパッタリング法により成膜して遮光膜を形成する場合、成膜時はＷ（タングステン）とＳｉ（シリコン）の金属単層或いはアモルファス層であり抵抗値が高いため、アニール処理によりシリサイド層とすることで抵抗値を下げるようにしている。
しかし、シリサイド反応により合金の結晶構造を構成する際に内部ストレスが次第に増加する。その結果、ＴＦＴ基板上に遮光膜（ＷＳｉ）と層間絶縁膜（ＮＳＧ）とを積層し、或いはそれに加えて半導体層（ポリシリコン）を積層した状態で、更にアニール処理を行うと、処理後の常温へ戻す過程において、遮光膜の材料であるタンクステンシリサイド（ＷＳｉ）と、層間絶縁膜の材料であるＮＳＧや半導体層の材料であるポリシリコンとの間に熱歪みによる応力が発生し、遮光膜を起点として層間絶縁膜（ＮＳＧ）にクラックが生じ易くなる。
層間絶縁膜（ＮＳＧ）にクラックが生じると、更に、このクラックを起点として、半導体層等の周辺領域にクラックが広がり、ショート又はオープン等の素子不良が生じ易くなり、製品の歩留まりが低下する。
この対策として、遮光膜のパターンを小さくしたり、細くすることで内部ストレスを低減することも考えられるが、ＴＦＴ素子部のチャネル領域やその周辺領域へ光が漏れ易くなるため、実現性に乏しい。又、遮光膜の膜厚を薄くすることも考えられるが、充分な遮光性を得ることができなくなるばかりでなく、膜厚の変化により他の層との間で段差が生じ易くなるため、これも実現性に乏しい。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、遮光膜の遮光性を低下させることなく、しかも膜厚を変化させずに、アニール処理の際の熱歪みによって発生する応力を低減させることができて、製品の歩留まりを高めると共に信頼性を高めることのできる電気光学装置、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。
上記目的を達成するため本発明による電気光学装置は、基板上に、遮光膜と、上記遮光膜上に絶縁膜を介して積層された半導体層とを備え、上記遮光膜は、添加材を含有しないシリサイド薄膜と該添加材を含有するシリサイド薄膜とを交互に配設した多層薄膜構造を有することを特徴とする。
このような構成では、遮光膜を添加材を含有するシリサイド薄膜と添加材を含有しないシリサイド薄膜とを交互に配設した多層薄膜構造としたので、アニール処理の際の熱歪みによって発生する応力を、添加材が含有されているシリサイド薄膜にて吸収することができる。
又、上記遮光膜の最下層に形成された薄膜が上記添加材を含有しないシリサイド薄膜であることを特徴とする。
このような構成では、遮光膜の最下層に形成した薄膜を添加材を含有しないシリサイド薄膜とすることで、最下層の薄膜は抵抗値が低くなり、他の配線との接続が可能となる。
又、上記遮光膜の最下層に形成された薄膜が上記添加材を含有するシリサイド薄膜であることを特徴とする。
このような構成では、遮光膜の最下層に形成した薄膜を、添加材を含有するシリサイド薄膜とすることで、最下層の薄膜の抵抗値を高くすることができる。
又、上記遮光膜の最上層に形成された薄膜が上記添加材を含有しないシリサイド薄膜であることを特徴とする。
このような構成では、遮光膜の最上層に形成した薄膜を添加材を含有しないシリサイド薄膜とすることで、最上層の薄膜は抵抗値が低くなり、他の配線との接続が可能となる。
又、上記遮光膜の最上層に形成された薄膜が上記添加材を含有するシリサイド薄膜であることを特徴とする。
このような構成では、遮光膜の最上層に形成した薄膜を、添加材を含有するシリサイド薄膜とすることで、最上層の薄膜の抵抗値を高くすることができる。
又、上記添加材は窒素と窒素系化合物との少なくとも１つであることを特徴とする。
このような構成では、添加材を窒素と窒素系化合物との少なくとも１つとすることで、遮光膜をスパッタリングにより製膜する際に、窒素ガスを反応性ガスとして供給することができる。
