JP3767204B2

JP3767204B2 - 電気光学装置

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Publication number: JP3767204B2
Application number: JP27035198A
Authority: JP
Inventors: 研一高原
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-09-24
Filing date: 1998-09-24
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2018-09-24
Also published as: JP2000098408A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜トランジスタの半導体層を遮光するための遮光膜と定電位配線とがコンタクトホールを介して互いに接続された電気光学装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気光学装置がプロジェクタ等にライトバルブとして用いられる場合には一般に、液晶等の電気光学物質層を挟んでＴＦＴアレイ基板に対向配置される対向基板の側から投射光が入射される。ここで、投射光が画素部のＴＦＴのａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）膜やｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）膜等からなる半導体層のチャネル領域に入射すると、このチャネル領域において光電変換効果により光電流が発生してしまい、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のトランジスタ特性が劣化する。このため、対向基板には、各ＴＦＴに夫々対向する位置に、Ｃｒ（クロム）などの金属材料や樹脂ブラックなどからブラックマトリクス或いはブラックマスクと呼ばれる遮光膜が形成されるのが一般的である。この遮光膜は、各画素開口領域を規定することにより、ＴＦＴの半導体層に対する遮光の他に、コントラストの向上、色材の混色防止などの機能を果たしている。
【０００３】
更に、この種の電気光学装置においては、特にトップゲート構造（即ち、ＴＦＴアレイ基板上においてゲート電極がチャネルの上側に設けられた構造）を採る正スタガ型又はコプレナー型のａ−Ｓｉ又はｐ−ＳｉＴＦＴを用いる場合には、投射光の一部が電気光学物質プロジェクタ内の投射光学系により戻り光として、ＴＦＴアレイ基板の側からＴＦＴのチャネル領域に入射するのを防ぐ必要がある。同様に、投射光が通過する際のＴＦＴアレイ基板の表面からの反射光や、更にカラー用に複数の電気光学装置を組み合わせて使用する場合の他の電気光学装置から出射した後に投射光学系を突き抜けてくる投射光の一部が、戻り光としてＴＦＴアレイ基板の側からＴＦＴのチャネル領域に入射するのを防ぐ必要もある。このために、特開平９−１２７４９７号公報、特公平３−５２６１１号公報、特開平３−１２５１２３号公報、特開平８−１７１１０１号公報等では、石英基板等からなるＴＦＴアレイ基板上においてＴＦＴに対向する位置（即ち、ＴＦＴの下側）にも、例えば不透明な高融点金属から遮光膜を形成した電気光学装置を提案している。
【０００４】
後者の遮光膜は基板と、その基板上の各画素に設けられたＴＦＴの半導体層との間に配置されるとともに、例えば画像表示領域の外側で定電位配線に接続される。遮光膜を定電位配線に接続する部分はＴＦＴと同時に作り込まれる都合上、複数の絶縁膜を貫通するコンタクトホールを介して遮光膜と定電位配線とが接続される構成が採られる場合がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、遮光膜に用いられる材質と絶縁層に用いられる材質の相違等に起因して発生する内部応力により、コンタクトホールの周囲で絶縁膜にクラックが発生する場合がある。
【０００６】
本発明は、複数の絶縁層を貫通するコンタクトホールを介して遮光膜と定電位配線とを接続しても、絶縁層に損傷を生じさせることのない電気光学装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気光学装置は上記課題を解決するために、電気光学物質が封入される一対の基板のうちの一方の基板上に、複数の画素電極と、前記複数の画素電極を夫々駆動する複数の薄膜トランジスタと、前記複数の薄膜トランジスタに夫々接続されており相交差する複数のデータ線および複数の走査線と、前記複数の薄膜トランジスタを構成する半導体層の少なくともチャネル領域を前記一方の基板の側から見て夫々覆う位置に設けられた遮光膜と、前記遮光膜とコンタクトホールを介して接続される定電位配線と、を備える電気光学装置において、前記定電位配線を構成する層と前記遮光膜との間に位置する第１の絶縁層および第２の絶縁層と、前記第１の絶縁層および第２の絶縁層の間に設けられた半導体層とを備え、前記コンタクトホールは前記第１の絶縁層、前記第２の絶縁層および前記半導体層を貫通して形成されている。
【０００８】
本発明の電気光学装置によれば、第１の絶縁層および第２の絶縁層の間に設けられた半導体層によって内部応力が緩和されるため、第１および第２の絶縁層を貫通するコンタクトホールを介して遮光膜と定電位配線とを接続しても、第１および第２の絶縁層にクラック等の損傷を生じさせるおそれがない。
