JP6753450B2 - 電気光学装置用基板、電気光学装置、電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、電気光学装置用基板、電気光学装置、電子機器に関する。

電気光学装置として、電気光学装置用基板に設けられたトランジスターによって画素をスイッチング制御するアクティブ駆動型の液晶装置が知られている。このようなアクティブ駆動型の液晶装置を、例えば、プロジェクターの光変調手段として用いる場合、プロジェクターの光源から画素に入射した光の一部がトランジスターの半導体層に到達すると、トランジスターにおいて光リーク電流が生ずる。光リーク電流が生ずるとトランジスターの動作が不安定となることから、トランジスターの半導体層に入射する光を遮光する遮光構造が必要となる。

例えば、特許文献１には、基板上において、画素ごとに設けられた画素電極とトランジスターとの間に、トランジスターに電気的に接続される蓄積容量と、蓄積容量と画素電極との間に、トランジスターと少なくとも部分的に重なるように設けられた遮光膜と、を備えた電気光学装置が開示されている。また、上記特許文献１の電気光学装置によれば、基板とトランジスターとの間に、信号配線である走査線が配置された例が示されている。走査線は、遮光性材料を用いて形成され、トランジスターと重なる位置に設けられている。したがって、上記の遮光膜は、トランジスターに対して上方から入射する光を遮る上側遮光膜として機能し、上記の走査線は、トランジスターに対して基板側から、すなわち下方から入射する光を遮る下側遮光膜として機能するとしている。つまり、トランジスターの上方と下方とに遮光構造が導入されていることから、トランジスターにおける光リーク電流の発生を確実に防止できるとしている。

特開２０１５−２２８０３３号公報

上記特許文献１によれば、走査線とトランジスターの半導体層との間に、下地絶縁膜が形成された例が示されている。下地絶縁膜を走査線が形成された基板の全面に亘って形成することにより、基板の表面の研磨時における荒れや、洗浄後に残る汚れなどで画素スイッチング用のトランジスターの特性が劣化することを防止するとしている。しかしながら、上記特許文献１において下地絶縁膜の詳しい形成方法については記載されていない。したがって、半導体層の下層に形成された下地絶縁膜がどのような状態かによってトランジスターの特性に影響を及ぼすおそれがある。例えば、下地絶縁膜上に半導体層を形成するとき、あるいは下地絶縁膜上に半導体層を形成した後に、下地絶縁膜に含まれる元素が半導体層に拡散して、半導体層における電気特性が変化し、トランジスターにおいて所望の特性が得られ難くなるという課題があった。

本願の電気光学装置用基板は、基材と、基材に配置された、半導体層を含むトランジスターと、基材と半導体層との間に配置された酸化シリコン膜と、を備え、酸化シリコン膜における水素の含有量が、１．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以上、１．０×１０²⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ³未満であることを特徴とする。

上記の電気光学装置用基板において、半導体層は、ポリシリコン膜からなることを特徴とする。

上記の電気光学装置用基板において、酸化シリコン膜におけるフッ素の含有量が、１．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³未満であることが好ましい。

上記の電気光学装置用基板において、濃度が１．０質量％のフッ化水素酸による酸化シリコン膜のエッチングレートは、６．８ｎｍ／分以上、２０ｎｍ／分以下であることが好ましい。

上記の電気光学装置用基板において、基材と酸化シリコン膜との間に、画素ごとに配置されたマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイを備えるとしてもよい。

上記の電気光学装置用基板において、酸化シリコン膜と半導体層との間に、平面視で半導体層と重なる領域に設けられた遮光膜を有し、遮光膜は、金属またはシリコンを含まない金属化合物からなることが好ましい。

上記の電気光学装置用基板において、酸化シリコン膜の膜厚は、１μｍ以上であることが好ましい。

本願の電気光学装置は、上記に記載の電気光学装置用基板と、対向基板と、電気光学装置用基板と対向基板との間に設けられた電気光学層と、を備え、電気光学装置用基板のトランジスターにより、電気光学層が電気的に駆動されることを特徴とする。

本願の電子機器は、上記に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする。

第１実施形態の電気光学装置としての液晶装置の構成を示す概略平面図。 図１のＨ−Ｈ’線に沿った液晶装置の構造を示す概略断面図。 液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図。 液晶装置の画素の構造を示す概略断面図。 素子基板におけるトランジスター及び信号配線の配置を示す概略平面図。 図５のＡ−Ａ’線に沿ったトランジスターの配線構造を示す概略断面図。 図５のＢ−Ｂ’線に沿った液晶パネルの構造を示す概略断面図。 実施例１及び比較例１の配線構造におけるＮｃｈ型の薄膜トランジスターの電気的な特性を示すグラフ。 は実施例２及び比較例２の配線構造におけるＰｃｈ型の薄膜トランジスターの電気的な特性を示すグラフ。 第２実施形態の電気光学装置としての液晶装置の液晶パネルの構造を示す概略断面図。 第３実施形態の電子機器としての投射型表示装置の構成を示す概略図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、説明する部分が認識可能な程度の大きさとなるように、適宜拡大または縮小して表示している。

１．第１実施形態
１−１．電気光学装置
本実施形態では、電気光学装置として、スイッチング素子である薄膜トランジスター（Thin Film Transistor；ＴＦＴ）を画素ごとに備えたアクティブ駆動型の液晶装置を例に挙げて説明する。この液晶装置は、例えば後述する投射型表示装置の光変調手段として好適に用いることができる小型な表示装置である。

まず、本実施形態の電気光学装置としての液晶装置について、図１〜図３を参照して説明する。図１は第１実施形態の電気光学装置としての液晶装置の構成を示す概略平面図、図２は図１のＨ−Ｈ’線に沿った液晶装置の構造を示す概略断面図である。図３は液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態の電気光学装置としての液晶装置１００は、対向配置された素子基板１０及び対向基板２０と、これら一対の基板によって挟持された液晶層５０とを備えた液晶パネル１１０を有する。素子基板１０の基材１０ｓ及び対向基板２０の基材２０ｓは、それぞれ透明な例えば石英基板やガラス基板が用いられている。素子基板１０は、本発明の電気光学装置用基板の一例であり、液晶層５０は本発明の電気光学層の一例である。

素子基板１０は対向基板２０よりも大きく、両基板は、対向基板２０の外縁に沿って配置されたシール部４０を介して間隔を置いて貼り合わされている。額縁状に配置されたシール部４０の内側に液晶が注入され液晶層５０が構成されている。なお、上記間隔に液晶を注入する方法は、例えば、額縁状に配置されたシール部４０の内側に液晶を滴下して、減圧下で素子基板１０と対向基板２０とを貼り合わせるＯＤＦ（One Drop Fill）法が挙げられる。
シール部４０は、例えば熱硬化性又は紫外線硬化性のエポキシ樹脂などの接着剤を用いることができる。本実施形態では、紫外線硬化型のエポキシ樹脂が採用されている。シール部４０には、一対の基板の上記間隔を一定に保持するためのスペーサー（図示省略）が混入されている。

シール部４０の内側には、マトリックス状に配列した複数の画素Ｐを含む表示領域Ｅ１が設けられている。また、シール部４０と表示領域Ｅ１との間に表示領域Ｅ１を取り囲んで遮光性の見切り部２１が設けられている。見切り部２１は、例えば遮光性の金属あるいは金属酸化物などからなる。なお、表示領域Ｅ１は表示に寄与する有効な画素Ｐ以外に、複数のダミー画素を含んでいてもよい。

素子基板１０には、複数の外部接続用端子１０４が配列した端子部が設けられている。該端子部に沿った第１の辺部とシール部４０との間にデータ線駆動回路１０１が設けられている。また、第１の辺部に対向する第２の辺部に沿ったシール部４０と表示領域Ｅ１との間に検査回路１０３が設けられている。さらに、第１の辺部と直交し互いに対向する第３及び第４の辺部に沿ったシール部４０と表示領域Ｅ１との間に走査線駆動回路１０２が設けられている。第２の辺部のシール部４０と検査回路１０３との間に、２つの走査線駆動回路１０２を繋ぐ複数の配線（図示省略）が設けられている。

これらデータ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０２に繋がる配線（図示省略）は、第１の辺部に沿って配列した複数の外部接続用端子１０４に接続されている。なお、検査回路１０３の配置はこれに限定されず、データ線駆動回路１０１と表示領域Ｅ１との間のシール部４０の内側に沿った位置に設けてもよい。
以降、第１の辺部に沿った方向をＸ方向とし、第３の辺部に沿った方向をＹ方向として説明する。また、Ｘ方向及びＹ方向と直交し、素子基板１０側から対向基板２０側に向かう方向をＺ方向とする。また、対向基板２０側から素子基板１０側に向ってＺ方向の反対側から見ることを「平面視」または「平面的に」と言う。

