JPH11212047A

JPH11212047A - 電子機器

Info

Publication number: JPH11212047A
Application number: JP10023998A
Authority: JP
Inventors: Yoshie Takano; 圭恵高野; Hisashi Otani; 久大谷
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1998-01-21
Filing date: 1998-01-21
Publication date: 1999-08-06
Also published as: US6201585B1

Abstract

(57)【要約】【課題】高品質な映像表示を実現する電子機器を提供
する。【解決手段】三枚のＬＣＤで構成された光学エンジン
を用いたプロジェクターにおいて、各ＬＣＤを構成する
ＴＦＴの活性層膜厚を、照射する光の波長に応じて最適
なものとする。波長の短い光ほど活性層膜厚を薄くする
様な構成とすることで迷光による光リーク電流の発生が
抑制され、クロストーク等の表示不良を問題のないレベ
ルにまで低減させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本願発明は薄膜トランジスタ
（以下、ＴＦＴと略記する）で回路構成して得られる液
晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤと略記する）を光学エン
ジン（光学システム）に含んだ電子機器の構成に関す
る。特に、透過型ＬＣＤを利用したプロジェクター等の
如き電子機器の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ガラス等の基板上に半導体薄膜
（代表的にはシリコン薄膜）を利用してＴＦＴを形成す
る技術が急速に進んでいる。そして、その様なＴＦＴを
スイッチング素子とする回路を構成し、液晶の光学変調
を行うアクティブマトリクス型ＬＣＤが次世代ディスプ
レイとして脚光を浴びている。

【０００３】アクティブマトリクス型ＬＣＤを表示媒体
として用いる電子機器として注目されるものの中に、透
過型または反射型プロジェクターがある。ここで三板式
透過型プロジェクターの基本的な光学エンジンの概要を
図３（Ａ）に示す。

【０００４】図３（Ａ）において、３０１はランプ光
源、３０２、３０３はそれぞれ赤色光、緑色光のみを反
射するダイクロイックミラー、３０４〜３０６は全反射
ミラー、３０７〜３０９はそれぞれＲ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青）に対応した透過型ＬＣＤ、３１０はダ
イクロイックプリズム、３１１は投射レンズである。

【０００５】まず、ランプ光源３０１から発した強光は
ダイクロイックミラー３０２でＲ成分光のみ反射され
る。Ｒ成分光は全反射ミラー３０６で向きを変え、Ｒに
対応するＬＣＤ３０７に入射する。

【０００６】また、Ｇに対応するダイクロイックミラー
３０３ではＧ成分光のみ反射され、Ｇに対応するＬＣＤ
３０８に入射する。

【０００７】そして、ダイクロイックミラー３０２、３
０３を透過したＢ成分光は全反射ミラー３０４、３０５
で反射されてＢに対応するＬＣＤ３０９に入射する。

【０００８】こうして、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する各液晶パ
ネル３０７〜３０９を透過して映像情報を含んだ光はダ
イクロイックプリズム３１０によって再び合成され、投
射レンズ３１１によってスクリーンに向けて投射され
る。

【０００９】次に、透過型ＬＣＤの断面構造の模式図を
図３（Ｂ）に示す。図３（Ｂ）において３１２、３１３
は画素ＴＦＴであり、上部から照射される映像情報を含
む光３１４はブラックマスク３１５、３１６によって遮
光される。

【００１０】半導体は光励起によってキャリア数が増加
するため、上述の様なブラックマスクによってＴＦＴの
活性層に直接光を当てない工夫が施される。ところが、
実際にはＴＦＴを形成する基板２００の厚さが 0.7〜1.
1mm 程度と厚いため、映像情報を含む光３１４の一部は
基板内で乱反射して迷光３１７、３１８を生じる。

【００１１】この迷光が活性層に到達することで光励起
によりキャリア数が増加する。このキャリア数の増加は
ＴＦＴがオフ状態にある時のリーク電流（オフ電流）と
なり、これが大きい場合には表示不良を招く原因となっ
てしまう。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本願発明は、上述の様
な迷光によって生じるリーク電流（以下、迷光リーク電
流と呼ぶ）を問題のないレベルにまで抑える様に構成さ
れた、高品質な映像表示を実現する電子機器を提供する
ことを課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本明細書で開示する発明
の構成は、三枚のＬＣＤを用いて構成された光学エンジ
ンを有する電子機器であって、前記三枚のＬＣＤのそれ
ぞれは複数のＴＦＴで構成される回路を有し、前記三枚
のＬＣＤのうち最も短い波長の光が照射されるＬＣＤ
は、他の二枚のＬＣＤに較べてＴＦＴの活性層膜厚が薄
いことを特徴とする。

【００１４】また、他の発明の構成は、三枚のＬＣＤを
用いて構成された光学エンジンを有する電子機器であっ
て、前記三枚のＬＣＤのそれぞれは複数のＴＦＴで構成
される回路を有し、前記三枚のＬＣＤは照射される光の
波長が短いものほど活性層膜厚が薄くなっていることを
特徴とする。