【０００９】
本発明の電気光学装置の一態様では、前記半導体層はポリシリコン層である。
【００１０】
この態様によれば、第１の絶縁層および第２の絶縁層の間に設けられたポリシリコン層によって内部応力が緩和されるため、第１および第２の絶縁層を貫通するコンタクトホールを介して遮光膜と定電位配線とを接続しても、第１および第２の絶縁層にクラック等の損傷を生じさせるおそれがない。
【００１１】
本発明の電気光学装置の一態様では、前記第１の絶縁膜は、前記画素ごとに設けられたスイッチング素子の半導体層と前記遮光膜との間に配置される絶縁膜である。
【００１２】
本発明の電気光学装置の一態様では、前記第２の絶縁膜は、前記画素ごとに設けられたスイッチング素子を構成する層と前記スイッチング素子から引き出される配線との間に配置される絶縁膜である。
【００１３】
本発明の電気光学装置の一態様では、前記半導体層は前記画素ごとに設けられたスイッチング素子を構成する層である。
【００１４】
本発明の電気光学装置の製造方法は上記課題を解決するために、電気光学物質が封入される一対の基板のうちの一方の基板上に複数の画素電極と、前記複数の画素電極を夫々駆動する複数の薄膜トランジスタと、前記複数の薄膜トランジスタに夫々接続されており相交差する複数のデータ線および複数の走査線と、前記複数の薄膜トランジスタを構成する半導体層の少なくともチャネル領域を前記一方の基板の側から見て夫々覆う位置に設けられた遮光膜と、前記遮光膜とコンタクトホールを介して接続される定電位配線とを備える電気光学装置の製造方法において、前記遮光膜と前記定電位配線を構成する層との間に位置する第１の絶縁層を形成する工程と、前記第１の絶縁層と前記定電位配線を構成する層との間に位置する半導体層を形成する工程と、前記半導体層と前記定電位配線を構成する層との間に位置する第２の絶縁層を形成する工程と、前記第１の絶縁層、前記半導体層および前記第２の絶縁層を貫通する前記コンタクトホールを形成する工程とを備える。
【００１５】
本発明の電気光学装置の製造方法によれば、第１の絶縁層および第２の絶縁層の間に設けられた半導体層によって内部応力が緩和されるため、第１および第２の絶縁層を貫通するコンタクトホールを介して遮光膜と定電位配線とを接続しても、第１および第２の絶縁層にクラック等の損傷を生じさせるおそれがない。
【００１６】
本発明の電気光学装置の製造方法の一態様では、前記半導体層はポリシリコン層である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
本発明による電気光学装置の第１実施形態の構成及び動作について、図１から図３を参照して説明する。図１は、電気光学装置の画面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る。
【００１９】
図１において、本実施の形態による電気光学装置の画面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は、画素電極９aを制御するためのＴＦＴ３０がマトリクス状に複数形成されており、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を介して電気光学物質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。電気光学物質は、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。ノーマリーホワイトモードであれば、印加された電圧に応じて入射光がこの電気光学物質部分を通過不可能とされ、ノーマリーブラックモードであれば、印加された電圧に応じて入射光がこの電気光学物質部分を通過可能とされ、全体として電気光学装置からは画像信号に応じたコントラストを持つ光が出射する。ここで、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極９ａと対向電極との間に形成される電気光学物質容量と並列に蓄積容量７０を付加する。例えば、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３桁も長い時間だけ蓄積容量７０により保持される。これにより、保持特性は更に改善され、コントラスト比の高い電気光学装置が実現できる。
【００２０】
次に、電気光学装置の画像表示領域内における画素部の構成について図２及び図３を参照して説明する。図２は、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。
【００２１】
図２において、電気光学装置の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の半導体層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、コンタクトホール８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のうち後述のチャネル領域（図中右下りの斜線の領域）に対向するように走査線３ａが配置されている。そして、図中右上がりの斜線で示した領域に画素部における第１遮光膜１１ａが設けられている。即ち第１遮光膜１１ａは、画素部において、半導体層１ａのチャネル領域を含むＴＦＴをＴＦＴアレイ基板の側から見て各々覆う位置に設けられている。尚、第１遮光膜１１ａは、半導体層１ａのチャネル領域を覆えば、画素ＴＦＴにおける光リークの防止機能は発揮されるが、第１遮光膜１１ａを定電位にするための配線機能を持たせるためや画素部の開口領域（即ち、光が透過する領域）を規定するため等の理由から、本実施の形態では特に、第１遮光膜１１ａは、走査線３ａに沿って縞状に設けられている。