図２に示すように、素子基板１０の液晶層５０側の表面には、画素Ｐごとに設けられた透光性の画素電極１５及びスイッチング素子であるＴＦＴ３０と、信号配線と、これらを覆う配向膜１８とが形成されている。素子基板１０は、基材１０ｓと、基材１０ｓ上に形成された画素電極１５、ＴＦＴ３０、信号配線、配向膜１８を含むものである。電気光学装置用基板としての素子基板１０の詳しい構成については、後述する。

対向基板２０は、基材２０ｓと、基材２０ｓ上に形成された見切り部２１と、これを覆うように成膜された平坦化層２２と、平坦化層２２を覆い、基材２０ｓのほぼ全面に亘って設けられ共通電極として機能する対向電極２３と、対向電極２３を覆う配向膜２４とを含むものである。

見切り部２１は、図１に示すように表示領域Ｅ１を取り囲むと共に、平面的に走査線駆動回路１０２、検査回路１０３と重なる位置に設けられている。これにより対向基板２０側からこれらの回路に入射する光を遮蔽して、これらの回路が光によって誤動作することを防止する役目を果たしている。また、不必要な迷光が表示領域Ｅ１に入射しないように遮蔽して、表示領域Ｅ１の表示における高いコントラストを確保している。なお、本実施形態では紫外線硬化型のエポキシ樹脂を用いてシール部４０が形成されているため、見切り部２１は平面視でシール部４０と重ならないように配置されている。よって、素子基板１０と対向基板２０との貼り合わせにおける位置精度とシール部４０の紫外線硬化性とを考慮して、平面視で見切り部２１とシール部４０との間には、わずかではあるが隙間がある（図１参照）。

平坦化層２２は、例えば酸化シリコンなどの無機材料からなり、光透過性を有して見切り部２１を覆うように設けられている。このような平坦化層２２の形成方法としては、例えばプラズマＣＶＤ法などを用いて成膜する方法が挙げられる。

対向電極２３は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電膜からなり、平坦化層２２を覆うと共に、図１に示すように対向基板２０の四隅に設けられた上下導通部１０６に電気的に接続されている。上下導通部１０６は、素子基板１０側の配線に電気的に接続している。

画素電極１５を覆う配向膜１８及び対向電極２３を覆う配向膜２４は、液晶装置１００の光学設計に基づいて選定される。配向膜１８，２４としては、例えば、ポリイミドなどの有機材料を成膜して、その表面をラビングすることにより、正の誘電異方性を有する液晶分子に対して略水平配向処理が施された有機配向膜や、気相成長法を用いてＳｉＯｘ（酸化シリコン）などの無機材料を成膜して、負の誘電異方性を有する液晶分子に対して略垂直配向させた無機配向膜が挙げられる。

このような液晶装置１００は透過型であって、電圧無印加状態で画素Ｐの透過率が最大となるノーマリーホワイトモードや、電圧無印加状態で画素Ｐの透過率が最小となるノーマリーブラックモードの光学設計が採用される。素子基板１０と対向基板２０とを含む液晶パネル１１０の光の入射側と射出側とにそれぞれ偏光素子が光学設計に応じて配置されて用いられる。図２では偏光素子の図示を省略している。
本実施形態では、以降、配向膜１８，２４として前述した無機配向膜と、負の誘電異方性を有する液晶とを用い、ノーマリーブラックモードの光学設計が適用された例について説明する。

次に、図３を参照して、液晶装置１００の電気的な構成について説明する。液晶装置１００は、少なくとも表示領域Ｅ１において互いに絶縁されて直交する信号配線としての複数の走査線３及び複数のデータ線６と、データ線６に沿って平行に配置された容量線７とを有する。走査線３が延在する方向がＸ方向であり、データ線６が延在する方向がＹ方向である。

走査線３、データ線６及び容量線７と、これらの信号線類により区分された領域に、画素電極１５と、スイッチング素子としてのＮチャネル型の薄膜トランジスターであるＴＦＴ３０と、蓄積容量１６とが設けられ、これらが画素Ｐの画素回路を構成している。

走査線３はＴＦＴ３０のゲートに電気的に接続され、データ線６はＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。画素電極１５はＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されている。

データ線６はデータ線駆動回路１０１（図１参照）に接続されており、データ線駆動回路１０１から供給される画像信号Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄｎを画素Ｐに供給する。走査線３は走査線駆動回路１０２（図１参照）に接続されており、走査線駆動回路１０２から供給される走査信号ＳＣ１，ＳＣ２，…，ＳＣｍを画素Ｐに供給する。

データ線駆動回路１０１からデータ線６に供給される画像信号Ｄ１〜Ｄｎは、この順に線順次で供給してもよく、互いに隣り合う複数のデータ線６同士に対してグループごとに供給してもよい。走査線駆動回路１０２は、走査線３に対して、走査信号ＳＣ１〜ＳＣｍを所定のタイミングでパルス的に線順次で供給する。

液晶装置１００は、スイッチング素子としてのＴＦＴ３０が走査信号ＳＣ１〜ＳＣｍの入力により一定期間だけオン状態とされることで、データ線６から供給される画像信号Ｄ１〜Ｄｎが所定のタイミングで画素電極１５に書き込まれる構成となっている。そして、画素電極１５を介して液晶層５０に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｄ１〜Ｄｎは、画素電極１５と液晶層５０を介して対向配置された対向電極２３との間で一定期間保持される。画像信号Ｄ１〜Ｄｎの周波数は例えば６０Ｈｚである。

保持された画像信号Ｄ１〜Ｄｎがリークするのを防止するため、画素電極１５と対向電極２３との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量１６が接続されている。蓄積容量１６は、ＴＦＴ３０のドレインと容量線７との間に設けられている。

なお、図１に示した検査回路１０３には、データ線６が接続されており、液晶装置１００の製造過程において、上記画像信号を検出することで液晶装置１００の動作欠陥などを確認できる構成となっているが、図３の等価回路では図示を省略している。

本実施形態における画素回路を駆動制御する周辺回路は、データ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０２を含んでいる。また、周辺回路は、上記画像信号をサンプリングしてデータ線６に供給するサンプリング回路、データ線６に所定電圧レベルのプリチャージ信号を上記画像信号に先行して供給するプリチャージ回路を含むものとしてもよい。データ線駆動回路１０１や走査線駆動回路１０２は、例えば、特開２００５−７０６３０号公報に示されているように、Ｎチャネル型の薄膜トランジスターと、Ｐチャネル型の薄膜トランジスターとを組み合わせた相補回路を備えたシフトレジスタやバッファなどを含んで構成されている。以降、Ｎチャネル型の薄膜トランジスターをＮｃｈ型ＴＦＴと表記し、Ｐチャネル型の薄膜トランジスターをＰｃｈ型ＴＦＴと表記する。

１−２．画素の構造
次に、本実施形態の液晶装置１００の液晶パネル１１０における画素Ｐの構造について説明する。図４は、液晶装置の画素の構造を示す概略断面図である。

図４に示すように、素子基板１０の例えば石英基板からなる基材１０ｓ上には、まず、基材１０ｓの一方の面を覆って第１絶縁膜１１ａが形成される。第１絶縁膜１１ａは、本発明の酸化シリコン膜の一例である。第１絶縁膜１１ａを構成する酸化シリコン膜の形成方法としては、モノシラン（ＳｉＨ₄）と、酸素（Ｏ₂）と、アルゴン（Ａｒ）またはヘリウム（Ｈｅ）などのキャリアガスとを含む成膜用ガスを用いて、プラズマＣＶＤ法や、高密度プラズマＣＶＤ法により形成する方法が挙げられる。本明細書では、以降、プラズマＣＶＤ法をＰＥ−ＣＶＤ法と表記し、高密度プラズマＣＶＤ法をＨＤＰ−ＣＶＤ法と表記する。また、低圧ＣＶＤ法をＬＰ−ＣＶＤ法と表記する。

本実施形態では、モノシランを含む成膜用ガスを用いたＨＤＰ−ＣＶＤ法により、水素（Ｈ）の含有量が１．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以上、１．０×１０²⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ³未満である酸化シリコン膜を形成して第１絶縁膜１１ａとした。

また、このような酸化シリコン膜の形成方法によれば、第１絶縁膜１１ａに含まれるフッ素（Ｆ）の含有量を１．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³未満とすることができる。

