JP4599831B2

JP4599831B2 - 電気光学装置用基板の製造方法

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Publication number: JP4599831B2
Application number: JP2003385123A
Authority: JP
Inventors: 潤齊藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-11-14
Filing date: 2003-11-14
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2023-11-14
Also published as: JP2005150356A

Description

本発明は、Silicon On Insulator（以下、「ＳＯＩ」と略記する）構造を備えた電気光学装置用基板とその製造方法、並びに電気光学装置及び電子機器に関するものである。

絶縁層上に設けられたシリコン層を半導体装置の形成に利用するＳＯＩ（Silicon On Insulator）技術は、α線耐性、ラッチアップ特性、あるいはショートチャネルの抑制効果など、通常の単結晶シリコン基板では達成し得ない優れた特性を示すため、半導体装置の高集積化等を目的としてその開発が進められている。

このようなＳＯＩ構造（絶縁層上にシリコン層を形成した構造）を形成する方法としては、例えば単結晶シリコン基板の貼り合わせによる方法がある。一般に貼り合わせ法と呼ばれるこの方法は、それぞれ貼合せ用の絶縁層を含む単結晶シリコン基板と支持基板とを絶縁層を介して重ね合わせ、基板表面のＯＨ基を利用して室温程度で貼り合わせた後、単結晶シリコン基板を研削や研磨、またはエッチングによって薄膜化し、続いて６００℃〜１２００℃程度の熱処理によってシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）を生じさせ、貼り合わせ強度を上げてシリコン層を支持基板上に形成するものである。この手法によれば、単結晶シリコン基板を直接薄膜化するので、シリコン層が結晶性に優れたものとなり、したがって高性能の半導体デバイスを作製することが可能となる。ここで、例えば特許文献１に開示されているように、透過型の液晶装置などの電気光学装置に上記ＳＯＩ構造を具備した半導体デバイスを用いる場合、支持基板として石英基板などの透光性基板を用いることが多い。
特開２００２−３３４９９４号公報

上記特許文献１に開示された構成では、支持基板としての透光性基板とシリコン層との熱膨張係数が異なり、単結晶シリコン層を薄膜化する工程や貼り合わせ強度を向上させるための熱処理工程などにおいて、熱膨張係数の違いによる熱応力が発生し、その結果、シリコン層にスリップや転位、格子欠陥、ＨＦ欠陥等が形成され、デバイス特性に支障をきたす惧れがある。また、特に電気光学装置の画素部や周辺回路部に配設されたトランジスタはトランスミッションゲートであり、ラッチアップで発生した余剰キャリアにより耐圧低下、Ｖｔｈシフト・ばらつきによる表示品位の低下が懸念されている。加えて、特許文献１に開示された構成では、半導体デバイスの裏面側に形成された遮光層とシリコン層との間に距離があり遮光性に問題がある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、ＳＯＩ構造を備えた電気光学装置用基板において、貼り合わせの界面において熱応力が発生し難く、それに起因するスリップや転位、格子欠陥、ＨＦ欠陥等の発生が少ない、信頼性の高い電気光学装置用基板を提供することを目的としている。また、このような電気光学装置用基板を簡便に提供することが可能な製造方法の提供を目的としており、さらには、このような電気光学装置用基板を備えた信頼性の高い電気光学装置、電子機器を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の電気光学装置用基板は、支持基板上に絶縁層を介して配設された半導体層を備えてなる電気光学装置用基板であって、前記半導体層と絶縁層との間に多孔質層が形成されてなることを特徴とする。このような電気光学装置用基板によると、半導体層と絶縁層との間に形成された多孔質層が応力緩和層として機能することとなり、つまり半導体層と絶縁層との間の熱膨張係数の違いにより発生する熱応力が緩和されることとなる。また、絶縁層側から半導体層に入射し得る光を多孔質層にて遮光することが可能なため、該半導体層において光リーク電流が発生することを防止ないし抑制することが可能となる。