【００２２】
図３に示すように、電気光学装置は、透明な一方の基板の一例を構成するＴＦＴアレイ基板１０と、これに対向配置される透明な他方の基板の一例を構成する対向基板２０とを備えている。ＴＦＴアレイ基板１０は、例えば石英基板からなり、対向基板２０は、例えばガラス基板や石英基板からなる。ＴＦＴアレイ基板１０には、画素電極９ａが設けられており、その上側には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜１６が設けられている。画素電極９ａは例えば、ＩＴＯ膜（インジウム・ティン・オキサイド膜）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。
【００２３】
ＴＦＴアレイ基板１０には、図３に示すように、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。
【００２４】
他方、対向基板２０には、その全面に渡って対向電極（共通電極）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。
【００２５】
対向基板２０には、更に図３に示すように、各画素の開口領域以外の領域に第２遮光膜２３が設けられている。このため、対向基板２０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ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）領域１ｂ及び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、色材の混色防止などの機能を有する。
【００２６】
このように構成され、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１０と対向基板２０との間には、後述のシール材５２（図１１および図１２）により囲まれた空間に液晶等の電気光学物質が封入され、電気光学物質層５０が形成される。電気光学物質層５０は、画素電極９ａからの電界が印加されていない状態で配向膜１６及び２２（図３参照）により所定の配向状態を採る。電気光学物質層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。シール材５２は、二つの基板１０及び２０をそれらの周辺で貼り合わせるための、例えば光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂からなる接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするためのグラスファイバー或いはガラスビーズ等のスペーサが混入されている。
【００２７】
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１０と各画素スイッチング用ＴＦＴ３０との間には、第１遮光膜１１ａが各々設けられている。第１遮光膜１１ａは、好ましくは不透明な高融点金属であるＴｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｐｄ及びＳｉ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１０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１０の側からの戻り光等が画素スイッチング用ＴＦＴ３０のチャネル領域１ａ’やＬＤＤ領域１ｂ、１ｃに入射する事態を未然に防ぐことができ、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。
【００２８】
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、第１層間絶縁膜１２が設けられている。第１層間絶縁膜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、第１層間絶縁膜１２は、ＴＦＴアレイ基板１０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１０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。第１層間絶縁膜１２は、例えば、ＮＳＧ（ノンドープトシリケートガラス）、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。第１層間絶縁膜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。
【００２９】
本実施の形態では、ゲート電極３ａと半導体層１ａとの間に設けるゲート絶縁膜２を、ゲート電極３ａに対向する位置から延設して誘電体膜として用い、半導体膜１ａを延設して第１蓄積容量電極１ｆとし、更にこれらに対向する容量線３ｂの一部を第２蓄積容量電極とすることにより、蓄積容量７０が構成されている。より詳細には、半導体層１ａの高濃度ドレイン領域１ｅが、データ線６ａ及び走査線３ａの下に延設されて、同じくデータ線６ａ及び走査線３ａに沿って延びる容量線３ｂ部分に絶縁膜２を介して対向配置されて、第１蓄積容量電極１ｆとされている。特に蓄積容量７０の誘電体としての絶縁膜２は、高温酸化によりポリシリコン膜上に形成されるＴＦＴ３０のゲート絶縁膜２に他ならないので、薄く且つ高耐圧の絶縁膜とすることができ、蓄積容量７０は比較的小面積で大容量の蓄積容量として構成できる。