【００１５】また、他の発明の構成は、赤色表示用、緑
色表示用及び青色表示用の三枚のＬＣＤを用いて構成さ
れた光学エンジンを有する電子機器であって、前記三枚
のＬＣＤのそれぞれは複数のＴＦＴで構成される回路を
有し、前記三枚のＬＣＤのうち青色表示用ＬＣＤは、赤
色表示用ＬＣＤ及び緑色表示用ＬＣＤに較べてＴＦＴの
活性層膜厚が薄いことを特徴とする。

【００１６】なお、この構成において、前記青色表示用
ＬＣＤの活性層膜厚は30nm以下、前記緑色表示用ＬＣＤ
の活性層膜厚は50nm以下、前記赤色表示用ＬＣＤの活性
層膜厚は 100nm以下であることが好ましい。

【００１７】以上の様に、本願発明の構成の一つはＬＣ
Ｄに照射する照射光の波長に応じて最適な活性層膜厚と
することで迷光リーク電流を低減し、クロストークの如
き表示不良を問題としない画質を得ることを目的として
いる。

【００１８】また、同時に本願発明では照射光波長に対
して活性層膜厚を最適化するという構成を採用すること
で歩留りを大幅に向上させることができる。

【００１９】前述した様に、クロストークを発生させな
いためには活性層の膜厚を全て薄くしてしまえば良い。
しかしながら、活性層が薄すぎるとプロセスマージンが
狭くなるといった問題が生じる。

【００２０】例えば、活性層上の絶縁膜をエッチングす
る工程では、オーバーエッチングの際に活性層が僅かづ
つエッチングされるので、活性層が薄すぎると活性層ま
でも消失する可能性がある。即ち、膜厚が薄いことでプ
ロセス制御が難しくなり、結果的に歩留りの低下を招い
てしまう恐れがある。

【００２１】ところが、本願発明では少なくとも緑色と
赤色表示用のＬＣＤの活性層膜厚を厚くすることができ
るので、それらについては歩留り低下を抑えることがで
きる。即ち、薄い活性層が必要なＬＣＤのみ活性層を薄
くするといった構成により、三板式光学エンジンの総合
的な歩留りの低下を防ぐことができる。

【００２２】また、一方で、全く同じ構造のＬＣＤを三
枚使って光学エンジンを構成できれば単一プロセスで全
てのＬＣＤを製造できるので生産性が高いことは確かで
ある。その場合、同一のＬＣＤに対して同一光強度とな
る様に補正された赤色光、緑色光及び青色光を照射した
時、前記緑色光及び青色光を照射した際に測定されるＴ
ＦＴのオフ電流値が、赤色光を照射した際に測定される
オフ電流値の２倍以下となる様な活性層膜厚とすること
が必要である。

【００２３】次に、これら発明の構成の基礎となった実
験事実について、以下に詳細に述べることにする。

【００２４】

【本発明者らによる実験結果】本発明者らは、三板式透
過型プロジェクターの試作において特に青色表示用ＬＣ
Ｄにクロストークと呼ばれる表示不良が多発することに
注目した。このクロストークはオフ電流に起因する色ム
ラであり、活性層で発生する迷光リーク電流が大きく影
響している。即ち、同一条件で作製されたＬＣＤを用い
る場合、青色光を照射されるＬＣＤでは他より迷光リー
ク電流が多い。

【００２５】そこでＬＣＤへの照射光の波長依存性を調
べると同時に、波長を変えた時に活性層の膜厚によって
どの様に迷光リーク電流が変化するかを実験的に調べ
た。

【００２６】なお、実際に発生する迷光は照射される光
量の約0.1%以下と考えられるため、迷光リーク電流の値
は極めて小さい。その様な微電流は測定誤差の影響を受
けやすいので、以下に示す様な実験によって相対的に照
射光波長に対する迷光リーク電流の変化を推定した。

【００２７】まず、測定に用いるＴＦＴの活性層膜厚は
25nm、40nm、50nmの３種類とし、 L/W＝8/200 μｍ
（Ｌ：チャネル長、Ｗ：チャネル幅）のものを用いた。
チャネル幅を大きくしたのはチャネル形成領域の面積を
大きくしてできるだけ多くの迷光リーク電流を検出でき
る様にするためである。

【００２８】次に、クロストークの発生しない基準とな
るＬＣＤを設定した。本発明者らの経験では、活性層の
膜厚が40nmの画素ＴＦＴを用いたＬＣＤ（ただし各画素
に接続された補助容量は50〜100fF 程度）に緑色光を照
射した際には表示品位を極端に低下させる様なクロスト
ークは発生しない。そこでこれを基準のＬＣＤとして設
定した。

【００２９】次に、コールドライト光を緑色のカラーフ
ィルターに通し、分光された緑色光を直接上述のＴＦＴ
（ L/W＝8/200 μｍ）の活性層に対して照射した際のオ
フ電流（実質的には迷光リーク電流と言える）を測定し
た。

【００３０】なお、この実験で測定したオフ電流とは、
ドレイン電圧（ＶＤ）が14Ｖ、ゲイト電圧（ＶＧ）が-
4.5Ｖの時のドレイン電流である。その結果、この実験
条件で得られたオフ電流は、活性層の膜厚が25nmの時
0.8〜1.2 ×10^-9Ａ、40nmの時 1.2〜２×10^-9Ａ、50nm
の時 2.5〜４×10^-9Ａであった。