又、上記遮光膜上に絶縁膜を介して半導体層が積層されていることを特徴とする。
このような構成では、アニール処理の際に発生する熱歪みが抑制されるので、遮光膜と、この遮光膜に絶縁膜を介して積層する半導体層との間に応力が発生せず、クラックの発生を回避することができる。
又、上記基板上に薄膜トランジスタが形成されており、上記遮光膜は該薄膜トランジスタの上方であって、少なくとも該薄膜トランジスタを覆うように形成されていることを特徴とする。
このような構成では、アニール処理の際に発生する熱歪みが抑制されるので、薄膜トランジスタと、この薄膜トランジスタを覆う遮光膜との間に応力が発生せず、クラックの発生を回避することができる。
又、本発明による電気光学装置の製造方法は、チャンバ内にセットした基板に対し、少なくとも一種類の金属シリサイドをターゲット材としてスパッタリングにより遮光膜を成膜する工程と、上記遮光膜上に絶縁膜を介して半導体層を積層する工程とを備え、上記遮光膜を成膜する工程において、上記チャンバ内に添加材としての反応性ガスを間欠的に供給して、上記遮光膜内に上記添加材を含有しない薄膜と該添加材を含有する薄膜とを交互に成膜することを特徴とする。
このような構成では、スパッタリングにより遮光膜を成膜するに際し、反応性ガスを間欠的に供給して、遮光膜内に添加材を含有しない薄膜と添加材を含有する薄膜とを交互に成膜するようにしたので、１回のスパッタリングで遮光膜を多層構造に成膜することができる。
又、上記反応性ガスは窒素ガスであることを特徴とする。
このような構成では、窒素ガスを反応性ガスとすることで、窒化金属シリサイド膜を成膜することができる。
又、上述した電気光学装置の製造方法にて成膜された上記遮光膜をパターニングした後、該遮光膜上に絶縁膜を形成し、その後アニール処理を施すことを特徴とする。
このような構成では、遮光膜に添加材を含有する薄膜が介装されているため、アニール処理の際に発生する熱歪みを吸収することができ、従って、遮光膜を起点として絶縁膜にクラックが発生することを未然に防止することができる。
又、本発明による電子機器は、上述した電気光学装置が搭載されていることを特徴とする。
このような構成では、電子機器に搭載されている電気光学装置は、電気光学装置に設けられている基板に形成した絶縁膜に対してアニール処理を行った場合に、遮光膜を起点として絶縁膜にクラックが発生することがなく、従って、この電気光学装置を搭載する電子機器は高い信頼性を得ることができる。
以下、図面に基づいて本発明の一形態を説明する。図１は液晶装置用基板を用いて構成した電気光学装置である液晶装置をその上に形成された各構成要素と共に対向基板側から見た平面図、図２は素子基板と対向基板とを貼り合わせて液晶を封入する組立工程終了後の液晶装置を、図１のＨ−Ｈ'線の位置で切断して示す断面図、図３は電気光学装置の電気的な構成を示すブロック図、図４は図１及び図２の液晶装置の画素領域を構成する複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図、図５は図１及び図２の液晶装置用基板の要部断面図、図６は液晶装置用基板の他の要部断面図、図７は遮光膜の拡大断面図、図８はスイッチ回路部の要部断面図、図９はスパッタリング装置の概略構成図、図１０（ａ）は反応性ガス制御バルブのＯＮ／ＯＦＦ制御タイミングを示すタイムチャート、（ｂ）はＮ2含有量の変化を示す説明図、図１１は液晶装置用基板の製造方法を断面図によって工程順に示す工程図である。
図１〜図４を参照して液晶装置の全体構成について説明する。電気光学装置の一例である液晶装置は、例えば、石英基板、ガラス基板からなるＴＦＴ基板１０と、これに対向配置される、例えばガラス基板や石英基板からなる対向基板２０との間に液晶５０を封入して構成される。対向配置されたＴＦＴ基板１０と対向基板２０とは、シール材５２によって貼り合わされている。