【００３０】
図３において、画素スイッチング用ＴＦＴ３０は、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有しており、走査線３ａ（ゲート電極）、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（ソース電極）、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接続されている。ソース領域１ｂ及び１ｄ並びにドレイン領域１ｃ及び１ｅは後述のように、半導体層１ａに対し、ｎ型又はｐ型のチャネルを形成するかに応じて所定濃度のｎ型用又はｐ型用のドーパントをドープすることにより形成されている。ｎ型チャネルのＴＦＴは、動作速度が速いという利点があり、画素のスイッチング素子である画素スイッチング用ＴＦＴ３０として用いられることが多い。本実施の形態では特にデータ線６ａは、Ａｌ等の金属膜や金属シリサイド等の合金膜などの遮光性の薄膜から構成されている。また、走査線３ａ、ゲート絶縁膜２及び第１層間絶縁膜１２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及び高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８が各々形成された第２層間絶縁膜４が形成されている。このソース領域１ｂ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、高濃度ドレイン領域１ｅへのコンタクトホール８が形成された第３層間絶縁膜７が形成されている。この高濃度ドレイン領域１ｅへのコンタクトホール８を介して、画素電極９ａは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。
【００３１】
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。
【００３２】
また本実施の形態では、画素スイッチング用ＴＦＴ３０のゲート電極（データ線３ａ）をソース−ドレイン領域１ｂ及び１ｅ間に１個のみ配置したシングルゲート構造としたが、これらの間に２個以上のゲート電極を配置してもよい。この際、各々のゲート電極には同一の信号が印加されるようにする。このようにデュアルゲート（ダブルゲート）或いはトリプルゲート以上でＴＦＴを構成すれば、チャネルとソース−ドレイン領域接合部のリーク電流を防止でき、オフ時の電流を低減することができる。これらのゲート電極の少なくとも１個をＬＤＤ構造或いはオフセット構造にすれば、更にオフ電流を低減でき、安定したスイッチング素子を得ることができる。
【００３３】
ここで、一般には、半導体層１ａのチャネル領域１ａ’、低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃ等のポリシリコン層は、光が入射するとポリシリコンが有する光電変換効果により光電流が発生してしまい画素スイッチング用ＴＦＴ３０のトランジスタ特性が劣化するが、本実施の形態では、走査線３ａを上側から重なるようにデータ線６ａがＡｌ等の遮光性の金属薄膜から形成されているので、少なくとも半導体層１ａのチャネル領域１ａ’及びＬＤＤ領域１ｂ、１ｃへの入射光の入射を効果的に防ぐことが出来る。また、前述のように、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の下側には、第１遮光膜１１ａが設けられているので、少なくとも半導体層１ａのチャネル領域１ａ’及びＬＤＤ領域１ｂ、１ｃへの戻り光の入射を効果的に防ぐことが出来る。
【００３４】
尚、本実施の形態では特に、遮光膜１１ａは定電位配線８０を介して定電位源に電気的接続されており、第１遮光膜１１ａは、定電位とされる。従って、第１遮光膜１１ａに対向配置される画素スイッチング用ＴＦＴ３０に対し第１遮光膜１１ａの電位変動が悪影響を及ぼすことはない。この場合、定電位源としては、当該電気光学装置を駆動するための周辺回路（例えば、走査線駆動回路、データ線駆動回路、サンプリング回路等）に供給される負電源、正電源等の定電位源、接地電源、対向電極２１に供給される定電位源等が挙げられる。このように周辺回路等の電源を利用すれば、専用の電位配線や外部入力端子を設ける必要なく、第１遮光膜１１ａを定電位にできる。
【００３５】
次に、ＴＦＴアレイ基板１０の製造方法について述べる。
【００３６】
まず、図７の工程（Ａ）に示すように、ガラス基板、例えば無アルカリガラスや石英などからなる透明な絶縁基板１０の表面全体にスパッタ法等によりタングステン、チタン、クロム、タンタル、モリブデン等の金属膜、あるいはこれらの金属を含む金属シリサイド等の金属合金膜等からなる不透明で導電性を有する遮光膜１１を約５００オングストローム〜約３０００オングストローム、好ましくは約１０００オングストローム〜約２０００オングストロームの厚さに形成する。その後、フォトリソグラフィ技術を用いて、工程（Ｂ）に示すようにパターニングし、第１遮光膜１１ａを形成する。この第１遮光膜１１ａは、少なくとも後に形成される画素スイッチング用のＴＦＴ３０のチャネル領域１ａ、低濃度ソース・ドレイン領域１ｂ，１ｃ、および低濃度ソース・ドレイン領域１ｂ，１ｃと高濃度ソース・ドレイン領域１ｄ，１ｅとの接合部を絶縁基板１０の裏側から見て覆うように形成する。このように形成した第１遮光膜１１ａのうち、画素スイッチング用ＴＦＴ３０のチャネル領域１ａに対応して形成された部分がチャネル遮光部分であり、定電位配線８０と接続するように形成された部分が配線部分である。