【００３１】ところが、活性層の膜厚が50nmの画素ＴＦ
Ｔを用いたＬＣＤに緑色光を照射した場合では場合によ
ってクロストークが観測された。即ち、上述の様な実験
条件でオフ電流が 2.5×10^-9Ａ以上となる様なＴＦＴで
はクロストークが発生する可能性が高いと予想される。

【００３２】この結果から考察すると、この様な実験条
件で得られるオフ電流が少なくとも３×10^-9Ａ以下（好
ましくは２×10^-9Ａ以下）のＴＦＴであれば、実際に画
素を構成してもクロストークは発生しないと考えられ
る。

【００３３】そこで、この値を今回の実験で用いるオフ
電流の基準とし、この値を超えるか否かでクロストーク
の発生する可能性を推定する。

【００３４】次に、コールドライト光を赤色、青色のそ
れぞれのカラーフィルターに通し、上述と同様の実験を
行って赤色光及び青色光に対する迷光リーク電流の波長
依存性を調べた。その結果を図１に示す。

【００３５】図１に示したグラフは横軸に照射光波長、
縦軸にオフ電流をプロットしたグラフであり、活性層膜
厚25nm、40nm、50nmのそれぞれについて示している。

【００３６】なお、図１に示すグラフで用いた赤色光と
青色光に対応する照射光には補正がかけられている。コ
ールドライト光をカラーフィルターで色分離した場合、
波長によって透過率が異なるため実験サンプルに照射さ
れる光強度に差がでてしまうからである。

【００３７】本発明者らは、コールドライト光を緑のカ
ラーフィルターに通して形成した緑色光の光強度を基準
とし、各カラーフィルターを用いて形成した赤色光と青
色光の光強度が緑色光の光強度と概略一致する様に補正
している。そのため、赤色光、緑色光及び青色光のそれ
ぞれのオフ電流値を比較することができる。

【００３８】図１において、波長484nm 付近のプロット
が青色光、波長538nm 付近のプロッットが緑色光、波長
620 nm付近のプロットが赤色光に相当する。なお、一つ
のプロットは10回測定の平均を示している。また、実際
の分光スペクトルはこの波長付近をピークとする分布を
示すが、ここでは簡単に代表的なピーク値でもってＲＧ
Ｂそれぞれの色光を判別する。

【００３９】このグラフから判ることは、まず活性層の
膜厚が25nmである場合、ＲＧＢの全てが先程基準として
設定した３×10^-9Ａを下回っている点である。即ち、活
性層の膜厚が少なくとも25nm以下であれば、ＲＧＢそれ
ぞれに対応したＬＣＤにおいてクロストークの発生は見
られない。

【００４０】ところが、活性層膜厚が40nmになると青色
光のみオフ電流が 5.1×10^-9Ａとなって基準値を超えて
しまう。即ち、活性層膜厚が40nmである画素ＴＦＴを用
いた青色対応のＬＣＤではクロストークの発生が問題と
なる。この事は実際に試作したＬＣＤに青色光を照射し
て確認されている。

【００４１】また、活性層膜厚が50nmとなると青色光照
射でオフ電流が約 9.4×10^-9Ａとなるだけでなく、緑色
光でも 3.8×10^-9Ａとなって基準値を超えてしまう。こ
の場合、どちらの色に対応するＬＣＤを作製してもクロ
ストークが発生すると予想される。実際の試作では青色
表示用ＬＣＤは勿論のこと、緑色表示用ＬＣＤでもクロ
ストークが観測された。

【００４２】また、図１に示したグラフのデータを横軸
を膜厚にしてプロットすると図２に示す様なグラフが得
られる。図２を見ると、赤色光は膜厚が変化してもオフ
電流が殆ど変化しないのに対し、青色光は膜厚変化と共
に指数関数的にオフ電流が増加することが判る。

【００４３】そして、このデータから基準となるオフ電
流値３×10^-9Ａ以下となる活性層膜厚を読み取ると、赤
色に対応するＬＣＤでは約 100nm以下（好ましくは90nm
以下）、緑色に対応するＬＣＤでは約50nm以下（好まし
くは45nm以下）、青色に対応するＬＣＤでは約30nm以下
（好ましくは25nm以下）となる。ただし、赤色に対応す
るＬＣＤの膜厚が外挿法により求めている。

【００４４】以上のことから、赤色に対応するＬＣＤに
使用できる活性層膜厚は約90nm以下、緑色に対応するＬ
ＣＤは約45nm以下、青色に対応するＬＣＤは25nm以下と
考えられ、それを満たせばクロストークを発生しないと
考えられる。

【００４５】ただし、実際のＬＣＤでは各画素に接続さ
れた補助容量の大きさが大きくなればクロストークの発
生率も小さくなるので、オフ電流の許容量も変化する。
即ち、実験で用いたデータは補助容量が50〜100fF 程度
の範囲での結果であって、上述の許容膜厚にも変化が現
れると予想される。