ＴＦＴ基板１０上には画素を構成する画素電極（ＩＴＯ）９ａ等がマトリクス状に配置される。又、対向基板２０上には全面に対向電極（ＩＴＯ）２１が設けられる。ＴＦＴ基板１０の画素電極９ａ上には、ラビング処理が施された配向膜１６が設けられている。一方、対向基板２０上の全面に渡って形成された対向電極２１上にも、ラビング処理が施された配向膜２２が設けられている。各配向膜１６．２２は、例えば、ポリイミド膜等の透明な有機膜からなる。
図３は液晶装置の電気的構成を示している。液晶装置は、走査線駆動回路４０１と、データ線駆動回路５００とを有している。走査線駆動回路４０１は、いわゆるＹシフトレジスタと呼ばれるものであり、サブフィールドの最初に供給されるスタートパルスＤＹをクロック信号ＣＬＹにしたがって転送し、走査線１１ａの各々に走査信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，…，Ｇｍとして順次供給する。
又、データ線駆動回路５００は、ある水平走査期間において駆動データ信号Ｄｓをデータ線６ａの本数に相当するｎ個順次ラッチした後、ラッチしたデータと交流化信号ＦＲとの関係から決定される電圧レベルを、次の水平走査期間において、それぞれ対応するデータ線６ａにデータ信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎとして一斉に供給する。
図４は画素を構成するＴＦＴ基板１０上の素子の等価回路を示している。画素領域においては、複数本の走査線１１ａと複数本のデータ線６ａとが交差するように配線され、走査線１１ａとデータ線６ａとで区画された領域に画素電極９ａがマトリクス状に配置される。そして、走査線１１ａとデータ線６ａの各交差部分に対応して画素スイッチング用薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」と称する）３０が設けられ、このＴＦＴ３０に画素電極９ａが接続される。
ＴＦＴ３０は走査線１１ａのＯＮ信号によってオンとなり、これにより、データ線６ａに供給された画像信号が画素電極９ａに供給される。この画素電極９ａと対向基板２０に設けられた対向電極２１との間の電圧が液晶５０に印加される。
又、画素電極９ａと並列に蓄積容量７０が設けられており、蓄積容量７０によって、画素電極９ａの電圧はソース電圧が印加された時間よりも例えば３桁も長い時間の保持が可能となる。蓄積容量７０によって、電圧保持特性が改善され、コントラスト比の高い画像表示が可能となる。
図５は一つの画素に着目した液晶装置の模式的断面図、図６は他の位置の模式的断面図である。ＴＦＴ基板１０上には、ＴＦＴ３０や画素電極９ａの他、これらを含む各種の構成が積層構造をなして備えられており、下から順に、走査線１１ａを含む第１層、ＴＦＴ３０等を含む第２層が設けられている。更に、図示しないが、蓄積容量７０を含む第３層、データ線６ａ等を含む第４層、シールド層等を含む第５層、画素電極９ａ及び配向膜１６等を含む第６層が設けられている。
又、第１層と第２層との間には絶縁膜である下地絶縁膜１２が、第２層と第３層との間には層間絶縁膜４１が各々設けられている。尚、図示しないが、第３層〜第６層の各層の間にも層間絶縁膜が設けられている。各絶縁膜１２，４１…はＮＳＧ膜からなり、各絶縁膜１２，４１…により、各層に配設されている各要素間の短絡が防止される。更に、これら各種の絶縁膜１２、４１…には、例えば、ＴＦＴ３０の半導体層１ａ中の高濃度ソース領域１ｄとデータ線６ａとを電気的に接続するコンタクトホール等が設けられている
又、第１層の、各ＴＦＴ３０に対応する位置には、遮光膜１２０が設けられている。遮光膜１２０は、ＴＦＴ基板１０側からの戻り光等がＴＦＴ３０のチャネル領域やチャネル隣接領域に入射するのを防ぐものである。