本発明の電気光学装置用基板において、前記多孔質層は半導体材料にて構成することができる。このような半導体材料の多孔質層（半導体多孔質層）を形成することで、半導体層と絶縁層との間の応力緩和機能が一層高く発現されることとなり、また特に半導体層で余剰キャリアが発生した場合にも、上記半導体多孔質層が余剰キャリアの再結合中心として機能し、当該基板を用いた電気光学装置の耐電圧低下、Ｖｔｈシフト・ばらつきを防ぐことが可能となる。

また、前記多孔質層は前記半導体層と同一の半導体材料にて構成されてなるものとすることができる。このような半導体多孔質層を形成することで、半導体層と絶縁層との間の応力緩和機能が一層高く発現されることとなり、また特に半導体層で余剰キャリアが発生した場合にも、上記半導体多孔質層が余剰キャリアの再結合中心として機能し、当該基板を用いた電気光学装置の耐電圧低下、Ｖｔｈシフト・ばらつきを防ぐことが可能となる。さらに、当該電気光学装置用基板の製造時には、半導体層の一部を多孔質化処理することで、簡便に本発明の構成を得ることができるようになる。

また、前記多孔質層と支持基板との間に遮光層が形成されてなるものとすることができる。この場合、半導体層に入射し得る光を多孔質層及び遮光層にて遮光することが可能なため、該半導体層において光リーク電流が発生することを防止ないし抑制することが可能となる。

前記多孔質層の直上に前記半導体層が形成されてなるものとすることができる。この場合、半導体層と多孔質層が積層された構成となるため、該半導体層に対する遮光性が一層高いものとなる。なお、このように半導体層と多孔質層が積層された構成を採用することで、例えば半導体層の表層を陽極化成法等にて多孔質化処理することにより、多孔質層を簡便に形成可能となる。

次に、上記課題を解決するために、本発明の電気光学装置用基板の製造方法は、支持基板上に絶縁層を介して配設された半導体層を備えてなる電気光学装置用基板の製造方法であって、支持基板上に絶縁層を形成する工程を含む支持基板側形成工程と、半導体基板上に多孔質層を形成して、半導体層と多孔質層との積層を形成する工程と、前記多孔質層上に絶縁層を形成する工程とを含む半導体基板側形成工程と、前記支持基板と前記半導体基板とを、それぞれ形成した絶縁層が互いに接合面となるように貼り合わせる貼合せ基板生成工程と、を含むことを特徴とする。このような製造方法により、上述した電気光学装置用基板を簡便に得ることができる。なお、前記支持基板側形成工程は、支持基板上の所定領域に遮光層を形成する工程と、該支持基板及び遮光層を覆うように前記絶縁層を形成する工程とを含むものとすることで、多孔質層と支持基板との間に遮光層が形成されてなる電気光学装置用基板を提供することができる。

本発明の電気光学装置用基板の製造方法において、前記半導体基板を陽極化成法により一部多孔質化することで、前記多孔質層を形成することができる。このような陽極化成法により半導体基板の一部を多孔質化することで、簡便に多孔質層を形成することができ、多孔質層の直上に半導体層が形成されてなる構成を得ることが可能となる。

なお、前記貼合せ基板を生成した後、該貼合せ基板のうち半導体層を薄層化する工程と、前記半導体層及び多孔質層をパターニングする工程と、前記半導体層上にゲート絶縁層を形成する工程と、前記ゲート絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、を含むものとすることができる。このような製造方法により得られる電気光学装置用基板は、半導体層（例えば単結晶シリコン層）を能動層とする薄膜トランジスタを備えた基板となり、アクティブマトリクスタイプの電気光学装置用の基板として好適なものとなる。ここで、例えば半導体層を薄膜化する工程において、半導体層の一部を酸化して、該酸化層を除去する手法を採用した場合には、多孔質層は遮光層の酸化・拡散を防止ないし抑制する機能を備えることとなる。本発明の遮光層を構成する材料としては、例えばタングステン、クロム、モリブデン、タンタル、チタン等の高融点金属の単体、窒化物、酸化物、シリサイド、合金等を採用することができる。

次に、本発明の電気光学装置は、上記電気光学装置用基板を備えることを特徴とする。このような電気光学装置は、半導体層において光リーク電流の発生が少なく、また耐電圧低下、Ｖｔｈシフト・ばらつき等が生じ難く、非常に信頼性の高いものとなる。さらに本発明の電子機器は上記電気光学装置を例えば表示部として備えることを特徴とする。この場合、表示不良等の不具合発生の少ない電子機器を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。