【００４６】以上の様に、クロストークを発生しない又
はクロストークが問題とならないＬＣＤを作製するため
には、表示回路を構成する画素ＴＦＴの活性層には照射
光波長に応じて適切な膜厚範囲が存在する。

【００４７】即ち、クロストークの原因となる迷光リー
ク電流を抑えるためには照射光（バックライト光）が短
波長側に近づくほど活性層膜厚を薄くすることが望まし
い。従って、赤色表示用ＬＣＤ、緑色表示用ＬＣＤ、青
色表示用ＬＣＤの順に許容される活性層膜厚は薄くなる
傾向にある。

【００４８】次に、三板式プロジェクタにおいて三枚の
ＬＣＤを全て同じＬＣＤで構成する場合を考える。この
時、最もプロセスマージンが高いと考えられる赤色光を
照射して得られたオフ電流値を１とした時、青色光及び
緑色光を照射して得られたオフ電流値と活性層膜厚との
関係は図１０に示す様なグラフになる。なお、オフ電流
値は上述の実験で得られた値を用いている。

【００４９】図２によれば赤、緑、青のどの色を照射し
てもクロストークを発生しない条件は活性層膜厚が30nm
以下（好ましくは25nm以下）の時である。それを踏まえ
て図１０を見ると、活性層膜厚が30nm以下となる範囲で
は、青色光を照射した時に生じるオフ電流値は 2.3倍以
下であり、緑色光を照射した時に生じるオフ電流値は赤
色光照射の場合とほぼ同等である。

【００５０】従って、活性層膜厚を全て同一とした場
合、クロストークの発生を抑えるには青色光及び緑色光
によるオフ電流値を、赤色光によるオフ電流値の２倍以
下（好ましくは 1.5倍以下）となる様に抑えれば良いこ
とが判る。

【００５１】即ち、ＬＣＤに対して同一光強度となる様
に補正された赤色光、緑色光及び青色光を照射した時、
緑色光及び青色光を照射した際に測定されるＴＦＴのオ
フ電流値が、赤色光を照射した際に測定されるオフ電流
値の２倍以下（好ましくは 1.5倍以下）となる様な活性
層膜厚であれば、表示品位を低下させる様なクロストー
クは発生しないと考えられる。

【００５２】

【発明の実施の形態】上記構成でなる本願発明につい
て、以下に示す実施例でもって詳細な説明を行うことと
する。

【００５３】

【実施例】〔実施例１〕本実施例では、本願発明を実施
するにあたって好適なＴＦＴ作製プロセスについて説明
を行う。具体的には、同一基板上に形成したＴＦＴでも
って画素マトリクス回路、ドライバー回路、ロジック回
路とを構成し、アクティブマトリクス型ＬＣＤを作製す
る例を示す。説明には図４〜６を用いる。

【００５４】まず、耐熱性の高い基板４０１を用意し、
その上に下地膜として 300nm厚の酸化珪素膜４０２を形
成する。基板としては石英基板、シリコン基板の他に、
歪点が７５０℃以上であれば結晶化ガラス（ガラスセラ
ミクスとも呼ばれる）等を利用することもできる。

【００５５】こうして絶縁表面を有する基板が準備でき
たら、減圧熱ＣＶＤ法により非晶質珪素膜１０３を形成
する。非晶質珪素膜１０３の膜厚は20〜100 nmの範囲で
設定すれば良いが、本願発明ではＲＧＢいずれのＬＣＤ
に用いるかで最適な膜厚を設定しなければならない。

【００５６】本実施例では青色表示用のＬＣＤとするた
めに活性層の最終膜厚が25nmとなる様に設定する。従っ
て、非晶質珪素膜１０３の成膜工程における設定膜厚は
50nmとする。なお、減圧熱ＣＶＤ法で形成した非晶質珪
素膜と同等の膜質が得られるのであればプラズマＣＶＤ
法を用いても良い。

【００５７】次に、非晶質珪素膜４０３上に 120nm厚の
酸化珪素膜でなるマスク絶縁膜４０４を形成する。マス
ク絶縁膜４０４にはパターニングによって開口部を設け
ておく。この開口部が後に触媒元素の添加領域となる。

【００５８】次に、特開平８−７８３２９号公報記載の
技術に従って結晶化を助長する触媒元素の添加工程を行
う。本実施例では触媒元素としてニッケルを選択し、重
量換算で10ppm のニッケルを含むニッケル酢酸塩をエタ
ノール溶液に溶かしたものをスピンコート法により塗布
する。

【００５９】こうして、マスク絶縁膜４０４の表面には
ニッケル含有層４０５が形成される。この時、ニッケル
はマスク絶縁膜４０４に設けられた開口部において非晶
質珪素膜４０３を接する様な状態となる。

【００６０】こうして図４（Ａ）の状態が得られたら、
450 ℃１時間程度の水素出しの後、不活性雰囲気、水素
雰囲気または酸素雰囲気において 500〜700 ℃（代表的
には550〜650 ℃、好ましくは570 ℃）の温度で４〜24
時間の加熱処理を加えて非晶質珪素膜４０３の結晶化を
行う。本実施例では 570℃14時間の加熱処理を行い、結
晶化を進行させる。（図４（Ｂ））