【００３７】
次に、図７の工程（Ｃ）に示すように、第１遮光膜１１ａの表面に、約５００オングストローム〜約１５０００オングストローム、好ましくは約８０００オングストロームの第１層間絶縁膜１２を形成する。この第１層間絶縁膜１２は、第１遮光膜１１ａと後に形成される半導体膜１とを絶縁するものであり、例えば常圧ＣＶＤ法や減圧ＣＶＤ法あるいはＴＥＯＳガス等を用いて酸化シリコン膜や窒化シリコン膜等の絶縁膜として形成される。なお、第１層間絶縁膜１２を絶縁基板１０の全面に成膜することにより、下地膜としての効果が得られる。すなわち、絶縁基板１０表面の研磨時における荒れや、不十分な洗浄による汚れ等から画素スイッチング用ＴＦＴ３０の特性劣化を防止することができる。
【００３８】
次に、図７の工程（Ｄ）に示すように、第１層間絶縁膜１２の表面全体に、厚さが約５００オングストローム〜約２０００オングストローム、好ましくは約５５０オングストロームのポリシリコン膜１Ａを形成する。方法としては、基板１０を約４５０℃〜５５０℃、好ましくは５００℃程度に加熱しながら、モノシランガスあるいはジシランガスを約４００ｃｃ／ｍｉｎ〜約６００ｃｃ／ｍｉｎの流量で供給し、圧力約２０Ｐａ〜約４０Ｐａにて、アモルファスシリコン膜を形成する。この後、窒素雰囲気中にて、約６００℃〜約７００℃にて約１時間〜約１０時間、好ましくは約４時間〜約６時間のアニール処理を施し、固相成長させ、ポリシリコン膜１Ａを形成する。また、ポリシリコン膜１Ａは減圧ＣＶＤ法等により直接成膜してもよいし、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し、アニール等で再結晶化させてポリシリコン膜１Ａを形成してもよい。
【００３９】
次に、フォトリドグラフィ技術を用いて、図７の工程（Ｅ）に示すようにポリシリコン膜１Ａをパターニングし、画素スイッチング用ＴＦＴ３０に島状の半導体層１（能動層）を形成する。これに対して、定電位配線８０との接続部分ではポリシリコン層１Ａを完全に除去する。
【００４０】
次に、図７の工程（Ｆ）に示すように、半導体層１を約９００℃〜約１３００℃の温度で熱酸化することにより、半導体層１の表面に厚さが約２００オングストローム〜約１５００オングストロームのシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜２を形成する。この工程により、半導体層１の膜厚は最終的に約３００オングストローム〜約１５００オングストローム、好ましくは約３５０オングストローム〜約４５０オングストロームの厚さになり、ゲート絶縁膜２は約２００オングストローム〜約１５００オングストロームの厚さとなる。なお、８インチ程度の大型基板を使用する場合、熱による基板１０のそりを防止するためには、熱酸化時間を短くして熱酸化膜を薄くし、この熱酸化膜上に高温酸化シリコン膜（ＨＴＯ膜）や窒化シリコン膜をＣＶＤ法等で堆積して２層以上の多層ゲート絶縁膜構造を形成してもよい。
【００４１】
次に、図８の工程（Ａ）に示すように、走査線３ａ（ゲート電極）を形成するためのポリシリコン膜３を基板１０全面に形成した後、リンを熱拡散し、ポリシリコン膜３を導電化する。または、リンをポリシリコン膜３の成膜と同時に導入したドープトシリコン膜を用いてもよい。
【００４２】
次に、ポリシリコン膜３をフォトリソグラフィ技術を用いて、図８の工程（Ｂ）に示すようにパターニングし、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の側にゲート電極（走査線３ａの一部）を形成する。
【００４３】
また、定電位配線８０との接続部分ではポリシリコン膜３をパターニングしてコンタクトホール８１（図９の工程（Ａ）参照）を取り囲む位置に島３ｃを形成する。この島３ｃはその外周がコンタクトホール８１の外周から少なくとも１μｍ以上離れるような大きさとされる。このような島３ｃを形成することにより、第１層間絶縁膜１２と第２層間絶縁膜４の収縮率の相違等に基づく内部応力を緩和して、後述するコンタクトホール８１の周囲におけるクラックの発生を抑制することができる。
【００４４】
次に、図８の工程（Ｃ）に示すように、画素スイッチング用ＴＦＴ３０部および周辺駆動回路のＮチャネルＴＦＴ部の側には、ゲート電極をマスクとして、約０．１×１０^１３／ｃｍ^２〜約１０×１０^１３／ｃｍ^２のドーズ量で低濃度の不純物イオン（リン等）１９の打ち込みを行い、画素スイッチング用ＴＦＴ部の側には、ゲート電極に対して自己整合的に低濃度ソース・ドレイン領域１ｂ、１ｃを形成する。ここで、ゲート電極の下方に位置しているため、不純物イオンが導入されなかった部分は半導体層のままのチャネル領域１ａとなる。このようにしてイオン打ち込みを行った際には、ゲート電極として形成されていたポリシリコン層にも不純物イオンが導入されるので、それはさらに導電化することになる。
【００４５】
次に、図８の工程（Ｄ）に示すように、画素スイッチング用ＴＦＴ３０部および周辺駆動回路のＮチャネルＴＦＴ部の側には、ゲート電極より幅の広いレジストマスク２１を形成して高濃度の不純物イオン（リン等）２０を約０．１×１０^１５／ｃｍ^２〜約１０×１０^１５／ｃｍ^２のドーズ量で打ち込み、高濃度のソース領域１ｄおよびドレイン領域１ｅを形成する。