（電気光学装置用基板及びその製造方法）
まず、本発明の電気光学装置用基板の製造方法について、その一実施の形態を図１〜図４を参照しつつ説明する。図１〜図４は、電気光学装置用基板の各製造プロセスを示す断面模式図である。はじめに、図１（ａ）に示すように、単結晶シリコン基板２２６を用意し、これに水素イオンを注入する。その結果、単結晶シリコン基板２２６の内部には、進入深さ分布を備えるイオン注入層が形成される。このときのイオン注入条件としては、例えば加速エネルギーを６０ｋｅＶ〜１５０ｋｅＶ、ドーズ量を５×１０^１６ｃｍ^−２〜１０×１０^１６ｃｍ^−２とする。

次に、図１（ｂ）に示すように、単結晶シリコン基板２２６の表面を多孔質化する処理を行う。具体的には、単結晶シリコン基板２２６の表面を陽極化成処理することにより、該単結晶シリコン基板２２６の表層から所定厚さ分を多孔質シリコン層２３６に変化させる。ここでは、厚さ１００ｎｍ〜４００ｎｍ程度の多孔質シリコン層２３６を形成するべく、陽極化成処理の条件を設定している。なお、陽極化成処理は、弗化水素とエタノールの混合溶液中で、単結晶シリコン基板２２６を陽極として電流を印加することにより行うものである。

多孔質化処理後、図１（ｃ）に示すように、多孔質シリコン層２３６の表面を熱酸化処理することで、絶縁層（シリコン酸化膜）２１６を形成する。なお、絶縁層２１６は、厚さ１００ｎｍ〜３００ｎｍ程度にて形成するものとしている。以上のような工程により、図１（ｃ）に示した単結晶シリコン基板（単結晶シリコン層）２２６を含む絶縁層付き単結晶半導体基板（貼合せ用単結晶半導体基板）２６０を得る。

一方、図２（ａ）に示したような石英基板からなる支持基板２１０を用意し、この支持基板２１０上に所定パターンの遮光層２１１を形成する。支持基板２１０としては、石英基板を用いることができ、遮光層２１１は、例えばタングステンシリサイドをスパッタ法により１００ｎｍ〜３００ｎｍ程度の厚さ、より好ましくは２００ｎｍの厚さに堆積することにより得る。

なお、この遮光層２１１の材料は本実施形態に限定されるものではなく、製造するデバイスの熱プロセス最高温度に対して安定な材料であればどのような材料を用いても問題はない。例えば他にもクロム、モリブデン、タンタル、チタンなどの高融点金属、これら高融点金属の酸化物、窒化物、シリサイド、合金が好ましい材料として用いられ、形成法もフォトマスクを用いたスパッタ法の他、ＣＶＤ法、電子ビーム加熱蒸着法などを用いることができる。ここで、上記フォトマスクは、後述するトランジスタ素子（ＴＦＴ）の形成領域に対応する位置のほか、トランジスタ素子の非形成領域（トランジスタ素子の周辺領域）にも同様に形成する。なお、トランジスタ素子の非形成領域とは、具体的には、トランジスタ素子形成領域の周辺領域に存在する、対向基板貼り合わせのためのシール材を塗布するシール領域や、データ線、走査線を駆動するための駆動回路の周辺部、入出力信号線を接続するための接続端子を形成する端子パッド領域等を指す。

次に、図２（ｃ）に示すように、パターニングされた遮光層２１１を覆うように、例えば酸化シリコン膜からなる絶縁層２１２をスパッタ法等により形成する。このような酸化シリコン膜は、ＴＥＯＳ（テトラエチルオルソシリケート）を用いたプラズマＣＶＤ法により堆積させてもよい。なお、絶縁層２１２の材料としては、上記の酸化シリコン膜の他に、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等を用いることができる。

次に、絶縁層２１２の表面を、遮光層２１１上に所定の膜厚を残す条件で、例えば研磨後の遮光層２１１上の層厚が５００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度となるようにグローバルに研磨して平坦化する。なお、研磨による平坦化の手法としては、例えばＣＭＰ（化学的機械研磨）法を用いることができる。このようにして、支持基板２１０上に遮光層２１１及び絶縁層２１２が形成されてなる絶縁層付き支持基板（貼合せ用支持基板）２７０を得る。