【００６１】この時、非晶質珪素膜４０３の結晶化はニ
ッケルを添加した領域（ニッケル添加領域）４０６で発
生した核から優先的に進行し、基板４０１の基板面に対
してほぼ平行に成長した結晶領域（横成長領域）４０７
が形成される。横成長領域４０７は比較的揃った状態で
個々の結晶粒が集合しているため、全体的な結晶性に優
れるという利点がある。

【００６２】結晶化工程が終了したら、そのままマスク
絶縁膜４０４をマスクとして活用してＰ（リン）を添加
する。リンは添加領域に 1×10¹⁹〜 1×10²¹atoms/cm³
の濃度（ニッケルの約10倍）で含まれる様に添加するこ
とが好ましい。

【００６３】そして、リン添加領域４０８を形成した
後、 500〜800 ℃（好ましくは 600〜650 ℃）で２〜24
時間（好ましくは 8〜15時間）の加熱処理を行い、横成
長領域中のニッケルをリン添加領域４０８へと移動させ
る（移動方向は矢印で示す。）こうしてニッケルが 5×
10¹⁷atoms/cm³ 以下（好ましくは 2×10¹⁷atoms/cm³ 以
下）にまで低減された横成長領域４０９が得られる。
（図４（Ｃ））

【００６４】こうしてニッケルのゲッタリング工程が終
了したら、マスク絶縁膜４０４を除去した後、横成長領
域４０９のみを利用して活性層４１０〜４１２を形成す
る。この時、ニッケルをゲッタリングした領域４０８は
完全に除去してしまうことが望ましい。こうすることで
ニッケルが再び活性層内へと逆拡散することを防ぐこと
ができる。（図４（Ｄ））

【００６５】次に、活性層４１０〜４１２を覆う様にし
てプラズマＣＶＤ法または減圧熱ＣＶＤ法により絶縁性
珪素膜でなるゲイト絶縁膜４１３を形成する。このゲイ
ト絶縁膜４１３の膜厚は50〜150 nmとすれば良い。

【００６６】そして、ゲイト絶縁膜４１３を形成した
後、酸化性雰囲気において 800〜1100℃（好ましくは 9
50〜1050℃）で加熱処理を行い、活性層４１０〜４１２
とゲイト絶縁膜４１３の界面に熱酸化膜（図示せず）を
形成する。

【００６７】なお、酸化性雰囲気はドライＯ₂ 雰囲気、
ウェットＯ₂ 雰囲気又はハロゲン元素（代表的には塩化
水素）を含む雰囲気とすれば良い。ハロゲン元素を含ま
せた場合、活性層上の絶縁膜が薄ければハロゲン元素に
よるニッケルのゲッタリング効果も期待できる。

【００６８】また、熱酸化工程の温度と時間はどれだけ
の熱酸化膜を形成するかとスループットを鑑みて最適な
条件を決定すれば良い。本実施例では50nmの熱酸化膜を
形成する条件（ 950℃30min ）とする。また、同時に25
nmの活性層が減り、最終的に活性層の膜厚は25nmとな
る。（図４（Ｅ））

【００６９】ここまでのプロセスは本発明者らが開発し
たスーパーポリシリコンＴＦＴを作製するために必要な
プロセスの一実施例であり、触媒元素を用いた固相成
長工程、触媒元素のゲッタリング工程、活性層の熱
酸化工程、が重要な構成要素となっている。この様な構
成を満たすプロセスとして、特開平9-312260号公報記載
の技術を用いることも可能である。

【００７０】また、このプロセスが本願発明を実施する
にあたって好適である理由は、結晶性の高い活性層を極
めて極薄膜として得られるからである。

【００７１】通常、ＬＣＤの作製にはレーザー結晶化で
得られるポリシリコン（低温ポリシリコンと呼ばれる）
や高温固相成長で得られるポリシリコン（高温ポリシリ
コンと呼ばれる）が利用されている。

【００７２】しかしながら、レーザー結晶化ではリッジ
と呼ばれる膜表面の凹凸やアブレーションの問題がある
ため、25nm以下のポリシリコン薄膜を形成することは非
常に困難である。

【００７３】また、高温固相成長は80〜100 nm程度の比
較的厚い非晶質珪素膜を結晶化したものでないと良好な
結晶性が得られず、25nm以下という極薄膜を得るには60
nm以上ものポリシリコン膜を熱酸化工程等で減らさなけ
ればならない。

【００７４】即ち、結晶性が高く且つ極めて薄いポリシ
リコン膜をレーザー結晶化や高温固相成長で得ること
は、制御性や生産性の問題から困難である。

【００７５】一方、本実施例のプロセスは50nm程度の非
晶質珪素膜を触媒を用いた固相成長で結晶化させるので
アブレーションやリッジ等の問題なく結晶性の高いポリ
シリコン薄膜を形成できる。そして、容易に熱酸化工程
を利用して25nm以下の膜厚とすることができるので生産
性も高い。

【００７６】以上の様に、本実施例で利用しているプロ
セスは30nm以下（好ましくは25nm以下）といった様な極
めて薄いポリシリコン膜を形成するには好適である。従
って、本願発明の様に「青色表示用ＬＣＤに25nm以下の
膜厚の活性層を用いる」といった構成には本実施例に示
したプロセスを用いることが望ましい。