【００４６】
これらの不純物導入工程に代えて、低濃度の不純物イオンの不純物イオンの打ち込みを行わずにゲート電極より幅の広いレジストマスクを形成した状態で高濃度の不純物イオン（リン等）を打ち込み、オフセット構造のソース領域およびドレイン領域を形成してもよい。また、ゲート電極をマスクとして高濃度の不純物イオン（リン等）を打ち込んで、セルフアライン構造のソース領域およびドレイン領域を形成してもよいことは勿論である。
【００４７】
また、図示を省略するが、周辺駆動回路のＰチャネルＴＦＴ部を形成するために、画素スイッチング用ＴＦＴ部およびＮチャネルＴＦＴ部をレジストで被覆保護して、ゲート電極をマスクとして、約０．１×１０^１５／ｃｍ^２〜約１０×１０^１５／ｃｍ^２のドーズ量でボロン等の不純物イオンを打ち込むことにより、自己整合的にＰチャネルのソース・ドレイン領域を形成する。なお、画素ＴＦＴ部および周辺駆動回路のＮチャネルＴＦＴ部の形成と同様に、ゲート電極をマスクとして、約０．１×１０^１３／ｃｍ^２〜約１０×１０^１３／ｃｍ^２のドーズ量で低濃度の不純物イオン（ボロン等）を導入して、ポリシリコン膜に低濃度ソース・ドレイン領域を形成した後、ゲート電極より幅の広いマスクを形成して高濃度の不純物イオン（ボロン等）を約０．１×１０^１５／ｃｍ^２〜約１０×１０^１５／ｃｍ^２のドーズ量で打ち込み、ＬＤＤ構造のソース領域およびドレイン領域を形成してもよい。また、低濃度の不純物イオンの打ち込みを行わずに、ゲート電極より幅の広いマスクを形成した状態で高濃度の不純物イオン（ボロン等）を打ち込み、オフセット構造のソース領域およびドレイン領域を形成してもよい。これらのイオン打ち込み工程によって、ＣＭＯＳ化が可能になり、周辺駆動回路の同一基板内への内蔵化が可能となる。
【００４８】
次に、図８の工程（Ｅ）に示すように、ゲート電極の表面側に常圧ＣＶＤ法や減圧ＣＶＤ法等により例えば８００℃程度の温度条件下で厚さが約５０００オングストローム〜約１５０００オングストロームのＮＳＧ膜（ボロンやリンを含まないシリケートガラス膜）や窒化シリコン膜等からなる第２層間絶縁膜４を形成する。そして、ソース・ドレイン領域に導入した不純物イオンを活性化するために例えば１０００℃程度のアニールを施す。
【００４９】
次に、図９の工程（Ａ）に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いて、画素スイッチング用ＴＦＴ３０部の側では第２層間絶縁膜４のうち、ソース領域に対応する部分にコンタクトホール５を形成する。
【００５０】
一方、定電位配線８０との接続部分では、第１層間絶縁膜１２、ポリシリコンの島３ｃおよび第２層間絶縁膜４を貫通するコンタクトホール８１を形成する。コンタクトホール８１を形成する際は、コンタクトホール５と別の工程で行ってもよいし、あるいは途中まで同一工程で行ない、再度フォトリソグラフィ技術を追加して行なっても良い。このようにすることにより、段差を緩和することができる。
【００５１】
また、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異方性のコンタクトホール８１を形成した方が開孔径をほぼマスクの寸法通りに形成できるため高精細化に有利である。また、ドライエッチングとウェットエッチングを組み合わせて行い、コンタクトホール８１のうち第２層間絶縁膜４の部分をテーパー状に形成すると、配線接続時の断線防止に効果がある。
【００５２】
表１は反応性イオンエッチングによってコンタクトホールを形成する場合の条件の一例を示す。
【００５３】
【表１】

【００５４】
上段（▲１▼）は第１層間絶縁膜１２および第２層間絶縁膜４のエッチング条件、下段（▲２▼）はポリシリコンの島３ｃのエッチング条件であり、それぞれ順次、高周波信号出力（Ｗ）、圧力（Ｔｏｒｒ）、ＳＦ_６の流量（ＳＣＣｍ）、ＣＨＦ_３の流量（ＳＣＣｍ）、Ｈｅの流量（ＳＣＣｍ）、ＣＦ_４の流量（ＳＣＣｍ）、Ｏ_２の流量（ＳＣＣｍ）を示している。チャンバー内において連続して、上段（▲１▼）の条件→下段（▲２▼）の条件→上段（▲１▼）の条件の順序でエッチングすることにより、第２層間絶縁膜４、ポリシリコンの島３ｃ、第１層間絶縁膜１２の順にエッチングして、コンタクトホール８１を形成することができる。
【００５５】
次に、図９の工程（Ｂ）に示すように、層間絶縁膜４の表面側に、データ線６ａ（ソース電極）を構成するためのアルミニウム膜６をスパッタ法などで形成する。アルミニウムなどの金属膜の他に、金属シリサイド膜や金属合金膜を用いてもよい。成膜されたアルミニウム膜６はコンタクトホール８１を介して第１遮光膜１１ａと接続される。
【００５６】
次に、図９の工程（Ｃ）に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いて、アルミニウム膜６をパターニングし、画素スイッチング用ＴＦＴ３０部では、データ線６ａの一部としてソース電極を形成する。一方、定電位配線８０との接続部分では、アルミニウム膜６をパターニングして定電位配線８０を形成する。これにより第１遮光膜１１ａと定電位配線８０とがコンタクトホール８１を介して接続された状態となる。
【００５７】