又、第１層の、各ＴＦＴ３０に対応する位置には、遮光膜１２０が設けられている。遮光膜１２０は、ＴＦＴ基板１０側からの戻り光等がＴＦＴ３０のチャネル領域やチャネル隣接領域に入射するのを防ぐものである。
又、第２層には、ゲート電極３ａを含むＴＦＴ３０が設けられている。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、上述したゲート電極３ａ、例えばポリシリコン膜からなりゲート電極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’、ゲート電極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、符号１ｆは蓄積容量電極である。
又、遮光膜１２０が、ＴＦＴ３０に対応して配設されている場合、図６に示すように遮光膜１２０同士が互いに近接した状態で配設される場合もある。
図７に示すように、各遮光膜１２０は多層薄膜構造（本形態では五層薄膜構造）を有している。各層は第１薄膜１２１ａと第３薄膜１２３ａと第５薄膜１２５ａとが、ＷＳｉ（タングステンシリサイド）を代表とする金属シリサイドで形成されており、又、第２薄膜１２２ａと第４薄膜１２４ａとが、添加材として窒素（Ｎ2）が添加された窒化金属シリサイドで形成されている。尚、添加剤としては、窒素以外に窒素系化合物であっても良い。
又、各薄膜１２１ａ〜１２５ａの総膜厚が、従来の遮光膜と同一の厚さ（例えば１００ｎｍ）となるように設定されている。金属シリサイドの材料としては、不透明な高融点金属であるＴｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）、Ｔa（タンタル）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｏ（コバルト）及びＰｂ（鉛）のうち少なくとも一つを含む高融点金属或いは高融点金属化合物が採用される。
又、遮光膜１２０は金属シリサイドの原料となるＷ（タングステン）やＳｉ（シリコン）等をターケットとして用い、スパッタリング法により成膜される。そして、成膜の際に、スパッタリング装置内に反応性ガスとしての窒素ガスを所定間隔毎に間欠的に導入させて、反応性スパッタリングを行うことで、金属シリサイドと窒化金属シリサイドとを交互に成膜して、多層薄膜構造の遮光膜１２０を形成する。尚、窒素ガスはスパッタリング中に間欠的に供給されるため、各薄膜１２１ａ，１２３ａ，１２５ａと、その間に成膜される薄膜１２２ａ，１２４ａとの界面は明確に区画される訳ではなく、界面付近では窒素の添加量が漸次的に変化される（図１０(b)参照）。又、反応性ガスは、窒素ガス以外に、窒素含有ガス、或いは窒素化合物含有ガスであっても良い。
又、本形態では、ＴＦＴ３０に対応する位置に配設されている遮光膜１２０以外に、他の部位に配設されている遮光膜１２０も五層薄膜構造としている。例えば、図８には、データ線毎に設けられているサンプリングスイッチ１５１が示されている。サンプリングスイッチ１５１の機能について簡単に説明する。サンプリングスイッチ１５１は、画像信号線を介して配線に供給される画像信号を、データ線駆動回路から供給されるサンプリング信号に従ってサンプリングして対応するデータ線に供給するトランジスタスイッチであり、下地絶縁膜１２上に設けられている。又、サンプリングスイッチ１５１は、複数の画像信号線から供給される画像信号が複数のデータ線に同時に供給されるように、データ線駆動回路からサンプリング信号を供給する配線を複数のサンプリングスイッチ１５１のゲート電極に接続している。