【００７７】勿論、良好な結晶性を維持したまま極薄い
ポリシリコン膜を形成することができるのであれば、本
願発明で用いるＬＣＤを作製するにあたって公知の手段
を利用しても構わない。

【００７８】以上の様にしてゲイト絶縁膜の形成が終了
したら、導電性を呈する結晶性珪素膜でなるゲイト電極
４１４〜４１６を形成する。本実施例ではＮ型を呈する
不純物（リン）を含む結晶性珪素膜（膜厚は 200〜300
nm）を用いる。（図５（Ａ））

【００７９】ゲイト電極４１４〜４１６を形成したら、
ゲイト電極４１４〜４１６をマスクとしてドライエッチ
ング法によりゲイト絶縁膜４１３をエッチングする。本
実施例では酸化珪素膜をエッチングするためにＣＨＦ₃
ガスを用いる。

【００８０】この工程によりゲイト電極（及びゲイト配
線）の直下のみにゲイト絶縁膜が残存する状態となる。
勿論、ゲイト電極の下に残った部分が実際にゲイト絶縁
膜として機能する部分である。

【００８１】次に、Ｐチャネル型ＴＦＴ（ＰＴＦＴ）と
なる領域をレジストマスク４１７で隠し、Ｎ型を付与す
る不純物（本実施例ではリン）を添加する。この時形成
される低濃度不純物領域４１８、４１９の一部は後にＬ
ＤＤ（Lightly Doped Drain）領域となるので、 1×10
¹⁷〜 5×10¹⁸atoms/cm³ の濃度でリンを添加しておく。
（図５（Ｂ））

【００８２】次に、レジストマスク４１７を除去した
後、Ｎチャネル型ＴＦＴ（ＮＴＦＴ）となる領域をレジ
ストマスク４２０で隠し、Ｐ型を付与する不純物（本実
施例ではボロン）を添加する。この時も、リンの場合と
同様に低濃度不純物領域４２１を形成する。（図４
（Ｃ））

【００８３】こうして図４（Ｃ）の状態が得られたら、
レジストマスク４２０を除去した後、エッチバック法を
用いてサイドウォール４２２〜４２４を形成する。本実
施例ではサイドウォール４２２〜４２４を窒化珪素膜を
用いて構成する。他にも酸化珪素膜や酸化窒化珪素膜を
用いても良い。（図４（Ｄ））

【００８４】こうしてサイドウォール４２２〜４２４を
形成したら、再びＰＴＦＴとなる領域をレジストマスク
４２５で隠し、リンを添加する。この時は先程の添加工
程よりもドーズ量を高くする。

【００８５】このリンの添加工程によりＣＭＯＳ回路を
構成するＮＴＦＴのソース領域４２６、ドレイン領域４
２７、低濃度不純物領域（ＬＤＤ領域）４２８、チャネ
ル形成領域４２９が画定する。また、画素マトリクス回
路を構成するＮＴＦＴのソース領域４３０、ドレイン領
域４３１、低濃度不純物領域（ＬＤＤ領域）４３２、チ
ャネル形成領域４３３が画定する。（図６（Ａ））

【００８６】次に、レジストマスク４２５を除去した
後、レジストマスク４３４でＮＴＦＴとなる領域を隠
し、ボロンを先程よりも高いドーズ量で添加する。この
ボロンの添加工程によりＣＭＯＳ回路を構成するＰＴＦ
Ｔのソース領域４３５、ドレイン領域４３６、低濃度不
純物領域（ＬＤＤ領域）４３７、チャネル形成領域４３
８が画定する。（図６（Ｂ））

【００８７】以上の様にして、活性層への不純物の添加
工程が終了したら、ファーネスアニール、レーザーアニ
ールまたはランプアニールによって熱処理を行い、添加
した不純物の活性化を行う。また、この時、不純物の添
加時に活性層が受けた損傷も回復される。

【００８８】次に、25nm厚の窒化珪素膜と 900nm厚の酸
化珪素膜との積層膜からなる第１の層間絶縁膜４３９を
形成する。そして、Ti/Al/Ti（膜厚は順に100/500/100
nm）からなる積層膜で構成されるソース電極４４０〜４
４２、ドレイン電極４４３、４４４を形成する。

【００８９】次に、50nm厚の窒化珪素膜４４５、20nm厚
の酸化珪素膜（図示せず）、１μｍ厚のポリイミド膜４
４６の積層構造からなる第２の層間絶縁膜を形成する。
なお、ポリイミド以外にもアクリル、ポリアミド等の他
の有機性樹脂膜を用いることができる。また、この場合
の20nm厚の酸化珪素膜はポリイミド膜４４６をドライエ
ッチングする際のエッチングストッパーとして機能す
る。

【００９０】第２の層間絶縁膜を形成したら、後に補助
容量を形成する領域においてポリイミド膜４４６をエッ
チングして開口部を設ける。この時、開口部の底部には
窒化珪素膜４４５のみ残すか、窒化珪素膜４４５と酸化
珪素膜（図示せず）を残すかのいずれかの状態とする。