次に、図９の工程（Ｄ）に示すように、ソース電極および定電位配線８０の表面側に常圧ＣＶＤ法や常圧オゾン−ＴＥＯＳ法等により、例えば４００℃程度の温度条件下で厚さが約５００オングストローム〜約１５０００オングストロームのＢＰＳＧ膜（ボロンやリンを含むシリケートガラス膜）と、約１００オングストローム〜約３０００オングストロームのＮＳＧ膜の少なくとも２層を含む第３層間絶縁膜７を形成する。また、有機膜等をスピンコートにより塗布することで、段差形状のない平坦化膜を形成してもよい。
【００５８】
次に、図９の（Ｅ）に示すように、画素スイッチング用ＴＦＴ３０部の側では、フォトリソグラフィ技術およびドライエッチング法などを用いて、第２層間絶縁膜４および第３層間絶縁膜７のうち、高濃度ドレイン領域１ｅに対応する部分にコンタクトホール８を形成する。この際にも、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異方性のコンタクトホール８を形成した方が、高精細化に有利である。また、ドライエッチングとウェットエッチングを組み合わせて行い、コンタクトホール８をテーパー状に形成すると、配線接続時の断線防止に効果がある。
【００５９】
次に、図１０の工程（Ａ）に示すように、第３層間絶縁膜７の表面側に、ドレイン電極を構成するための厚さが約４００オングストローム〜約２０００オングストロームのＩＴＯ膜９をスパッタ法などで形成した後、図１０の工程（Ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いてＩＴＯ膜９をパターニングし、画素スイッチング用ＴＦＴ３０部には画素電極９ａを形成する。また、定電位配線８０との接続部分ではＩＴＯ膜９を完全に除去する。なお、画素電極９ａの表面にはポリイミド等の配向膜１６が形成され、ラビング処理される。画素電極９ａとしては、ＩＴＯ膜に限らず、ＳｎＯｘ膜やＺｎＯｘ膜などの高融点の金属酸化膜などからなる透明電極材料を使用することも可能であり、これらの材料であれば、コンタクトホール８内でのステップカバレージも実用に耐えるものである。また、反射型の電気光学装置を構成する場合には、画素電極９ａとしてアルミニウム等の反射率の高い膜を形成する。
【００６０】
（電気光学装置の全体構成）
以上のように構成された電気光学装置の各実施の形態の全体構成を図１１及び図１２を参照して説明する。尚、図１１は、ＴＦＴアレイ基板１０をその上に形成された各構成要素と共に対向基板２０の側から見た平面図であり、図１２は、対向基板２０を含めて示す図１３のＨ−Ｈ’断面図である。
【００６１】
図１１において、ＴＦＴアレイ基板１０の上には、シール材５２がその縁に沿って設けられており、その内側に並行して、例えば第２遮光膜２３と同じ或いは異なる材料から成る周辺見切りとしての第２遮光膜５３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１０１及び実装端子１０２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１０４が、この一辺に隣接する２辺に沿って設けられている。走査線３ａに供給される走査信号遅延が問題にならないのならば、走査線駆動回路１０４は片側だけでも良いことは言うまでもない。また、データ線駆動回路１０１を画面表示領域の辺に沿って両側に配列してもよい。例えば奇数列のデータ線６ａは画面表示領域の一方の辺に沿って配設されたデータ線駆動回路から画像信号を供給し、偶数列のデータ線は前記画面表示領域の反対側の辺に沿って配設されたデータ線駆動回路から画像信号を供給するようにしてもよい。この様にデータ線６ａを櫛歯状に駆動するようにすれば、データ線駆動回路の占有面積を拡張することができるため、複雑な回路を構成することが可能となる。更にＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、画面表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路１０４間をつなぐための複数の配線１０５が設けられており、更に、周辺見切りとしての第２遮光膜５３の下に隠れてプリチャージ回路２０１（図４参照）が設けられている。また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、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導通材からなる銀点１０６が設けられている。そして、図１２に示すように、図１１に示したシール材５２とほぼ同じ輪郭を持つ対向基板２０が当該シール材５２によりＴＦＴアレイ基板１０に固着されている。
【００６２】
以上図１から図１２を参照して説明した各実施の形態における電気光学装置のＴＦＴアレイ基板１０上には更に、製造途中や出荷時の当該電気光学装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成してもよい。また、データ線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０４をＴＦＴアレイ基板１０の上に設ける代わりに、例えばＴＡＢ（テープオートメイテッドボンディング基板）上に実装された駆動用ＬＳＩに、ＴＦＴアレイ基板１０の周辺部に設けられた異方性導電フィルムを介して電気的及び機械的に接続するようにしてもよい。また、対向基板２０の投射光が入射する側及びＴＦＴアレイ基板１０の出射光が出射する側には各々、例えば、ＴＮ（ツイステッドネマティック）モード、ＳＴＮ（スーパーＴＮ）モード、Ｄ−ＳＴＮ（ダブル−ＳＴＮ）モード等の動作モードや、ノーマリーホワイトモード／ノーマリーブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板などが所定の方向で配置される。