酸化シリコン膜を形成する方法として、ＰＥ−ＣＶＤ法やＬＰ−ＣＶＤ法により有機物であるテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を熱分解して形成する方法がある。このようなＴＥＯＳを用いる方法では、酸化シリコン膜に含まれる水素（Ｈ）やフッ素（Ｆ）の含有量を、上述した範囲に納めることが難しい。具体的には、ＴＥＯＳを用いる方法は、成膜速度において、モノシランを用いる方法に比べて優れているが、ＰＥ−ＣＶＤ装置やＬＰ−ＣＶＤ装置のチャンバー内に堆積した不要な酸化シリコン膜を取り除くために、四フッ化炭素（ＣＦ₄）やヘキサフルオロエタン（Ｃ₂Ｆ₆）、三フッ化窒素（ＮＦ₃）などのフッ素（Ｆ）を含むクリーニングガスを用いて頻繁にチャンバー内をクリーニングする必要がある。そうすると、クリーニング後の酸化シリコン膜の成膜において、チャンバー内に残留するフッ素（Ｆ）を取り込み易いため、とりわけ、フッ素（Ｆ）の含有量をコントロールすることが難しい。

なお、第１絶縁膜１１ａを構成する酸化シリコン膜に含まれる水素（Ｈ）やフッ素（Ｆ）の上述した含有量は、この後に形成される半導体層３０ａの形成に係る１０００℃の高温の熱処理が施された後の値である。言い換えれば、高温の熱処理が施されると、水素（Ｈ）やフッ素（Ｆ）が熱拡散するため、酸化シリコン膜に含まれる水素（Ｈ）やフッ素（Ｆ）の含有量は、成膜時よりも減少する。また、酸化シリコン膜に含まれる水素（Ｈ）の量を確保する観点から、第１絶縁膜１１ａの膜厚は、１μｍ以上であることがより好ましい。また、酸化シリコン膜に含まれる水素（Ｈ）を熱拡散させる温度は、３００℃以上で、且つ、基材１０ｓの融点（本実施形態では基材１０ｓは石英基板でありその融点は１６００℃）よりも低い１３００℃以下であればよい。したがって、半導体層３０ａの形成後に、３００℃以上の高温の熱処理が施されても、酸化シリコン膜から水素（Ｈ）が熱拡散する。

次に、第１絶縁膜１１ａ上に走査線３が形成される。走査線３は、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｔｉ（チタン）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）などの高融点金属の中から選ばれる金属、これらの金属の合金またはシリサイドなどの金属化合物を用いて形成されている。このような走査線３の膜厚は、例えば、２００ｎｍである。

次に、走査線３を覆うように第２絶縁膜１１ｂが形成される。この後に、第２絶縁膜１１ｂ上に半導体層３０ａが形成されることから、第２絶縁膜１１ｂは、意図的に不純物が導入されていない、酸化シリコン膜（None−doped Silicate Glass；ＮＳＧ膜）や窒化シリコン膜（Ｓｉ_xＮ_y膜）を用いて形成される。なお、第２絶縁膜１１ｂに本願の酸化シリコン膜を適用してもよいが、膜厚を１μｍ以上とすると、基材１０ｓ側から入射し走査線３の端部で回折した迷光が半導体層３０ａに入射し易くなり、半導体層３０ａに対する走査線３の遮光性が低下することから、第２絶縁膜１１ｂの膜厚を、例えば２００ｎｍとしている。

次に、第２絶縁膜１１ｂ上に島状に半導体層３０ａが形成される。半導体層３０ａはポリシリコン膜からなり、不純物イオンが選択的に注入されて、チャネル領域と、チャネル領域を挟む低濃度不純物領域と、低濃度不純物領域に接する高濃度不純物領域とを有するＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造が形成されている。ポリシリコン膜の形成方法としては、ＬＰ−ＣＶＤ法により形成されたアモルファスシリコン膜を１０００℃の高温で５分以上の熱処理を施して結晶化させることによりポリシリコン膜とする方法が挙げられる。

半導体層３０ａは、遮光性を有する走査線３に対して第２絶縁膜１１ｂを介して設けられているため、基材１０ｓ側から半導体層３０ａに入射する光は走査線３によって遮光される。これにより、入射した光によってＴＦＴ３０に光リーク電流が発生し、動作が不安定になることが防止される。また、半導体層３０ａを形成する際の高温の熱処理によって、第１絶縁膜１１ａから半導体層３０ａに水素（Ｈ）が拡散して、ポリシリコン膜からなる半導体層３０ａの結晶欠陥を水素（Ｈ）で補修するシンタリング効果が得られ、半導体層３０ａの電気特性が改善される。

次に、半導体層３０ａを覆うようにゲート絶縁膜１１ｃが形成される。ゲート絶縁膜１１ｃは、例えば、ポリシリコン膜からなる半導体層３０ａの表面を酸化させ、その上にＬＰ−ＣＶＤ法で形成した、膜厚が例えば３０ｎｍの酸化シリコン膜である。さらにゲート絶縁膜１１ｃを挟んでチャネル領域に対向する位置にゲート電極３０ｇが形成される。本実施形態では、走査線３に電気的に接続された電極の一部が、ゲート電極３０ｇとして機能するものである。走査線３とゲート電極３０ｇとの電気的な接続については後述する。

ゲート電極３０ｇとゲート絶縁膜１１ｃとを覆うようにして第１層間絶縁膜１１ｄが形成される。第１層間絶縁膜１１ｄもまた、例えば、ＰＥ−ＣＶＤ法により形成された酸化シリコン膜からなる。第１層間絶縁膜１１ｄの膜厚は、例えば５００ｎｍである。

次に、半導体層３０ａのそれぞれの端部と重なる位置に、ゲート絶縁膜１１ｃ、第１層間絶縁膜１１ｄを貫通する貫通孔が形成される。そして、貫通孔を埋めると共に第１層間絶縁膜１１ｄを覆うように例えばＡｌ（アルミニウム）やその合金、あるいは金属化合物、不純物をドープしたポリシリコン膜などの遮光性の導電膜が成膜され、これをパターニングすることにより、コンタクトホール３１を介してＴＦＴ３０のソースに繋がるデータ線６が形成される。同時にコンタクトホール３２を介してＴＦＴ３０のドレインに繋がる第１中継電極６ｂが形成される。

次に、データ線６及び第１中継電極６ｂと第１層間絶縁膜１１ｄを覆って第２層間絶縁膜１２が形成される。第２層間絶縁膜１２もまた、例えば、ＰＥ−ＣＶＤ法により形成された酸化シリコン膜からなる。そして、第２層間絶縁膜１２は、ＴＦＴ３０が設けられた領域を覆うことによって表面に凹凸が生ずることから、凹凸を平坦化する平坦化処理が施される。平坦化処理の方法としては、例えば化学的機械的研磨処理（Chemical Mechanical Polishing：ＣＭＰ処理）やエッチング処理、あるいはこれらの処理を組み合わせる方法などが挙げられる。平坦化処理後の第２層間絶縁膜１２の平均膜厚は例えば５００ｎｍである。

次に、平面的に第１中継電極６ｂと重なる位置に第２層間絶縁膜１２を貫通する貫通孔が形成される。この貫通孔内を被覆すると共に第２層間絶縁膜１２を覆うように例えばＡｌ（アルミニウム）やその合金、あるいは金属化合物などの遮光性の導電膜が成膜され、これをパターニングすることにより、第１容量電極１６ａと、コンタクトホール３５を介して第１中継電極６ｂに電気的に接続される第２中継電極１６ｄとが形成される。

第１容量電極１６ａのうち、後に形成される誘電体膜１６ｃを介して第２容量電極１６ｂと対向する部分の外縁を覆うように保護絶縁膜１３ａがパターニングされて形成される。また、第２中継電極１６ｄのうち後述するコンタクトホール３６と重なる部分を除いた外縁を覆うように保護絶縁膜１３ａがパターニングされて形成される。保護絶縁膜１３ａは、この後に形成される第２容量電極１６ｂのパターニング時に第１容量電極１６ａがエッチングされることを防ぐために設けられるものである。

次に、保護絶縁膜１３ａと第１容量電極１６ａを覆って誘電体膜１６ｃが成膜される。誘電体膜１６ｃとしては、シリコン窒化膜や、酸化ハフニュウム（ＨｆＯ₂）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）などの単層膜、又はこれらの単層膜のうち少なくとも２種の単層膜を積層した多層膜を用いてもよい。誘電体膜１６ｃの膜厚は例えば３０ｎｍである。平面的に第２中継電極１６ｄと重なる部分の誘電体膜１６ｃはエッチングされて除かれる。誘電体膜１６ｃを覆うように例えばＴｉＮ（窒化チタン）などの導電膜が形成され、これをパターニングすることにより、第１容量電極１６ａに対向配置され、第２中継電極１６ｄに繋がる第２容量電極１６ｂが形成される。誘電体膜１６ｃと、誘電体膜１６ｃを挟んで対向配置された第１容量電極１６ａと第２容量電極１６ｂとにより蓄積容量１６が構成される。