そして、画像信号が供給される配線は、サンプリングスイッチ１５１の半導体層のソース領域に接続され、データ線はサンプリングスイッチ１５１の半導体層のドレイン領域に接続される。ＴＦＴ基板１０上の、サンプリングスイッチ１５１に対応する第１層に遮光膜１２０が設けられている。尚、図８には、サンプリングスイッチ１５１のエッジ部分に、遮光膜１２０のエッジ部分が対応した状態が示されている。遮光膜１２０はサンプリングスイッチ１５１毎に島状に形成されているため、遮光膜の内部ストレスによるクラックの発生をより低減することができる。尚、この遮光膜１２０は、１つのサンプリングスイッチ１５１毎に限らず、複数のサンプリングスイッチ１５１の領域に重なる島状の遮光膜であっても良い。
次に、図９を参照して、遮光膜１２０を成膜するスパッタリング法を実施するためのスパッタリング装置８０の構成について簡単に説明する。
スパッタリング装置８０は、真空チャンバ８１を備えており、この真空チャンバ８１内の一側に、ＴＦＴ基板１０を切り出す前の大型基板１００を保持する基板ホルダ８２が配設されている。又、基板ホルダ８２に対向する側にターゲット部８４が配設されている。
尚、以下の説明では遮光膜１２０を、金属シリサイドの代表であるＷＳｉ（タングステンシリサイド）を形成するＷ（タングステン）とＳｉ（シリコン）とをスパッタリングするものとする。従って、ターゲット部８４に設けたターゲット材として、Ｗ（タングステン）とＳｉ（シリコン）とを所定のモル比（例えば、Ｗ：Ｓｉ＝１：２．７）で混合した焼結体が使用される。
又、符号８５は電力を印加するための電源であり、８６は冷却水系、８７はチャンバ内の真空排気系、８８，８９はチャンバ内への不活性ガス供給系、反応性ガス供給系をそれぞれ示す。又、各系８７，８８，８９には制御バルブ８７ａ，８８ａ，８９ａが各々介装されている。尚、冷却水系８６は電磁バルブ８６ａの開度制御により流量或いは圧力が調整され、更に温度コントローラ８６ｂにより水温が制御される。
不活性ガス供給系８８からは不活性ガスの代表であるアルゴン（Ａｒ）が供給され、又、反応性ガス供給系８９からは、反応性ガスとして窒素（Ｎ2）ガスが供給される。尚、スパッタリング条件は、電力：2.5〜3Kw、Ａｒガス圧：0.1〜0.3Pa、真空チャンバ内温度：室温〜４００℃、流量：Ａｒ：Ｎ2＝２００：６０(sccm)に設定されている。
又、図１０（ａ）に、反応性ガス制御バルブ８９ａのバルブ開閉タイミングを示す。同図に示すように、第１薄膜１２１と第３薄膜１２３と第５薄膜１２５とを成膜するに際しては、反応性ガス制御バルブ８９ａを閉じて、窒素ガスの供給を停止し、第２薄膜１２２と第４薄膜１２４とを成膜する際に開弁し、窒素ガスを真空チャンバ８１内に供給して、反応性スパッタリングを行う。
（製造プロセス）
次に、図１１を参照して遮光膜１２０の成形工程について説明する。先ず、ＴＦＴ基板１０を切り出す前の石英基板、ガラス基板等から成る大型基板１００を用意する。ここで、好ましくはＮ（窒素）等の不活性ガス雰囲気で約９００〜１３００℃での高温でアニール処理し、後に実施される高温プロセスで大型基板１００に生じる歪が少なくなるように前処理しておく。
次に、図１１を参照して遮光膜１２０の成形工程について説明する。先ず、ＴＦＴ基板１０を切り出す前の石英基板、ガラス基板等から成る大型基板１００を用意する。ここで、好ましくはＮ（窒素）等の不活性ガス雰囲気で約９００〜１３００℃での高温でアニール処理し、後に実施される高温プロセスで大型基板１００に生じる歪が少なくなるように前処理しておく。
次いで、遮光膜１２０の下地となる薄膜を大型基板１００に所定に堆積した後、この大型基板１００を、スパッタリング装置８０の真空チャンバ８１に設けられている基板ホルダ８２にセットする。尚、遮光膜１２０の下地となる薄膜としては、石英、シリコン以外に、層間絶縁膜等を形成する酸化膜（ＳｉＯ2）、ゲート電極等を形成するポリシリコン膜等、種々のものがある。
そして、スパッタリングを開始する。尚、スパッタリング条件は、上述したように、電力：2.5〜3Kw、Ａｒガス圧：0.1〜0.3Pa、真空チャンバ内温度：室温〜４００℃、流量：Ａｒ：Ｎ2＝２００：６０(sccm)に設定されている。