続いて、以上のようにして得た絶縁層付き半導体基板２６０と絶縁層付き支持基板２１０との貼り合わせを行う。具体的には、図３（ａ）に示すように、図１（ｃ）に示した絶縁層付き単結晶半導体基板２６０と、図２（ｃ）に示した絶縁層付き支持基板２１０とを、各絶縁層２１６，２１２を対向させつつ、３００℃〜６００℃程度の温度で貼り合わせを行うものとしている。

このような貼合せ工程後、単結晶シリコン層２２６の膜厚制御を行う。この場合、例えば単結晶シリコン層２２６の表層の一部を酸化して所定の層厚の犠牲酸化層を形成し、この犠牲酸化層を剥離することで、所定厚さの単結晶シリコン層２２６を得る（図３（ｂ））。なお、本実施の形態では、単結晶シリコン層２２６を３０ｎｍ〜６０ｎｍ程度とするべく犠牲酸化条件を設定している。

次に、図３（ｃ）に示すように、多孔質シリコン層２３６及び単結晶シリコン層２２６をパターニングする。ここでは、遮光層２１１上に島状のパターンを形成するべく、フォトリソグラフィ法にてパターニングするものとしている。なお、多孔質シリコン層２３６と単結晶シリコン層２２６をそれぞれ別工程で、つまり単結晶シリコン層２２６をパターニングした後に、多孔質シリコン層２３６を別途パターニングすることも可能である。

このように多孔質シリコン層２３６及び単結晶シリコン層２２６を所定形状にパターニングした後、図４（ａ）に示すように、多孔質シリコン層２３６及び単結晶シリコン層２２６の表面を熱酸化することで、多孔質シリコン層２３６及び単結晶シリコン層２２６の表層に熱酸化膜２２８を形成する。さらに、熱酸化膜２２８を含む絶縁層２１６の表層に高温酸化膜（ＨＴＯ膜）２２９を形成する。なお、熱酸化膜２２８の厚さは５ｎｍ〜３０ｎｍ程度、高温酸化膜２２９の厚さは５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度としており、これら酸化膜は後述するゲート絶縁膜として機能するものである。

各酸化膜２２８，２２９の形成後、単結晶シリコン層２２６の上層に、酸化膜２２８，２２９を介してドープトポリシリコン等の導電性膜、或いはアルミニウム等の導電性金属膜、或いはそれら両方を用いた多層膜２２７を所定パターンにて形成する。なお、導電性金属膜２２７の厚さは３００ｎｍ〜５００ｎｍ程度としており、この導電性金属膜２２７は、後述するゲート電極として機能するものである。

このようにして得られた図４（ｂ）に示す電気光学装置用基板２００は、単結晶シリコン層２２６を能動層とし、酸化膜（ゲート絶縁膜）２２８，２２９を介して配設された導電性金属膜２２７をゲート電極とした薄膜トランジスタ（半導体素子）を備える基板として、液晶装置等の電気光学装置に適用可能である。ここで、遮光層２１１は単結晶シリコン層２２６への光入射を遮る役割を担っている。また、多孔質シリコン層２３６は応力緩和層として機能し、つまり単結晶シリコン層２２６と絶縁層２１６との間に発生し得る熱応力を緩和しており、さらに絶縁層２１６側から単結晶シリコン層２２６に入射し得る光を遮光する機能も兼備している。このように単結晶シリコン層２２６への光入射を防止ないし抑制することで、該単結晶シリコン層２２６において光リーク電流が発生することを防止ないし抑制することができるようになる。

さらに、単結晶シリコン層２２６を能動層として用いた場合に、該単結晶シリコン層２２６で余剰キャリアが発生した場合にも、多孔質シリコン層２３６を余剰キャリアの再結合中心として機能させることができる。これにより、当該基板２００を用いた電気光学装置の耐電圧低下、Ｖｔｈシフト・ばらつきを防ぐことが可能となる。なお、上述の通り、多孔質シリコン層２３６により単結晶シリコン層２２６への光入射が防止ないし抑制されているため、図５に示すように、遮光層２１１を省略することもでき、この場合、製造プロセスの簡略化、ないし当該装置の簡略化によりコスト削減に寄与することも可能となる。