次に、第２容量電極１６ｂと誘電体膜１６ｃとを覆う第３層間絶縁膜１３ｂが形成される。第３層間絶縁膜１３ｂもまた、ＰＥ−ＣＶＤ法により形成された酸化シリコン膜である。そして、第３層間絶縁膜１３ｂにＣＭＰ処理などの平坦化処理が施される。平坦化処理後の第３層間絶縁膜１３ｂの平均膜厚は例えば４００ｎｍである。第３層間絶縁膜１３ｂの膜厚に比べて、保護絶縁膜１３ａや誘電体膜１６ｃの膜厚は薄い。また、保護絶縁膜１３ａ及び誘電体膜１６ｃは、必ずしも基材１０ｓの全面に亘って形成する必要はなく、蓄積容量１６の配置に対応してパターニングされていてもよい。

第２容量電極１６ｂのうち第２中継電極１６ｄと接する部分に至るように第３層間絶縁膜１３ｂを貫通する貫通孔が形成される。

この貫通孔内を被覆すると共に第３層間絶縁膜１３ｂを覆うように例えばＡｌ（アルミニウム）やその合金、あるいは金属化合物などの遮光性の導電膜が形成され、これをパターニングすることにより、配線８ａと、コンタクトホール３６を介して第２中継電極１６ｄに電気的に接続される第３中継電極８ｂとが形成される。配線８ａは、平面的にＴＦＴ３０の半導体層３０ａやデータ線６及び蓄積容量１６と重なるように形成され、固定電位が与えられてシールド層として機能するものである。

配線８ａと第３中継電極８ｂとを覆うように第４層間絶縁膜１４が形成される。第４層間絶縁膜１４も、ＰＥ−ＣＶＤ法により形成された酸化シリコン膜や窒化シリコン膜を用いることができる。第４層間絶縁膜１４を貫通して第３中継電極８ｂに至る貫通孔が形成される。

この貫通孔内を被覆し、第４層間絶縁膜１４を覆うようにＩＴＯなどの透明導電膜（電極膜）が成膜される。この透明導電膜（電極膜）をパターニングしてコンタクトホール３７を介して第３中継電極８ｂに電気的に繋がる画素電極１５が形成される。

第３中継電極８ｂは、コンタクトホール３６、第２容量電極１６ｂ、第２中継電極１６ｄ、コンタクトホール３５、第１中継電極６ｂを介してＴＦＴ３０のドレインと電気的に接続すると共に、コンタクトホール３７を介して画素電極１５と電気的に接続している。

第１容量電極１６ａは複数の画素Ｐに跨るように形成され、等価回路（図３参照）における容量線７として機能している。第１容量電極１６ａには固定電位が与えられる。これにより、ＴＦＴ３０のドレインを介して画素電極１５に与えられた電位を第１容量電極１６ａと第２容量電極１６ｂとの間において保持することができる。

画素電極１５を覆うように配向膜１８が形成され、液晶層５０を介して素子基板１０に対向配置される対向基板２０の対向電極２３を覆うように配向膜２４が形成される。前述したように、配向膜１８，２４は無機配向膜であって、酸化シリコンなどの無機材料を所定の方向から例えば斜め蒸着して柱状に成長させた柱状体１８ａ，２４ａの集合体からなる。このような配向膜１８，２４に対して負の誘電異方性を有する液晶分子ＬＣは、配向膜面の法線方向に対して柱状体１８ａ，２４ａの傾斜方向に３度〜５度のプレチルト角度θｐを有して略垂直配向（ＶＡ；Vertical Alignment）する。画素電極１５と対向電極２３との間に交流の駆動信号を印加して液晶層５０を駆動することによって液晶分子ＬＣは画素電極１５と対向電極２３との間に生ずる電界方向に傾くように挙動する。

このように、素子基板１０の基材１０ｓ上には、走査線３、ＴＦＴ３０、データ線６、蓄積容量１６、配線８ａ、画素電極１５などが形成された複数の配線層が設けられている。複数の配線層のうち、本実施形態のＴＦＴ３０の遮光構造に係る配線層は、主に、半導体層３０ａに近いデータ線６よりも下層の部分であり、データ線６よりも上層の構成は、特に限定されるものではなく、従来の配線層の構造を適用可能である。

１−３．トランジスターの配線構造
次に、本実施形態の素子基板１０におけるＴＦＴ３０の配線構造について、図５〜図７を参照して説明する。図５は素子基板におけるトランジスター及び信号配線の配置を示す概略平面図、図６は図５のＡ−Ａ’線に沿ったトランジスターの配線構造を示す概略断面図、図７は図５のＢ−Ｂ’線に沿った液晶パネルの構造を示す概略断面図である。なお、図５のＡ−Ａ’線は、ＴＦＴ３０の半導体層３０ａにおけるチャネル領域３０ｃをＸ方向に横断する線分であり、図５のＢ−Ｂ’線は、Ｘ方向に隣り合うＴＦＴ３０のドレイン側をＸ方向に横断する線分である。

図５に示すように、走査線３は、Ｘ方向に配列する複数の画素Ｐに跨って、同じくＸ方向に延在する本線部３ａと、本線部３ａに対してＸ方向及びＹ方向の幅が拡張された拡張部３ｂとを有している。また、走査線３は、拡張部３ｂからＹ方向に突出する突出部３ｃと、拡張部３ｂからＹ方向の反対側に突出する突出部３ｄとを有している。

ＴＦＴ３０の半導体層３０ａは、平面視で走査線３の拡張部３ｂ及び２つの突出部３ｃ，３ｄに重なるようにＹ方向に沿って配置されている。

本実施形態の半導体層３０ａは、上述したように、ポリシリコン膜に不純物イオンを選択的に注入することによって形成されたＬＤＤ構造となっている。具体的には、半導体層３０ａは、チャネル領域３０ｃと、チャネル領域３０ｃを挟む低濃度不純物領域３０ｅ，３０ｆと、一方の低濃度不純物領域３０ｅに接して設けられた高濃度不純物領域３０ｓと、他方の低濃度不純物領域３０ｆに接して設けられた高濃度不純物領域３０ｄと、を有している。高濃度不純物領域３０ｄ，３０ｓのほうが低濃度不純物領域３０ｅ，３０ｆよりも不純物イオンの注入量が多く、導電性が高まっている。一方の高濃度不純物領域３０ｓの端部にデータ線６との接続を図るコンタクトホール３１が設けられている。他方の高濃度不純物領域３０ｄの端部に第１中継電極６ｂ（図４参照）との接続を図るコンタクトホール３２が設けられている。以降、低濃度不純物領域３０ｅ，３０ｆをＬＤＤ領域３０ｅ，３０ｆと呼ぶ。また、コンタクトホール３１が設けられる高濃度不純物領域３０ｓをソース領域３０ｓと呼び、コンタクトホール３２が設けられる高濃度不純物領域３０ｄをドレイン領域３０ｄと呼ぶ。

半導体層３０ａは、平面視で、チャネル領域３０ｃが走査線３の拡張部３ｂのほぼ中心に位置するように配置されている。このような走査線３及び半導体層３０ａに対して、平面視で重なるように電極４が配置されている。具体的には、電極４は、平面視において、半導体層３０ａに沿って両側に配置された２つの拡張部４ａと、２つの拡張部４ａの間に配置され、半導体層３０ａのチャネル領域３０ｃと重なるように設けられた狭小部４ｂとを有している。

走査線３の拡張部３ｂには、走査線３と電極４とを電気的に接続させるために２つのコンタクトホール３３，３４が設けられている。コンタクトホール３３，３４は、平面視で半導体層３０ａを挟んで両側に設けられている。電極４のうち平面視で半導体層３０ａのチャネル領域３０ｃと重なる狭小部４ｂは、ＴＦＴ３０におけるゲート電極３０ｇとして機能するものである。コンタクトホール３３，３４によって電極４にも走査線３と同様に走査信号が供給される。なお、２つのコンタクトホール３３，３４のうちいずれか一方のコンタクトホールのみを設けて走査線３と電極４とを電気的に接続させてもよい。また、Ｘ方向に配列する画素Ｐに跨って隣り合う電極４を繋ぐ配線を設け、走査線３を第１走査線とし、相互に接続された電極４を第２走査線として、走査信号を供給する電気的な配線系統を強化する構成としてもよい。

データ線６は、平面視で、走査線３の拡張部３ｂと、拡張部３ｂからＹ方向に突出する２つの突出部３ｃ，３ｄと、半導体層３０ａとに重なるように、Ｙ方向に延在して設けられている。Ｘ方向に延在する走査線３と、Ｙ方向に延在するデータ線６とによって、画素Ｐが平面視で囲まれた状態となっている。走査線３及びデータ線６は、遮光性を有していることから、走査線３及びデータ線６で囲まれた領域が、画素Ｐの開口領域となっている。言い換えれば、平面視で走査線３及びデータ線６が配置された領域は、遮光性の非開口領域となっている。