工程（１）：先ず、大型基板１００上に第１薄膜１２１を成膜する。真空チャンバ８１内にＡｒガスを導入し、ターゲット部８４に配設されているターゲット材の表面にプラズマを発生させる。この放電により発生したプラズマ中の電離ガス分子（イオン）でターゲット材の表面からＷ（タングステン）とＳｉ（シリコン）とからなる各スパッタ粒子を叩き出す。そして、叩き出されたスパッタ粒子が、ターゲット材に対向配設されている大型基板１００に付着されて、第１薄膜１２１が成膜される。
その際、図１０（ａ）に示すように、反応性ガス制御バルブ８９ａは閉じられているため、窒素ガスは真空チャンバ８１に供給されておらず、従って、第１薄膜１２１は、Ｗ（タングステン）とＳｉ（シリコン）との化合物となる。
工程（２）：第１薄膜１２１上に第２薄膜１２２を成膜する。図１０（ａ）に示すように、第２薄膜１２２を成膜するに際しては、反応性ガス制御バルブ８９ａを開き、真空チャンバ８１内に窒素ガスを供給する。すると、真空チャンバ８１のＡｒガス雰囲気中に、反応性ガスであるＮ2ガスが混入され、このＮ2ガスがＷ（タングステン）とＳｉ（シリコン）との化合物に化合して再反応する窒化膜が生成される。
工程（３）：第２薄膜１２２上に第３薄膜１２３を成膜する。図１０（ａ）に示すように、第３薄膜１２３を成膜するに際しては、反応性ガス制御バルブ８９ａを閉じ、真空チャンバ８１内への窒素ガスの供給を停止する。すると、真空チャンバ８１のＡｒガス雰囲気中のＮ2ガス量が減少し、従って、第３薄膜１２３はＷ（タングステン）とＳｉ（シリコン）との化合物で構成される。
工程（４）：第３薄膜１２３上に第４薄膜１２４を成膜する。図１０（ａ）に示すように、第４薄膜１２２を成膜するに際しては、反応性ガス制御バルブ８９ａを再び開き、真空チャンバ８１内に窒素ガスを供給して反応性スパッタリングを行う。その結果、第４薄膜１２４は、第２薄膜１２２と同様、Ｗ（タングステン）とＳｉ（シリコン）との化合物に化合して再反応する窒化膜となる。
工程（５）：第４薄膜１２４上に第５薄膜１２５を成膜する。図１０（ａ）に示すように、第５薄膜１２５を成膜するに際しては、反応性ガス制御バルブ８９ａを再度閉じ、真空チャンバ８１内への窒素ガスの供給を停止する。従って、第５薄膜１２５は、第３薄膜１２３と同様、Ｗ（タングステン）とＳｉ（シリコン）との化合物となる。
尚、スパッタリングによって成膜された各薄膜１２１〜１２５は、その殆どが未だ、シリサイド化されておらずアモルファス状態にある。
工程（６）：工程（５）で成膜した最上層の第５薄膜１２５に、フォトリソグラフィにより遮光膜１２０のパターンに対応するレジストマスクを形成し、このレジストマスクを介して、各薄膜１２１〜１２５をエッチングし、五層薄膜構造の遮光膜１２０を形成する。
工程（７）：遮光膜１２０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）ガスを用いて、ＮＳＧとしてＳｉＯ2からなる下地絶縁膜１２を形成する。
そして、ＮＳＧ形成後、既に６００〜９００℃に加熱した炉内に大型基板１００を投入してアニール処理を行う。その結果、第１、第３、第５の各薄膜１２１，１２３，１２５はＷＳｉ膜となり、又、第２、第４の各薄膜１２２，１２４はＷＳｉＮ（窒化タングステンシリサイド）膜となる。各薄膜１２１〜１２５がシリサイド化する際に、第１、第３、第５の各薄膜１２１，１２３，１２５には、熱歪みによる応力が発生する。一方、各薄膜１２１，１２３，１２５間に介装する第２、第４の薄膜１２２，１２４には窒素が添加されているため、多少の膨張或いは圧縮が可能となり、第２、第４の薄膜１２２，１２４の膨張或いは圧縮により、第１、第３、第５の各薄膜１２１，１２３，１２５に発生する応力が吸収される。
ところで、モル比でＷ：Ｓｉ＝１：２．７のターゲット材を用いてスパッタを行った場合、タングステンシリサイドは、ＷＳｉ2の状態で安定するため、成膜後のアニール処理により、ＷＳｉ2の多結晶構造となる。但し、モル比０．７の余剰Ｓｉは、膜中に残留するため、アイランド状のシリコンが散在したＷＳｉ2の膜となる。