（電気光学装置）
次に、上記電気光学装置用基板２００を採用した電気光学装置の一実施の形態について説明する。
図６は、電気光学装置としての液晶装置について、その画像形成領域（画素部若しくは表示領域）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。また、図７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（ＴＦＴ素子が形成された基板）の相隣接する複数の画素群を拡大して示す平面図である。
また、図８は、図７のＡ−Ａ’断面図である。なお、図８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。

図６において、本実施形態による液晶装置の画像表示領域（画素部若しくは表示領域）を構成するマトリクス状に形成された複数の画素は、マトリクス状に複数形成された画素電極９ａと、画素電極９ａを制御するための薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３０とからなり、画像信号が供給されるデータ線６ａが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良いし、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２０（図８参照）に形成された対向電極２１（図８参照）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。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液晶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液晶部分を通過可能とされ、全体として液晶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２１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。例えば、画素電極９ａの電圧は、データ線に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液晶装置が実現できる。

次に、図７に基づいて、ＴＦＴアレイ基板（ＴＦＴ３０が形成された基板）の画素部内の平面構造について詳細に説明する。なお、本実施の形態の液晶装置では、ＴＦＴアレイ基板として上述した電気光学装置用基板２００を用いて構成している。
図７に示すように、液晶装置のＴＦＴアレイ基板上の画素部内には、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を介して単結晶シリコン層からなる半導体層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、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のうちチャネル領域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している。

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（即ち、平面的に見て、走査線３ａに沿って形成された第１領域）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（即ち、平面的に見て、データ線６ａに沿って延設された第２領域）とを有する。

そして、図中右上がりの斜線で示した領域には、図４に示した遮光層２１１に対応する複数の第１遮光膜１１ａが設けられている。より具体的には、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ＴＦＴ３０を石英基板１０Ａ（図８参照）の側から見て覆う位置に設けられており、更に、容量線３ｂの本線部に対向して走査線３ａに沿って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に沿って隣接する段側（即ち、図中下向き）に突出した突出部とを有する。第１遮光膜１１ａの各段（画素行）における下向きの突出部の先端は、データ線６ａ下において次段における容量線３ｂの上向きの突出部の先端と重ねられている。この重なった箇所には、第１遮光膜１１ａと容量線３ｂとを相互に電気的接続するコンタクトホール１３が設けられている。即ち、本実施形態では、第１遮光膜１１ａは、コンタクトホール１３により前段あるいは後段の容量線３ｂに電気的接続されている。

次に、図８に基づいて、液晶装置の画素部内の断面構造について説明する。図８に示すように、液晶装置は、ＴＦＴアレイ基板１０と、これに対向配置される透明な対向基板２０とを備えている。ＴＦＴアレイ基板１０は、石英基板１０Ａを備えてなり、対向基板２０は、ガラス基板（石英基板でも良い）２０Ａを備えている。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４０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４０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２０には、ＴＦＴアレイ基板１０上のデータ線６ａ、走査線３ａ、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の形成領域に対向する領域、すなわち各画素部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。さらに、第２遮光膜２３上を含む対向基板２０上には、その全面にわたって対向電極（共通電極）２１が設けられている。対向電極２１もＴＦＴアレイ基板１０の画素電極９ａと同様、ＩＴＯ膜等の透明導電性膜から形成されている。第２遮光膜２３の存在により、対向基板２０の側からの入射光が画素スイッチング用ＴＦＴ３０の半導体層１１ａのチャネル領域１ａ’や低濃度ソース領域領域１ｂ、低濃度ドレイン領域１ｃに侵入することはない。さらに、第２遮光膜２３は、カラーフィルターを備えた構成の表示装置においては、コントラスト比の向上、色材の混色防止などの機能、いわゆるブラックマトリクスとしての機能を発現することが可能である。また、前記対向電極２１の上側全面に配向膜６０が形成されている。この配向膜６０は、ポリイミドなどの有機配向膜の他、酸化シリコンなどを射方蒸着して形成した無機配向膜を適用することができる。