図６に示すように、基材１０ｓと走査線３との間には、第１絶縁膜１１ａが形成されている。走査線３とＴＦＴ３０の半導体層３０ａとの間には、第２絶縁膜１１ｂが形成されている。半導体層３０ａと電極４との間にはゲート絶縁膜１１ｃが形成されている。電極４とデータ線６との間には、第１層間絶縁膜１１ｄが形成されている。

第２絶縁膜１１ｂ及びゲート絶縁膜１１ｃには、Ｘ方向において半導体層３０ａを挟んだ位置に、走査線３に至る貫通孔が形成される。当該貫通孔内を被覆するように電極４が形成されて２つのコンタクトホール３３，３４が構成される。電極４は、例えば、導電性のポリシリコン、Ｔｉ（チタン）やＷ（タングステン）などの金属やその合金、あるいは窒化物やシリサイドなどの金属材料を用いて形成される。電極４はこれらの金属材料からなる単層構造であってもよいし、異なる金属材料からなる複層構造であってもよい。

このようなＴＦＴ３０の配線構造によれば、Ｚ方向の反対側から半導体層３０ａに向かう光は、データ線６と電極４とによって遮光される。また、基材１０ｓを透過して半導体層３０ａに向かう光は、走査線３によって遮光される。２つのコンタクトホール３３，３４は、図５に示すように、半導体層３０ａのチャネル領域３０ｃと、チャネル領域３０ｃを挟むＬＤＤ領域３０ｅ，３０ｆとに沿って、半導体層３０ａの両側に形成されている。したがって、Ｚ方向に対して斜め方向から半導体層３０ａのチャネル領域３０ｃ、ＬＤＤ領域３０ｅ，３０ｆに向かう光は、コンタクトホール３３，３４を含む電極４によって遮光される。

図７に示すように、液晶装置１００は、液晶層５０を挟んで対向配置された素子基板１０と対向基板２０とを有する液晶パネル１１０を備えている。

素子基板１０の基材１０ｓ上には、前述したように、走査線３、ＴＦＴ３０の半導体層３０ａ、データ線６、蓄積容量１６、配線８ａなどが形成された複数の配線層が設けられている。複数の配線層に形成されたこれらの電気的な構成は、Ｘ方向において、隣り合う画素電極１５の外縁と重なるように配置されている。

本実施形態では、液晶パネル１１０の対向基板２０側から画素電極１５が設けられた画素Ｐに光が入射する。画素Ｐの中心を通る光軸Ｌ０に沿って入射した光Ｌ１は、対向基板２０、液晶層５０、画素電極１５を透過して素子基板１０の基材１０ｓから射出される。Ｘ方向において隣り合う画素電極１５の間に入射した光は、素子基板１０の複数の配線層に形成された配線８ａ、蓄積容量１６、データ線６によって遮光され、半導体層３０ａには到達しない。

画素電極１５を透過して基材１０ｓから射出された光Ｌ１が、進行方向に配置された、例えば偏光素子などによって反射し、再び基材１０ｓに入射する迷光が生ずることがある。このような迷光は、基材１０ｓと半導体層３０ａとの間に設けられた走査線３によって遮光され、半導体層３０ａには到達し難い。つまり、画素Ｐに入射する光や、画素Ｐを透過した光に起因する迷光に対してもＴＦＴ３０において光リーク電流が生じ難い素子基板１０の配線構造となっている。

さらに、基材１０ｓと走査線３との間には、第１絶縁膜１１ａが設けられている。第１絶縁膜１１ａは、水素（Ｈ）の含有量が、１．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以上、１．０×１０²⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ³未満である酸化シリコン膜で構成されている。したがって、基材１０ｓ上に直接に走査線３を形成する場合に比べて、半導体層３０ａの形成工程における高温の熱処理により、第１絶縁膜１１ａから水素（Ｈ）が半導体層３０ａに拡散する。これにより、半導体層３０ａを構成するポリシリコン膜の結晶欠陥が熱拡散した水素（Ｈ）によって補修されるシンタリング効果が得られることから、半導体層３０ａにおける電気特性が改善される。また、第１絶縁膜１１ａを構成する酸化シリコン膜に含まれるフッ素（Ｆ）の含有量が１．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³未満であることから、上述した高温の熱処理が施されても第１絶縁膜１１ａから半導体層３０ａに熱拡散するフッ素（Ｆ）の量が制限され、半導体層３０ａにおける電気特性の劣化が抑制される。

また、前述したように、画素回路を駆動制御する周辺回路としてのデータ線駆動回路１０１や走査線駆動回路１０２は、Ｎｃｈ型ＴＦＴ及びＰｃｈ型ＴＦＴを含んでおり、これらのＴＦＴもまた、素子基板１０の複数の配線層において形成される。複数の配線層のうち最下層の配線層と、基材１０ｓとの間には、本実施形態の酸化シリコン膜によって構成された第１絶縁膜１１ａが設けられている。したがって、画素Ｐにおけるスイッチング素子としてのＴＦＴ３０だけでなく、周辺回路におけるＮｃｈ型ＴＦＴ及びＰｃｈ型ＴＦＴのポリシリコン膜からなる半導体層においても第１絶縁膜１１ａから熱拡散した水素（Ｈ）によるシンタリング効果が得られる。また、第１絶縁膜１１ａから熱拡散するフッ素（Ｆ）の量が制限される。すなわち、優れた特性を有するＴＦＴが設けられた液晶装置１００を提供することができる。なお、第１絶縁膜１１ａから水素（Ｈ）を熱拡散させることは、半導体層の形成時だけでなく、半導体層を形成した後に施される高温の熱処理においても可能である。

１−４．実施例と比較例
次に、本実施形態の酸化シリコン膜を含む薄膜トランジスター（ＴＦＴ）の配線構造の実施例と比較例とを挙げて、その評価結果について説明する。

（実施例１）
実施例１のＴＦＴの配線構造は、上記第１実施形態の素子基板１０の配線構造に準じたものであって、基材１０ｓとして石英基板を用いた。石英基板上に第１絶縁膜１１ａとして、膜厚がおよそ１μｍの酸化シリコン膜を形成した。実施例１の酸化シリコン膜の形成方法は、成膜用ガスとして、モノシラン（ＳｉＨ₄）と、酸素（Ｏ₂）と、キャリアガスとしてのアルゴン（Ａｒ）とを含む成膜用ガスを用い、ＨＤＰ−ＣＶＤ法により、成膜圧力を１０Ｐａ以下として酸化シリコン膜を形成した。次に、ＨＤＰ−ＣＶＤ法により形成された酸化シリコン膜上にポリシリコン膜からなる半導体層を形成した。半導体層は、アモルファスシリコン膜に１０００℃の高温の熱処理を施して結晶化させてポリシリコン膜としたものである。ポリシリコン膜からなる半導体層に不純物イオンを選択的に注入して、実施例１のＮｃｈ型ＴＦＴを形成した。

（比較例１）
比較例１のＴＦＴの配線構造は、実施例１のＴＦＴの配線構造と基本的に同じであるが、石英基板と半導体層との間に、ＴＥＯＳと、酸素（Ｏ₂）と、キャリアガスとしてのヘリウム（Ｈｅ）とを含む成膜用ガスを用い、ＰＥ−ＣＶＤ法により、成膜圧力を１００Ｐａ以上として、膜厚がおよそ１μｍの酸化シリコン膜を形成した。次に、ＰＥ−ＣＶＤ法により形成された酸化シリコン膜上にポリシリコン膜からなる半導体層を形成した。半導体層は、アモルファスシリコン膜に１０００℃の高温の熱処理を施して結晶化させてポリシリコン膜としたものである。ポリシリコン膜からなる半導体層に不純物イオンを選択的に注入して、比較例１のＮｃｈ型ＴＦＴを形成した。

実施例１及び比較例１の酸化シリコン膜の評価は、石英基板に酸化シリコン膜が成膜された試験片を用いた。そして、試験片の酸化シリコン膜に含まれる水素（Ｈ）及びフッ素（Ｆ）の含有量を２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ；Secondary Ion Mass Spectrometry）により測定した。また、１０００℃で５分、熱処理を施した後の試験片の酸化シリコン膜に含まれる水素（Ｈ）及びフッ素（Ｆ）の含有量を同様にＳＩＭＳにより測定した。さらに、熱処理後の試験片を濃度が１．０質量％のフッ化水素酸（ＨＦ）溶液に所定の時間浸漬してエッチングし、エッチングによる酸化シリコン膜の膜減り量を測定して、単位時間あたりのエッチングレートを求めた。実施例１と比較例１とにおける酸化シリコン膜の評価結果を以下の表１に示す。表１において、「ａｓ Ｄｅｐｏ」は成膜後を示し、「＋Ａｎｎｅａｌ」は熱処理後を示す。