ところで、遮光膜とＳｉ系のＳｉＯ2、ＳｉＮ（基板そのものであっても、絶縁膜であっても良い）等とが接する場合を考えると、その界面では、アニール処理により余剰のアイランド状のシリコンが界面から遮光膜外に吸い取られてしまう。すなわち、シリコン系化合物質に不安定な単独シリコンが吸い取られてより安定な化合物になろうとする現象が現れる。これにより、アイランド状のシリコンが逃げた後には空隙が散在することになり、タングステンシリサイドには、この空隙を解消させるような方向の応力、すなわち、収縮応力が働くことになる。
本形態では、予めＳｉを窒化して、単独のＳｉのアイランドが存在しない構成の薄膜を遮光膜中に介装することにより、上述した現象の発生を抑制すると言うメカニズムも備えている。
従って、アニール処理後も、下地絶縁膜１２にクラックが発生せず、製品の歩留まりが良くなる。
尚、各薄膜１２１〜１２５の総膜厚は従来のものと同一であるため、遮光性が損なわれることがないばかりか、他の膜との間で段差が生じることがない。
又、第２、第４の薄膜１２２，１２４に対する窒素添加率を可変させることで、下地絶縁膜１２との間に生じる応力をより一層低減させることができる。
工程（８）：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モノシランガス、ジシランガス等を用いた減圧ＣＶＤにより、アモルファスシリコン膜を成膜する。その後、窒素雰囲気中でアニール処理を施すことにより、ポリシリコン膜１３３を固相成長させる。
工程（９）：ポリシリコン膜１３に、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程等により所定にパターンニングして半導体層１ａを形成する。
その後、ＴＦＴ３０を構成する半導体層１ａと共に蓄積容量電極１ｆを熱酸化することにより熱酸化シリコン膜を形成し、更に、減圧ＣＶＤ法等により高温酸化シリコン膜（ＨＴＯ膜）や窒化シリコン膜を所定膜厚で堆積し、ＴＦＴ３０のゲート絶縁膜を含む絶縁膜２を形成する。尚、これ以降の製造工程は、従来と同様であるため説明を省略する。
このように、本形態では、遮光膜１２０を多層（五層）構造とし、第２薄膜１２２と第４薄膜１２４とをＷＳｉＮ膜としたので、アニール処理の際に各薄膜１２１〜１２５がシリサイド化されても、第２薄膜１２２と第４薄膜１２４の膨張或いは圧縮により、第１、第３、第５の各薄膜１２１，１２３，１２５に生じる応力が吸収されるため、各絶縁膜、及び半導体層にクラックを発生させることが無く、製品の歩留まりを高めることができる。しかも、第２薄膜１２２と第４薄膜１２４と対する窒素添加率を可変させることで、熱歪みの発生をより一層低減することができる。
又、１回のスパッタリングにおいて窒素ガスを間欠的に供給することで、遮光膜１２０を多層薄膜構造としたので、成膜工程に要する工数が増加されず、製品コストの高騰を抑制することができる。
尚、上述した形態における遮光膜１２０は、最下層の薄膜１２１ａと最上層の薄膜１２５ａとがコンタクトホールを介して電気的に接続されていても良い。又、遮光膜１２０は五層薄膜構造に限定されず、三層構造、或いは６槽構造以上の多層薄膜構造であっても良く、その際、奇数層或いは偶数層の薄膜に窒素を添加する。又、薄膜に窒素を添加すると抵抗値が高くなるため、遮光膜１２０と他の配線とをコンタクトする必要がある場合は、コンタクトされる最下層或いは最上層を、ＷＳｉ膜とする。従って、コンタクトを必要としない場合は、最下層或いは最上層をＷＳｉＮ膜としても良い。
又、本形態では、遮光膜１２０の上方に半導体層１ａが形成されている場合について、例示したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えばＴＦＴ３０の上方で、且つ、少なくともＴＦＴ３０を覆う遮光膜を多層薄膜構造としても良い。