【００６３】
以上説明した各実施の形態における電気光学装置は、カラー電気光学物質プロジェクタに適用されるため、３枚の電気光学装置がＲＧＢ用のライトバルブとして各々用いられ、各パネルには各々ＲＧＢ色分解用のダイクロイックミラーを介して分解された各色の光が投射光として各々入射されることになる。従って、各実施の形態では、対向基板２０に、カラーフィルタは設けられていない。しかしながら、第２遮光膜２３の形成されていない画素電極９ａに対向する所定領域にＲＧＢのカラーフィルタをその保護膜と共に、対向基板２０上に形成してもよい。このようにすれば、電気光学物質プロジェクタ以外の直視型や反射型のカラー電気光学物質テレビなどのカラー電気光学装置に各実施の形態における電気光学装置を適用できる。更に、対向基板２０上に１画素1個対応するようにマイクロレンズを形成してもよい。このようにすれば、入射光の集光効率を向上することで、明るい電気光学装置が実現できる。更にまた、対向基板２０上に、何層もの屈折率の相違する干渉層を堆積することで、光の干渉を利用して、ＲＧＢ色を作り出すダイクロイックフィルタを形成してもよい。このダイクロイックフィルタ付き対向基板によれば、より明るいカラー電気光学装置が実現できる。
【００６４】
以上説明した各実施の形態における電気光学装置では、従来と同様に入射光を対向基板２０の側から入射することとしたが、第１遮光膜１１ａを設けているので、ＴＦＴアレイ基板１０の側から入射光を入射し、対向基板２０の側から出射するようにしても良い。即ち、このように電気光学装置を電気光学物質プロジェクタに取り付けても、半導体層１ａのチャネル領域１ａ’及びＬＤＤ領域１ｂ、１ｃに光が入射することを防ぐことが出来、高画質の画像を表示することが可能である。ここで、従来は、ＴＦＴアレイ基板１０の裏面側での反射を防止するために、反射防止用のＡＲ被膜された偏光板を別途配置したり、ＡＲフィルムを貼り付ける必要があった。しかし、各実施の形態では、ＴＦＴアレイ基板１０の表面と半導体層１ａの少なくともチャネル領域１ａ’及びＬＤＤ領域１ｂ、１ｃとの間に第１遮光膜１１ａが形成されているため、このようなＡＲ被膜された偏光板やＡＲフィルムを用いたり、ＴＦＴアレイ基板１０そのものをＡＲ処理した基板を使用する必要が無くなる。従って、各実施の形態によれば、材料コストを削減でき、また偏光板貼り付け時に、ごみ、傷等により、歩留まりを落とすことがなく大変有利である。また、耐光性が優れているため、明るい光源を使用したり、偏光ビームスプリッタにより偏光変換して、光利用効率を向上させても、光によるクロストーク等の画質劣化を生じない。
【００６５】
また、各画素に設けられるスイッチング素子としては、正スタガ型又はコプレナー型のポリシリコンＴＦＴであるとして説明したが、逆スタガ型のＴＦＴやアモルファスシリコンＴＦＴ等の他の形式のＴＦＴに対しても、各実施の形態は有効である。
【００６６】
【発明の効果】
本発明の電気光学装置および本発明の電気光学装置の製造方法によれば、第１の絶縁層および第２の絶縁層の間に設けられた半導体層によって内部応力が緩和されるため、第１および第２の絶縁層を貫通するコンタクトホールを介して遮光膜と定電位配線とを接続しても、第１および第２の絶縁層にクラック等の損傷を生じさせるおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気光学装置の表示領域を示す模式図。
【図２】電気光学装置の画素を示す図。
【図３】図２のＡ−Ａ´線断面図。
【図４】第１遮光膜と定電位配線との接続部分を示す図。
【図５】図４のＢ−Ｂ´線断面図。
【図６】第１遮光膜と定電位配線との接続部分の配置を示す図。
【図７】本発明の製造方法による電気光学装置の製造工程を示す図。
【図８】図７に続く工程を示す図。
【図９】図８に続く工程を示す図。
【図１０】図９に続く工程を示す図。
【図１１】電気光学装置を構成する要素の配置図。
【図１２】図６のＨ−Ｈ´線断面図。
【符号の説明】
３ｃポリシリコンの島
４第２層間絶縁膜
１１ａ第１遮光膜
１２第１層間絶縁膜
８１コンタクトホール

Claims

一対の基板のうちの一方の基板上に、複数の画素電極と、
前記複数の画素電極の夫々に対応して配置された複数の薄膜トランジスタと、
前記複数の薄膜トランジスタを構成する半導体層の少なくともチャネル領域を前記一方の基板の側から見て夫々覆う位置に設けられた遮光膜と、
前記遮光膜とコンタクトホールを介して接続される定電位配線と、
を備える電気光学装置において、
前記定電位配線を構成する層と前記遮光膜との間に位置する第１の絶縁層および第２の絶縁層と、
前記第１の絶縁層および前記第２の絶縁層の間に設けられ、平面的に見て前記遮光膜からはみ出さないように形成された島状のポリシリコン層とを備え、
前記コンタクトホールは前記第１の絶縁層、前記第２の絶縁層および前記ポリシリコン層を異方性のエッチングで貫通して形成されていることを特徴とする電気光学装置。
前記第１の絶縁膜は、前記薄膜トランジスタのポリシリコン層と前記遮光膜との間に配置される絶縁膜であることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
前記第２の絶縁膜は、前記薄膜トランジスタを構成する層と前記薄膜トランジスタから引き出される配線との間に配置される絶縁膜であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電気光学装置。