【００９１】そして、300 nm厚のチタン膜を成膜し、パ
ターニングによりブラックマスク４４７を形成する。こ
のブラックマスク４４７は画素マトリクス回路上におい
て、ＴＦＴや配線部など遮光を要する部分に配置され
る。

【００９２】この時、前述の開口部では画素マトリクス
回路のドレイン電極４４４とブラックマスク４４７とが
窒化珪素膜４４５（又は窒化珪素膜と酸化珪素膜との積
層膜）を挟んで近接した状態となる。本実施例ではブラ
ックマスク４４７を固定電位に保持して、ドレイン電極
４４４を下部電極、ブラックマスク４４７を上部電極と
する補助容量４４８を構成する。この場合、誘電体が非
常に薄く比誘電率が高いため、大きな容量を確保するこ
とが可能である。

【００９３】こうしてブラックマスク４４７及び補助容
量４４８を形成したら、１μｍ厚のポリイミド膜を形成
して第３の層間絶縁膜４４９とする。そして、コンタク
トホールを形成して透明導電膜（代表的にはＩＴＯ）で
構成される画素電極４５０を120nmの厚さに形成する。

【００９４】最後に、水素雰囲気中で 350℃２時間程度
の加熱処理を行い、素子全体の水素化を行う。こうして
図６（Ｃ）に示す様なアクティブマトリクス基板が完成
する。後は、公知のセル組み工程によって対向基板との
間に液晶層を挟持すればアクティブマトリクス型ＬＣＤ
（透過型）が完成する。

【００９５】本願発明の重要の構成は、ＲＧＢの波長に
よって対応するＬＣＤの活性層膜厚を最適化することに
ある。従って、アクティブマトリクス基板の構造は本実
施例に限定されず、あらゆる構造とすることができる。

【００９６】また、本実施例では青色を照射するＬＣＤ
に対応して活性層の膜厚を25nmという様に薄く設定した
が、緑色表示用ならば40nm、赤色表示用ならば50nmとい
った様に異なる活性層膜厚のＬＣＤを用意し、それらを
組み合わせて映像表示用の光学エンジンを構成すれば良
い。

【００９７】以上の様に、照射光波長に対して活性層膜
厚を最適化するという構成を採用することで歩留りを大
幅に向上させることができる。

【００９８】前述した様に、クロストークを発生させな
いためには活性層の膜厚を全て薄くしてしまえば良い。
しかしながら、薄い活性層を形成するとプロセスマージ
ンが狭くなるといった問題が生じる。

【００９９】例えば、ゲイト絶縁膜をドライエッチング
する工程ではオーバーエッチングの間は活性層が僅かづ
つエッチングされていくので、活性層が薄すぎると活性
層までも消失する可能性がある。また、ソース・ドレイ
ン電極を形成する際にもオーバーエッチングによってソ
ース・ドレイン領域が消失する可能性がある。

【０１００】ところが、本願発明では少なくとも緑色と
赤色表示用のＬＣＤの活性層膜厚を厚くすることができ
るので、それらについては歩留り低下を抑えることがで
きる。即ち、三板式光学エンジンの総合的な歩留りを向
上させることができる。

【０１０１】〔実施例２〕実施例１に示したプロセスを
用いて作製された液晶モジュールの外観を図７に示す。
図７において、７０１は基板、７０２は下地となる絶縁
性珪素膜であり、その上に本願発明の作製工程に従って
作製された半導体膜でもって複数のＴＦＴが形成されて
いる。

【０１０２】これらのＴＦＴは基板上に画素マトリクス
回路７０３、ゲイト側駆動回路７０４、ソース側駆動回
路７０５、ロジック回路７０６を構成する。その様なア
クティブマトリクス基板に対して対向基板７０７が貼り
合わされる。アクティブマトリクス基板と対向基板７０
７との間には液晶層（図示せず）が挟持される。

【０１０３】また、図７に示す構成では、アクティブマ
トリクス基板の側面と対向基板の側面とをある一辺を除
いて全て揃えることが望ましい。こうすることで大型基
板からの多面取り数を効率良く増やすことができる。

【０１０４】また、その一辺では、対向基板の一部を除
去してアクティブマトリクス基板の一部を露出させ、そ
こにＦＰＣ（フレキシブル・プリント・サーキット）７
０８を取り付ける。ここには必要に応じてＩＣチップ
（単結晶シリコン上に形成されたMOSFETで構成される半
導体回路）を搭載しても構わない。

【０１０５】本願発明で利用する半導体薄膜を活性層と
したＴＦＴは極めて高い動作速度を有しているため、数
百ＭＨｚ〜数ＧＨｚの高周波数で駆動する信号処理回路
を画素マトリクス回路と同一の基板上に一体形成するこ
とが可能である。即ち、図７に示す液晶モジュールはシ
ステム・オン・パネルを具現化したものである。

【０１０６】〔実施例３〕実施例１、２は透過型ＬＣＤ
を例にとって説明したが、本願発明の構成は反射型ＬＣ
Ｄを用いた電子機器に対しても適用可能である。

【０１０７】ただし、反射型ＬＣＤでは照射光の殆どが
表面電極（画素電極）で反射されてしまうため迷光リー
ク電流はさほど問題とならない。従って、本願発明を利
用しても透過型ほど顕著な効果となって現れない。