又、本発明の電気光学装置は、液晶装置に限らず、ＥＬ(Electronic Luminescent)装置や電気泳動装置などであっても良い。又、上述した電気光学装置を具備した、高品位の画像表示が可能な、投射型表示装置、液晶テレビ、携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルなどの各種電子機器を用いると良い。
１０ ＴＦＴ基板、２０ 対向基板、４１ 層間絶縁膜、５０ 液晶、８０ スパッタリング装置、８１ 真空チャンバ、８２ 基板ホルダ、８４ ターゲット部、８９ 反応性ガス供給系、８９ａ 反応性ガス制御バルブ、１００ 大型基板、１２０ 遮光膜、１２１〜１２５，１２１ａ〜１２５ａ 薄膜
Claims (11)
- 基板上に、
遮光膜と、
上記遮光膜上に絶縁膜を介して積層された半導体層とを備え、
上記遮光膜は、添加材を含有しないシリサイド薄膜と該添加材を含有するシリサイド薄膜とを交互に配設した多層薄膜構造を有することを特徴とする電気光学装置。 - 上記遮光膜の最下層に形成された薄膜が上記添加材を含有しないシリサイド薄膜であることを特徴とする請求項１記載の電気光学装置。
- 上記遮光膜の最下層に形成された薄膜が上記添加材を含有するシリサイド薄膜であることを特徴とする請求項１記載の電気光学装置。
- 上記遮光膜の最上層に形成された薄膜が上記添加材を含有しないシリサイド薄膜であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の電気光学装置。
- 上記遮光膜の最上層に形成された薄膜が上記添加材を含有するシリサイド薄膜であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の電気光学装置。
- 上記添加材は窒素と窒素系化合物との少なくとも１つであることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の電気光学装置。
- 上記基板上に薄膜トランジスタが形成されており、上記遮光膜は該薄膜トランジスタの上方であって、少なくとも該薄膜トランジスタを覆うように形成されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の電気光学装置。
- チャンバ内にセットした基板に対し、少なくとも一種類の金属シリサイドをターゲット材としてスパッタリングにより遮光膜を成膜する工程と、
上記遮光膜上に絶縁膜を介して半導体層を積層する工程とを備え、
上記遮光膜を成膜する工程において、上記チャンバ内に添加材としての反応性ガスを間欠的に供給して、上記遮光膜内に上記添加材を含有しない薄膜と該添加材を含有する薄膜とを交互に成膜することを特徴とする電気光学装置の製造方法。 - 上記反応性ガスは窒素ガスと窒素含有ガスと窒素化合物含有ガスとの何れかであることを特徴とする請求項８記載の電気光学装置の製造方法。
- 請求項８或いは９記載の電気光学装置の製造方法にて成膜された上記遮光膜をパターニングした後、該遮光膜上に絶縁膜を形成し、その後アニール処理を施すことを特徴とする電気光学装置の製造方法。
- 請求項１〜７の何れか１項に記載の電気光学装置が搭載されていることを特徴とする電子機器。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP2004010515A JP4419577B2 (ja) | 2004-01-19 | 2004-01-19 | 電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び電子機器 |
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