表１に示すように、成膜後の酸化シリコン膜に含まれる水素（Ｈ）の含有量は、実施例１と比較例１とで大きな差がなく、熱処理後では、比較例１が１．８０×１０²⁰［ａｔｏｍｓ／ｃｍ³］であるのに比べて、実施例１のほうが水素（Ｈ）の含有量が１桁少なく、１．４０×１０¹⁹［ａｔｏｍｓ／ｃｍ³］となっている。これは、比較例１に比べて実施例１の酸化シリコン膜のほうが熱的に安定した構造となっており、成膜時に含まれた水素（Ｈ）が容易に離脱し易いと考えられる。比較例１の酸化シリコン膜は、熱的に不安定な構造となっており成膜時に含まれる水素（Ｈ）がシリコンによってトラップされ離脱し難いと考えられる。

一方で、比較例１と実施例１とにおける成膜後の酸化シリコン膜に含まれるフッ素（Ｆ）の含有量は、比較例１が７．１０×１０¹⁹［ａｔｏｍｓ／ｃｍ³］であるのに比べて、実施例１のほうがフッ素（Ｆ）の含有量が１桁少なく、３．２０×１０¹⁸［ａｔｏｍｓ／ｃｍ³］となっている。これは、実施例１の酸化シリコン膜は、ＨＤＰ−ＣＶＤ法により１０Ｐａ以下の成膜圧力で形成されており、ＰＥ−ＣＶＤ法で形成された比較例１の酸化シリコン膜に比べて、フッ素（Ｆ）などの不純物が少ない状態となっていると考えられる。また、フッ素（Ｆ）の含有量の傾向は、熱処理後でも変わらず、実施例１のほうが比較例１に比べてフッ素（Ｆ）の含有量が１桁少ない。

さらに、実施例１の酸化シリコン膜のほうが比較例１よりもエッチングレートが遅く、比較例１よりも膜密度が高く、石英基板に近い熱的に安定な酸化シリコン膜となっていると考えられる。なお、石英基板のエッチングレートは、６．８［ｎｍ／ｍｉｎ］である。

（実施例２）
実施例２のＴＦＴの配線構造は、実施例１に対して、半導体層における不純物イオンの注入方法を異ならせて、Ｐｃｈ型ＴＦＴを形成した。他の配線構造は、実施例１と同じである。

（比較例２）
比較例２のＴＦＴの配線構造は、比較例１に対して、半導体層における不純物イオンの注入方法を異ならせて、Ｐｃｈ型ＴＦＴを形成した。他の配線構造は、比較例１と同じである。

次に、実施例と比較例の酸化シリコン膜を用いた配線構造における薄膜トランジスターの電気的な特性について、図８及び図９を参照して説明する。図８は実施例１及び比較例１の配線構造におけるＮｃｈ型の薄膜トランジスターの電気的な特性を示すグラフ、図９は実施例２及び比較例２の配線構造におけるＰｃｈ型の薄膜トランジスターの電気的な特性を示すグラフである。図８及び図９に示す薄膜トランジスター（ＴＦＴ）の電気的な特性は、ＴＦＴのソースとドレインとの間に１５Ｖを印加して、０Ｖを基準としてゲート電圧Ｖｇ（Ｖ）を変化させたときの、ＴＦＴのドレイン端に流れる電流値Ｉｄ（Ａ）の変化を示したものである。

図８に示すように、Ｎｃｈ型ＴＦＴでは、実施例１のほうが比較例１よりもわずかなゲート電圧Ｖｇの変化で、電流値Ｉｄが大きく変化する。つまり、実施例１のＮｃｈ型ＴＦＴのほうが比較例１よりもサブスレッショルド値（Ｓ値）が小さく、優れたスイッチング特性を有している。

図９に示すように、Ｐｃｈ型ＴＦＴの場合においてもＮｃｈ型ＴＦＴと同様に、実施例２のほうが比較例２よりサブスレッショルド値（Ｓ値）が小さく、優れたスイッチング特性を有している。

実施例１及び実施例２によれば、石英基板と半導体層との間に設けられた第１絶縁膜１１ａから熱拡散した水素（Ｈ）により半導体層がシンタリングされる効果を得るには、第１絶縁膜１１ａは、水素（Ｈ）の含有量が１．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以上、１．０×１０²⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ³未満である酸化シリコン膜からなることが好ましい。また、当該酸化シリコン膜に含まれるフッ素（Ｆ）の含有量は、１．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³未満であることが好ましい。

また、酸化シリコン膜に含まれる水素（Ｈ）を熱拡散させるには、酸化シリコン膜が熱的に安定な膜密度が高い状態であることが望ましく、酸化シリコン膜の膜密度を判断する指標としての１ｗｔ％ＨＦ溶液を用いたエッチングレートは、６．８［ｎｍ／ｍｉｎ］以上２０［ｎｍ／ｍｉｎ］以下であることが好ましい。

上記第１実施形態では、画素Ｐのスイッチング素子としてＮｃｈ型のＴＦＴ３０を用いている。したがって、優れたスイッチング特性を有するＴＦＴ３０を画素Ｐごとに備えた液晶装置１００を提供できる。また、上記の実施例２で示したように、本実施形態の酸化シリコン膜を用いれば、Ｐｃｈ型ＴＦＴであっても優れたスイッチング特性を実現できる。液晶装置１００において、ＴＦＴ３０を含む画素回路を駆動するためのデータ線駆動回路１０１や走査線駆動回路１０２などの周辺回路は、前述したように、Ｎｃｈ型ＴＦＴとＰｃｈ型ＴＦＴとを含んで構成される。したがって、画素回路及び周辺回路において、本実施形態の酸化シリコン膜を用いれば、例えば、画素数がフルハイビジョンを超える４Ｋの解像度を有していても、高い周波数で高速駆動することが可能な液晶装置１００を実現できる。

画素ＰのＮｃｈ型のＴＦＴ３０は、画素Ｐに入射する光によって光リーク電流が生じないように遮光構造が取り入れられている。したがって、ＴＦＴ３０の半導体層３０ａと基材１０ｓとの間には、走査線３のような遮光膜が必要である。
一方で、表示領域Ｅ１よりも外側の周辺領域に設けられるデータ線駆動回路１０１や走査線駆動回路１０２などの周辺回路は、対向基板２０に設けられた見切り部２１や、液晶パネル１１０が収容されるケースなどによって、周辺回路に入射する光を遮光することができる。それゆえに、素子基板１０の基材１０ｓとＮｃｈ型ＴＦＴの半導体層やＰｃｈ型ＴＦＴの半導体層との間に必ずしも遮光膜を設けなくてもよい。遮光膜がなければ、本実施形態の酸化シリコン膜で構成される第１絶縁膜１１ａに含まれる水素（Ｈ）は、Ｎｃｈ型ＴＦＴの半導体層やＰｃｈ型ＴＦＴの半導体層に容易に熱拡散し易くなる。つまり、遮光膜を設けなくてもよい周辺回路のＮｃｈ型ＴＦＴの半導体層やＰｃｈ型ＴＦＴの半導体層のほうが、画素ＰのＮｃｈ型のＴＦＴ３０における半導体層３０ａに比べて、熱拡散した水素（Ｈ）によるシンタリング効果を確実に得られることになる。

また、素子基板１０において基材１０ｓとＴＦＴの半導体層との間に遮光膜を設ける場合、遮光膜は、金属またはシリコンを含まない金属化合物からなることが好ましい。これによれば、遮光膜がシリコンを含まないことから、シリコンによって酸化シリコン膜中の水素（Ｈ）がトラップされることを防ぐことができる。つまり、シリコンを含まない遮光膜は、酸化シリコン膜から水素（Ｈ）が熱拡散することを阻害し難くなる。

２．第２実施形態
２−１．電気光学装置
次に、第２実施形態の電気光学装置について、上記第１実施形態と同様に、後述する投射型表示装置の光変調手段として用いることができる小型な液晶装置を例に挙げ、図１０を参照して説明する。第２実施形態の液晶装置は、上記第１実施形態の液晶装置１００に対して、素子基板と対向基板とにそれぞれマイクロレンズアレイを備えたものである。したがって、第２実施形態の液晶装置において、上記第１実施形態の液晶装置１００と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。図１０は第２実施形態の電気光学装置としての液晶装置の液晶パネルの構造を示す概略断面図である。詳しくは、上記第１実施形態の図７に対応する図であって、図５のＢ−Ｂ’線に沿った概略断面図である。