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、シール材（図示略）により囲まれた空間に液晶が封入され、液晶層５０が形成される。液晶層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４０，６０により所定の配向状態を採る。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。シール材は、一対の基板１０，２０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。

ＴＦＴアレイ基板１０に配設された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、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接続されている。

ソース領域１ｂ，１ｄ並びにドレイン領域１ｃ，１ｅは、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。

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に電気的に接続されている。前述の画素電極９ａは、このように構成された層間絶縁膜７の上面に設けられている。なお、画素電極９ａと高濃度ドレイン領域１ｅとは、データ線６ａと同一のＡｌ膜や走査線３ｂと同一のポリシリコン膜を中継して電気的接続するようにしてもよい。

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。

一方、ＴＦＴアレイ基板１０には画素スイッチング用ＴＦＴ３０を石英基板１０Ａ側から遮光する第１遮光膜１１ａが設けられている。ここで、第１遮光膜１１ａは、好ましくは不透明な高融点金属であるタングステン、クロム、モリブデン、タンタル、チタンなどの高融点金属、これら高融点金属の酸化物、窒化物、シリサイド、合金等を用いることができる。ＴＦＴアレイ基板１０に対して、上記のような第１遮光膜１１ａを形成することで、石英基板１０Ａ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トランジスタ素子としての画素スイッチング用ＴＦＴ３０の特性劣化を防止ないし抑制することができる。

また、第１遮光膜１１ａと半導体層１ａとの間には、図４の電気光学装置用基板２００にも示した通り、絶縁層２１２，２１６（図４参照）からなる層間絶縁膜１２、及び多孔質シリコン層２３６（図４参照）からなる多孔質層１１ｂが設けられている。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から電気的に絶縁する機能を具備している。また、多孔質層１１ｂは、層間絶縁膜１２と半導体層１ａとの間に発生し得る熱応力を緩和する機能を具備しており、また石英基板１０Ａ側からの戻り光が半導体層１ａに入射することを防止する機能も具備している。さらには、半導体層１ａのチャネル領域１ａ’で余剰キャリアが発生した場合にも、多孔質層１１ｂが余剰キャリアの再結合中心として機能し、当該液晶装置の耐電圧低下、Ｖｔｈシフト・ばらつきを防ぐ機能も具備している。

このような構成の本実施形態の液晶装置は、上述した図４に示す電気光学装置用基板２００の製造方法により、ＴＦＴアレイ基板１０を製造するものとしている。すなわち、本実施形態の液晶装置の製造方法は、以下の工程を少なくとも含むものとしている。具体的には、図１〜図３に示した工程を用いて、半導体層１ａ（単結晶シリコン層２２６）を備えた基板を製造する工程と、該基板の半導体層１ａに、チャネル領域１ａ’、低濃度ソース領域１ｂ、低濃度ドレイン領域１ｃ、高濃度ソース領域１ｄ、高濃度ドレイン領域１ｅ、第１蓄積容量電極１ｆ、走査線３ａ、容量線３ｂ、第２層間絶縁膜４、データ線６ａ、第３層間絶縁膜７、コンタクトホール８、画素電極９ａを従来と同様の方法（例えばフォトリソグラフィ法）により形成するとともに、画素電極９上に配向膜４０を形成してＴＦＴアレイ基板１０を製造する工程とを含んでいる。さらに、同様の工程により基板上に第２遮光膜２３、対向電極２１、配向膜６０を形成して対向基板２０を得る工程と、上述のように各層が形成されたＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とを配向膜の配向方向が交差（例えば９０°）になるように配置し、セル厚が例えば４μｍになるようにシール材（図示略）により貼り合わせ、空パネルを作製する。液晶としてはＴＮ液晶を使用し、この液晶をパネル内に封入し、本実施形態の液晶装置が得られる。

（液晶装置の全体構成）
以上のように構成された本実施形態の液晶装置の全体構成を図９及び図１０を参照して説明する。なお、図９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１０は、対向基板２０を含めて示す図９のＨ−Ｈ’断面図である。