【０１０８】〔実施例４〕本実施例では、本願発明の構
成で作製された光学エンジンをセットに組み込んだプロ
ジェクションＴＶの外観図を示す。本実施例で示すのは
一般的にはリア型プロジェクションとも呼ばれるタイプ
である。なお、図８（Ａ）は側面図であり、内部構造を
簡略化して示している。また、図８（Ｂ）は斜め上方か
ら見た図である。

【０１０９】図８（Ａ）、（Ｂ）において、８０１は本
体、８０２は光学エンジン、８０３はリフレクター、８
０４はスクリーンである。実際にはその他の光学系が加
わって複雑な構成となるが、本実施例では概略の構成の
みを示すこととする。

【０１１０】光学エンジン８０２は赤、緑、青と波長が
短くなるにつれてＴＦＴの活性層膜厚を薄くしてある。
また、光学エンジン８０２の内部に組み込まれる液晶モ
ジュールは実施例３に示した様な外観のＬＣＤで構成さ
れる。

【０１１１】〔実施例５〕本実施例では、実施例４とは
異なる構成のプロジェクションＴＶを示す。本実施例で
示すのは一般的にはフロント型プロジェクションとも呼
ばれるタイプである。

【０１１２】フロント型プロジェクションＴＶの簡略化
した構成図を図９に示す。図９において、９０１はプロ
ジェクション装置本体、９０２は投射レンズ、９０３は
スクリーンである。

【０１１３】装置本体９０１の内部には、本願発明の構
成で作製された光学エンジンが搭載されており、投射レ
ンズ９０２から映像情報を含む光がスクリーン９０３上
に投射される構成である。

【０１１４】フロント型プロジェクションＴＶの最大の
特徴は映像が大画面スクリーンに映し出されるというこ
とで、会議やプレゼンテーション用のアプリケーション
として需要が高い。なお、スクリーンは１００インチ
型、２００インチ型といったものがよく用いられる。

【０１１５】

【発明の効果】本願発明を用いることで歩留りの低下を
防ぎつつクロストーク等の表示不良を防止したＬＣＤが
得られ、その様なＬＣＤを表示ディスプレイとして利用
した電子機器（代表的にはプロジェクター）を実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】照射光波長とオフ電流の関係を示す図。

【図２】活性層膜厚とオフ電流の関係を示す図。

【図３】透過型光学エンジンの構成を示す図。

【図４】透過型ＬＣＤの作製工程を示す図。

【図５】透過型ＬＣＤの作製工程を示す図。

【図６】透過型ＬＣＤの作製工程を示す図。

【図７】透過型ＬＣＤの外観を示す図。

【図８】リア型プロジェクターの構成を示す図。

【図９】フロント型プロジェクターの構成を示す
図。

【図１０】赤色光照射時のオフ電流に対する青色光照
射時及び緑色光照射時のオフ電流の比と活性層膜厚との
関係を示す図。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】三枚のＬＣＤを用いて構成された光学エン
ジンを有する電子機器であって、前記三枚のＬＣＤのそれぞれは複数のＴＦＴで構成され
る回路を有し、前記三枚のＬＣＤのうち最も短い波長の光が照射される
ＬＣＤは、他の二枚のＬＣＤに較べてＴＦＴの活性層膜
厚が薄いことを特徴とする電子機器。
【請求項２】三枚のＬＣＤを用いて構成された光学エン
ジンを有する電子機器であって、前記三枚のＬＣＤのそれぞれは複数のＴＦＴで構成され
る回路を有し、前記三枚のＬＣＤは照射される光の波長が短いものほど
活性層膜厚が薄くなっていることを特徴とする電子機
器。
【請求項３】赤色表示用、緑色表示用及び青色表示用の
三枚のＬＣＤを用いて構成された光学エンジンを有する
電子機器であって、前記三枚のＬＣＤのそれぞれは複数のＴＦＴで構成され
る回路を有し、前記三枚のＬＣＤのうち青色表示用ＬＣＤは、赤色表示
用ＬＣＤ及び緑色表示用ＬＣＤに較べてＴＦＴの活性層
膜厚が薄いことを特徴とする電子機器。
【請求項４】請求項３において、前記青色表示用ＬＣＤ
の活性層膜厚は30nm以下、前記緑色表示用ＬＣＤの活性
層膜厚は50nm以下、前記赤色表示用ＬＣＤの活性層膜厚
は 100nm以下であることを特徴とする電子機器。
【請求項５】複数のＴＦＴでなる回路を有するＬＣＤを
用いて構成された光学エンジンを有する電子機器であっ
て、前記ＬＣＤに対して同一光強度となる様に補正された赤
色光、緑色光及び青色光を照射した時、前記緑色光及び
青色光を照射した際に測定されるＴＦＴのオフ電流値
は、赤色光を照射した際に測定されるオフ電流値の２倍
以下であることを特徴とする電子機器。
【請求項６】請求項５において、前記ＴＦＴの活性層膜
厚は30nm以下であることを特徴とする電子機器。