図１０に示すように、本実施形態の液晶装置２００は、液晶層５０を介して対向配置された素子基板２１０と対向基板２２０とを有する液晶パネル２５０を備えている。液晶パネル２５０の光学的な設計は、液晶層５０において、負の誘電異方性の液晶分子を略垂直配向させた、ノーマリーブラックモードである。

素子基板２１０は、基材１０ｓと、基材１０ｓに設けられた画素電極１５と、基材１０ｓと画素電極１５との間に設けられた複数の配線層と、を有している。複数の配線層には、基材１０ｓ側から、走査線３、ＴＦＴ３０の半導体層３０ａ、データ線６、蓄積容量１６、配線８ａなどが形成されている。また、基材１０ｓには、画素ＰごとにマイクロレンズＭＬ１が形成されている。つまり、基材１０ｓには、複数のマイクロレンズＭＬ１を有するマイクロレンズアレイが設けられている。このような基材１０ｓと走査線３との間に本実施形態の酸化シリコン膜からなる第１絶縁膜１１ａが設けられている。

対向基板２２０は、基材２０ｓと、基材２０ｓに設けられた対向電極２３と、基材２０ｓと対向電極２３との間に設けられた平坦化層２２と、を有している。また、基材２０ｓには、画素ＰごとにマイクロレンズＭＬ２が形成されている。つまり、基材２０ｓには、複数のマイクロレンズＭＬ２を有するマイクロレンズアレイが設けられている。

素子基板２１０におけるマイクロレンズアレイの形成方法としては、例えば、基材１０ｓの一方の面を選択的にエッチングすることにより、画素Ｐごとに液晶層５０に対して反対側に凸の半球状のレンズ面を形成する。当該レンズ面を埋めるように、基材１０ｓよりも屈折率が大きなレンズ材料を堆積させる。レンズ材料を堆積させた基材１０ｓの一方の面には凹凸が生ずることから、凹凸を解消すべく平坦化処理を施す。これによって、基材１０ｓに画素ＰごとにマイクロレンズＭＬ１ができあがる。そして、複数のマイクロレンズＭＬ１を覆うように本実施形態の酸化シリコン膜を形成して第１絶縁膜１１ａとする。本実施形態の酸化シリコン膜に含まれる水素（Ｈ）の含有量は、１．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以上、１．０×１０²⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ³未満である。また、本実施形態の酸化シリコン膜に含まれるフッ素（Ｆ）の含有量は、１．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³未満である。このような酸化シリコン膜の形成方法は、上記第１実施形態と同様に、モノシラン（ＳｉＨ₄）と、酸素（Ｏ₂）と、アルゴン（Ａｒ）またはヘリウム（Ｈｅ）などのキャリアガスとを含む成膜用ガスを用いて、プラズマＣＶＤ法や、高密度プラズマＣＶＤ法により形成する方法が挙げられる。

対向基板２２０におけるマイクロレンズアレイの形成方法も、素子基板２１０と同様である。つまり、基材２０ｓの一方の面を選択的にエッチングすることにより、画素Ｐごとに液晶層５０に対して反対側に凸の半球状のレンズ面を形成する。当該レンズ面を埋めるように、基材２０ｓよりも屈折率が大きなレンズ材料を堆積させる。レンズ材料を堆積させた基材２０ｓの一方の面には凹凸が生ずることから、凹凸を解消すべく平坦化処理を施す。これによって、基材２０ｓに画素ＰごとにマイクロレンズＭＬ２ができあがる。そして、複数のマイクロレンズＭＬ２を覆うように平坦化層２２を形成する。

なお、素子基板２１０及び対向基板２２０において、マイクロレンズアレイを形成する方法は、基材の一方の面を選択的にエッチングしてレンズ面を形成する方法に限らず、基材の一方の面に堆積させた絶縁膜を選択的にエッチングしてレンズ面を形成してもよい。

本実施形態の液晶装置２００では、液晶パネル２５０の素子基板２１０側から画素Ｐに光を入射させる。画素Ｐの光軸Ｌ０に沿って入射した光Ｌ１は、基材１０ｓ、マイクロレンズＭＬ１、画素電極１５、液晶層５０、対向電極２３、マイクロレンズＭＬ２を透過して対向基板２２０の基材２０ｓから射出される。Ｘ方向において隣り合うマイクロレンズＭＬ１の間に入射した光は、素子基板２１０の最下層の配線層に形成された走査線３によって遮光され、半導体層３０ａには到達しない。

光軸Ｌ０に対して斜め方向から画素Ｐに入射した光Ｌ２は、素子基板２１０側のマイクロレンズＭＬ１によって集光された後に、対向基板２２０側のマイクロレンズＭＬ２によってほぼ光軸Ｌ０に沿った方向に曲げられて射出される。つまり、液晶装置２００は、素子基板２１０側から画素Ｐに入射する光を集光して対向基板２２０側から射出することができるため、光源から液晶パネル２５０に入射する光を有効活用して明るい表示が可能である。

素子基板２１０において、マイクロレンズＭＬ１が形成された基材１０ｓと走査線３との間に形成された第１絶縁膜１１ａは、マイクロレンズＭＬ１で集光される光の光軸Ｌ０上における焦点位置を調整する機能を有する。具体的には、第１絶縁膜１１ａの膜厚を調整することによって光軸Ｌ０上における焦点位置を調整することができる。焦点位置は、マイクロレンズＭＬ１によって集光された光が、複数の配線層に設けられた配線を避けて焦点を結ぶように調整される。画素Ｐの平面的な大きさに対応したマイクロレンズＭＬ１の光学的な設計にもよるが、本実施形態の第１絶縁膜１１ａの膜厚は、例えば２．５μｍ〜２４．０μｍである。このように、第１絶縁膜１１ａの膜厚を１μｍよりも厚くすることから、半導体層３０ａの形成に係る高温の熱処理によって、第１絶縁膜１１ａを構成する酸化シリコン膜からポリシリコン膜である半導体層３０ａに拡散する水素（Ｈ）の量を十分に確保することができる。つまり、画素ＰのＴＦＴ３０における半導体層３０ａだけでなく、周辺回路のＮｃｈ型ＴＦＴの半導体層やＰｃｈ型ＴＦＴの半導体層において、ポリシリコン膜における結晶欠陥を拡散させた水素（Ｈ）によって補修するシンタリング効果が確実に得られる。すなわち、優れた電気的な特性を有するＴＦＴを備えた液晶装置２００を提供することができる。

なお、本実施形態の液晶装置２００では、液晶パネル２５０の素子基板２１０側から光を入射させることを前提とした構成としたが、対向基板２２０側から光を入射させるマイクロレンズアレイの構成としてもよい。

３．第３実施形態
３−１．電子機器
次に、本実施形態の電子機器として、投射型表示装置を例に挙げて説明する。図１１は第３実施形態の電子機器としての投射型表示装置の構成を示す概略図である。

図１１に示すように、本実施形態の電子機器としての投射型表示装置１０００は、システム光軸１１００ａに沿って配置された、偏光照明装置１１００と、光分離素子としての２つのダイクロイックミラー１１０４，１１０５と、３つの反射ミラー１１０６，１１０７，１１０８と、５つのリレーレンズ１２０１，１２０２，１２０３，１２０４，１２０５と、を備えている。また、リレーレンズ１２０３，１２０４，１２０５を通過するシステム光軸１１００ａに沿って配置された、３つの光変調手段としての透過型の液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０と、光合成素子としてのクロスダイクロイックプリズム１２０６と、投射レンズ１２０７とを備えている。

偏光照明装置１１００は、超高圧水銀灯やハロゲンランプなどの白色光源からなる光源としてのランプユニット１１０１と、インテグレーターレンズ１１０２と、偏光変換素子１１０３とから概略構成されている。

ダイクロイックミラー１１０４は、偏光照明装置１１００から射出された偏光光束のうち、赤色光（Ｒ）を反射させ、緑色光（Ｇ）と青色光（Ｂ）とを透過させる。もう１つのダイクロイックミラー１１０５は、ダイクロイックミラー１１０４を透過した緑色光（Ｇ）を反射させ、青色光（Ｂ）を透過させる。

ダイクロイックミラー１１０４で反射した赤色光（Ｒ）は、反射ミラー１１０６で反射した後にリレーレンズ１２０５を経由して液晶ライトバルブ１２１０に入射する。
ダイクロイックミラー１１０５で反射した緑色光（Ｇ）は、リレーレンズ１２０４を経由して液晶ライトバルブ１２２０に入射する。
ダイクロイックミラー１１０５を透過した青色光（Ｂ）は、３つのリレーレンズ１２０１，１２０２，１２０３と２つの反射ミラー１１０７，１１０８とからなる導光系を経由して液晶ライトバルブ１２３０に入射する。