図９において、ＴＦＴアレイ基板１０の上には、シール材５１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５１の外側の領域には、データ線駆動回路１０１及び外部回路接続端子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場合には、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間を接続するための複数の配線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を設けてもよい。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１０６が設けられている。そして、図１０に示すように、図９に示したシール材５１とほぼ同じ輪郭を持つ対向基板２０が当該シール材５１によりＴＦＴアレイ基板１０に固着されている。

以上の液晶装置のＴＦＴアレイ基板１０上には更に、製造途中や出荷時の当該液晶装置の品質、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の周辺領域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（デュアルスキャン−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、偏光手段などが所定の方向で配置される。

以上、本実施形態では、電気光学材料として液晶を用いた液晶装置を電気光学装置の一実施形態として説明した。液晶としては、例えば、ＴＮ（Twisted Nematic）型のほか、１８０°以上のねじれ配向を有するＳＴＮ（Super Twisted Nematic）型、ＢＴＮ（Bistable Twisted Nematic）型、強誘電型等のメモリ性を有する双安定型、高分子分散型、ゲストホスト型等を含めて、周知なものを広く用いることができる。

また、本発明はさらに、液晶以外の電気光学材料、例えば、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、或いは、プラズマ発光や電子放出による蛍光等を用いた様々な電気光学装置、すなわち有機ＥＬディスプレイ、ＰＤＰ、ＦＥＤ、ＳＥＤなどに対しても適用可能であるということは言うまでもない。

（電子機器）
次に、本発明の上記実施の形態の液晶装置を備えた電子機器の具体例について説明する。
図１１は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１１において、符号５００は携帯電話本体を示し、符号５０１は上記液晶装置を用いた表示部を示している。このような電子機器は、上記実施の形態の液晶装置を用いた表示部を備えているので、信頼性の高い表示部を備えた高品質の電子機器として提供することができる。

なお、本発明は、上述した各実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴なう電気光学装置用基板の製造方法、電気光学装置用基板、電気光学装置並びに電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

電気光学装置用基板の製造方法について、その一工程例を示す断面工程図。図１に続く工程例を示す断面工程図。図２に続く工程例を示す断面工程図。図３に続く工程例を示す断面工程図。電気光学装置用基板の一変形例を示す断面模式図。本発明の電気光学装置の一実施形態である液晶装置の等価回路図。液晶装置のＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群を示す平面図。図７のＡ−Ａ’線に沿う断面図。本実施形態の液晶装置のＴＦＴアレイ基板をその上に形成された各構成要素とともに示す平面図。図９のＨ−Ｈ’線に沿う断面図。本発明の電子機器の一実施形態を示す斜視図。

符号の説明

１ａ…半導体層、１０…ＴＦＴアレイ基板、２０…対向基板、１１ａ…第１遮光膜（遮光層）、１２…層間絶縁膜（絶縁層）、３０…ＴＦＴ、２１０…支持基板、２１１…遮光層、２１２…絶縁層、２１６…絶縁層、２２６…単結晶シリコン層（半導体層）、２３６…多孔質シリコン層（多孔質層）

Claims

支持基板上に絶縁層を介して配設された半導体層を備えてなる電気光学装置用基板の製造方法であって、
支持基板上に絶縁層を形成する工程を含む支持基板側形成工程と、
半導体基板上に多孔質層を形成して、半導体層と多孔質層との積層を形成する工程と、前記多孔質層上に絶縁層を形成する工程とを含む半導体基板側形成工程と、
前記支持基板と前記半導体基板とを、それぞれ形成した絶縁層が互いに接合面となるように貼り合わせる貼合せ基板生成工程と、
を含み、
前記多孔質層を形成する工程は、前記半導体基板の表層を陽極化成法により一部多孔質化する工程であることを特徴とする電気光学装置用基板の製造方法。
前記支持基板側形成工程は、支持基板上の所定領域に遮光層を形成する工程と、該支持基板及び遮光層を覆うように前記絶縁層を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置用基板の製造方法。
前記貼合せ基板を生成した後、
該貼合せ基板のうち半導体層を薄層化する工程と、
前記半導体層及び多孔質層をパターニングする工程と、
前記半導体層上にゲート絶縁層を形成する工程と、
前記ゲート絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気光学装置用基板の製造方法。