液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０は、クロスダイクロイックプリズム１２０６の色光ごとの入射面に対してそれぞれ対向配置されている。液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０に入射した色光は、映像情報（映像信号）に基づいて変調されクロスダイクロイックプリズム１２０６に向けて射出される。このプリズムは、４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が合成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ１２０７によってスクリーン１３００上に投射され、画像が拡大されて表示される。

液晶ライトバルブ１２１０は、上述した第１実施形態の液晶装置１００が適用されたものである。液晶パネル１１０の色光の入射側と射出側とにクロスニコルに配置された一対の偏光素子が隙間を置いて配置されている。他の液晶ライトバルブ１２２０，１２３０も同様である。

このような投射型表示装置１０００によれば、液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０として、優れた電気的な特性を有するＴＦＴを備えた素子基板１０を有する上記液晶装置１００が用いられているので、高い周波数で高速駆動された場合においても安定した表示品質が得られる投射型表示装置１０００を提供することができる。

なお、液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０として、上記第２実施形態の液晶装置２００を用いても同様な効果が得られる。また、本実施形態の投射型表示装置１０００では、超高圧水銀灯やハロゲンランプなどの白色光源を用いたが、これに限定されるものではない。例えば、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）のそれぞれに対応した例えばレーザー光源やＬＥＤなどの固体光源を用いてもよい。

本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。

（変形例１）マイクロレンズアレイは、上記第２実施形態の液晶装置２００のように、素子基板２１０及び対向基板２２０の両方に設けることに限定されない。少なくとも素子基板２１０にマイクロレンズアレイを設ける構成とすればよく、これによって、焦点距離を調整する機能を有する第１絶縁膜１１ａの膜厚は、マイクロレンズアレイを設けない場合に比べて大きくなるため、第１絶縁膜１１ａから熱拡散する水素（Ｈ）による半導体層のシンタリング効果が確実に得られる。また、素子基板２１０に形成されるマイクロレンズアレイは、画素Ｐごとに１つのマイクロレンズＭＬ１を有する構成に限定されず、光軸Ｌ０上に複数のマイクロレンズが形成されていてもよい。これによれば、素子基板２１０側から入射する光の利用効率を高めることが可能である。

（変形例２）上記各実施形態の薄膜トランジスター（ＴＦＴ）の配線構造を適用可能な電気光学装置は、透過型の液晶装置に限定されず、画素電極が光反射性を有する反射型の液晶装置にも適用できる。また、例えば、画素Ｐに発光素子が配置されたトップエミッション型の発光装置にも適用可能である。発光素子として画素電極と対向電極との間に電気光学層としての有機発光層を備えた有機ＥＬ素子が挙げられる。

（変形例３）上記各実施形態の液晶装置を適用可能な電子機器は、投射型表示装置１０００に限定されない。例えば、上記液晶装置１００の対向基板２０において、少なくとも赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に対応するカラーフィルターを有し、液晶ライトバルブを単板構成としてもよい。また、例えば、投射型のＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）や、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）、電子ブック、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型あるいはモニター直視型のビデオレコーダー、カーナビゲーションシステム、電子手帳、ＰＯＳなどの情報端末機器の表示部として液晶装置１００を好適に用いることができる。液晶装置２００についても同様に好適に用いることができる。

以下に、実施形態から導き出される内容を記載する。

本願の電気光学装置用基板は、基材と、基材に配置された、半導体層を含むトランジスターと、基材と半導体層との間に配置された酸化シリコン膜と、を備え、酸化シリコン膜における水素の含有量が、１．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以上、１．０×１０²⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ³未満であることを特徴とする。

本願の構成によれば、酸化シリコン膜における水素の含有量を上記の範囲とすることによって、半導体層の形成時、あるいは半導体層の形成後における熱処理によって、酸化シリコン膜から容易に水素が離脱する。これによって、離脱した水素で電気的な欠陥が補修された半導体層を実現できる。すなわち、優れた特性を有するトランジスターを備えた電気光学装置用基板を提供できる。

上記の電気光学装置用基板において、半導体層は、ポリシリコン膜からなることを特徴とする。
この構成によれば、ポリシリコン膜の結晶欠陥を酸化シリコン膜から離脱した水素により補修するシンタリング効果が得られ、電気的に安定な半導体層を実現することができる。

上記の電気光学装置用基板において、酸化シリコン膜におけるフッ素の含有量が、１．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³未満であることが好ましい。
この構成によれば、酸化シリコン膜におけるフッ素の含有量が１．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³未満となっていることから、フッ素が半導体層に拡散してトランジスターの特性が劣化することを抑制することができる。言い換えれば、より優れた特性を有するトランジスターを備えた電気光学装置用基板を提供できる。

上記の電気光学装置用基板において、濃度が１．０質量％のフッ化水素酸による酸化シリコン膜のエッチングレートは、６．８ｎｍ／分以上、２０ｎｍ／分以下であることが好ましい。
この構成によれば、膜密度が高く熱的に安定な酸化シリコン膜を備えた電気光学装置用基板を提供できる。

上記の電気光学装置用基板において、基材と酸化シリコン膜との間に、画素ごとに配置されたマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイを備えるとしてもよい。
この構成によれば、基材側から入射した光をマイクロレンズによって画素ごとに集光させることができる。また、酸化シリコン膜の膜厚を調整することで、マイクロレンズの焦点位置を調整できる。したがって、このような電気光学装置用基板を用いれば、明るい表示が可能であり、且つ優れた電気光学特性を有する電気光学装置を実現できる。

上記の電気光学装置用基板において、酸化シリコン膜と半導体層との間に、平面視で半導体層と重なる領域に設けられた遮光膜を有し、遮光膜は、金属またはシリコンを含まない金属化合物からなることが好ましい。
この構成によれば、遮光膜によって基材側から半導体層に入射する光を遮って、トランジスターにおける光リーク電流の発生を抑制できる。また、遮光膜がシリコンを含まないことから、シリコンによって酸化シリコン膜中の水素がトラップされることを防ぐことができる。つまり、入射する光で光リーク電流が生じ難く、且つ優れた特性を有するトランジスターを備えた電気光学装置用基板を提供できる。

上記の電気光学装置用基板において、酸化シリコン膜の膜厚は、１μｍ以上であることが好ましい。
この構成によれば、酸化シリコン膜に含まれる水素によって、半導体層の電気的な欠陥を十分に補修することができ、より優れた特性を有するトランジスターを備えた電気光学装置用基板を提供できる。

本願の電気光学装置は、上記に記載の電気光学装置用基板と、対向基板と、電気光学装置用基板と対向基板との間に設けられた電気光学層と、を備え、電気光学装置用基板のトランジスターにより、電気光学層が電気的に駆動されることを特徴とする。
本願の構成によれば、優れた電気光学特性を有する電気光学装置を提供することができる。

本願の電子機器は、上記に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする。
本願の構成によれば、優れた表示品質を有する電子機器を提供することができる。

３…遮光膜としての走査線、１０…電気光学装置用基板としての素子基板、１０ｓ…基材、１１ａ…酸化シリコン膜からなる第１絶縁膜、２０…対向基板、３０…薄膜トランジスター（ＴＦＴ）、３０ａ…半導体層、５０…電気光学層としての液晶層、１００…電気光学装置としての液晶装置、１０００…電子機器としての投射型表示装置。

Claims (8)

1. 基材と、
   前記基材に配置された、ポリシリコン膜からなる半導体層を含むトランジスターと、
   前記基材と前記半導体層との間に配置された酸化シリコン膜と、を備え、
   前記酸化シリコン膜における水素の含有量が、１．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以上、１．０×１０²⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ³未満である電気光学装置用基板。
2. 前記酸化シリコン膜におけるフッ素の含有量が、１．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³未満である、請求項１に記載の電気光学装置用基板。
3. 濃度が１．０質量％のフッ化水素酸による前記酸化シリコン膜のエッチングレートは、６．８ｎｍ／分以上、２０ｎｍ／分以下である、請求項１または２に記載の電気光学装置用基板。
4. 前記基材と前記酸化シリコン膜との間に、画素ごとに配置されたマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイを備えた、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電気光学装置用基板。
5. 前記酸化シリコン膜と前記半導体層との間に、平面視で前記半導体層と重なる領域に設けられた遮光膜を有し、
   前記遮光膜は、金属またはシリコンを含まない金属化合物からなる、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電気光学装置用基板。
6. 前記酸化シリコン膜の膜厚は、１μｍ以上である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電気光学装置用基板。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電気光学装置用基板と、
   対向基板と、
   前記電気光学装置用基板と前記対向基板との間に設けられた電気光学層と、を備え、
   前記電気光学装置用基板の前記トランジスターにより、前記電気光学層が電気的に駆動される、電気光学装置。
8. 請求項７に記載の電気光学装置を備えた電子機器。

Images