JPH0357199B2

JPH0357199B2 -

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Publication number: JPH0357199B2
Application number: JP59100220A
Authority: JP
Priority date: 1984-05-17
Filing date: 1984-05-17
Publication date: 1991-08-30
Also published as: JPS60243299A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、上下２つの金属導電体間に金属酸化
膜による絶縁層を介挿して、電圧―電流に非線形
特性を得るようにした金属―絶縁物―金属構造を
有する薄膜素子の製造方法に関するものである。

背景技術必要とされる全面積において均一な膜厚を有す
る薄膜の製造方法は、たとえば電気絶縁性薄膜を
介して駆動電圧を表示電極に与えられる構造を有
する液晶表示素子の製造時に必要となる。

第１図は従来技術の一製造方式による液晶表示
素子の基板１の一部分の斜視図であり、第２図は
第１図の切断面線―から見た断面図である。
第１図、第２図の先行式術は、基板１上に導電体
２が形成され、導電体２の第２図の上方の表面に
陽極酸化法によつて金属酸化膜３が形成される。
次に第１導電体２と金属酸化膜３とを被覆し、か
つ金属酸化膜３の表面を被覆する部分の一部を非
形成として絶縁膜４が形成される。この非形成部
分を被覆し、かつこの非形成部分を介して金属酸
化膜３と導通できるように接続用導電体５が形成
される。この接続用導電体５と導通できるように
表示電極６が形成される。

第３図は従来技術の他の製造方式による液晶表
示素子の基板１０の一部分の斜視図であり、第４
図は第３図の切断面線―から見た断面図であ
る。この従来技術では基板１０上に導電体１１が
形成され、この外周面に金属酸化膜１２を陽極酸
化法で形成し、導電体１１の側部に亘つて接続導
体１３を形成し、この接続導体１３に表示電極１
４が接続される。

上述の２つの製造方式に共通する、金属酸化膜
による薄膜を有する構造によつて電圧―電流の非
線型特性が得られる。

この金属酸化膜による絶縁膜はタンタルTaや
アルミニウムAlなどの金属酸化物であつて、そ
の厚みは300Å〜2000Åである。この絶縁膜を形
成するにあたつては、従来ではスパツタリング法
やCVD法などが採られていたが、このような方
法ではピンホールを生じる恐れがあつた。また
TaやAlの酸化の程度が不充分となり、非酸化の
程度をｘで表わすとすればTa₂O₅―ｘおよび
Al₂O₃―ｘとなつている領域が残存する結果にな
つた。したがつて、もれ電流を生じたり、また希
望するプール・フレンケル効果が得られないこと
になつた。

この問題を解決する他の従来技術は、前述した
絶縁膜を形成するための陽極酸化法である。陽極
酸化法によれば、電流を流した領域のうちでメツ
キ液に接触した部分が確実に酸化され、しかもピ
ンホールの形成が防がれるという秀れた利点があ
る。この反面、導電体の電気抵抗の分布が不均一
であることに起因して、その導電体の表面に形成
される絶縁膜の膜厚が不均一になるという新たな
問題に遭遇した。そのため絶縁膜の局部的に薄す
ぎる領域に電流が集中して流れて、電流密度が過
度に大きくなり、その結果、絶縁膜が破壊してし
まうという現象が多く発生することとなつた。

他の従来技術として特開昭58−154237「パツシ
ベーシヨン膜の製造方法」が挙げられる。本従来
例は、その特許請求の範囲に記載されたように
「半導体装置のパツシベーシヨン膜としてSiO₂上
にAl膜を形成した後、定電流電源を用いてその
Al膜を陽極酸化することにより、Al₂O₃膜を形成
し、その時の電源電圧の上昇により膜形成の終了
を検知する」技術である。

即ち導電体であるAl膜が電気絶縁物である
Al₂O₃に酸化されるに従い、Al膜３と陰極４との
間の電圧降下は大きくなり、酸化が完了した時点
では不導通となるので急激に電圧が上昇するの
で、前記酸化完了のタイミングが検出可能とな
る。従つて本従来技術では、印加電圧を制御する
ことによつて前記酸化処理の進行度の制御と、酸
化処理の終了のタイミングの検知を実現してい
る。

しかしながらこの従来技術では、その目的を実
現するために、「この閉回路中に直列に一定の電
圧傾斜になれば、回路を切断するような装置」が
必要となり、構成が大型化、複雑化してしまうと
いう問題点がある。

発明が解決しようとする問題点本発明の目的は、酸化度が充分であつて、もれ
電流が少なく、しかも均一な厚みを有する改良さ
れた薄膜製造方法を提供することである。

問題点を解決するための手段本発明は、少なくとも表面が酸化現象に対して
耐性を有する導電性材料から形成された基材表面
に、ドライ薄膜形成法で導電性を有する薄膜を形
成し、前記薄膜を陽極酸化法で酸化して、電気絶
縁性薄膜を形成し、該電気絶縁性薄膜表面に導電
性薄膜を形成するようにしたことを特徴とする金
属―絶縁物―金属構造を有する薄膜素子の製造方
法である。

作用少なくとも表面が酸化現象に対して耐性を有す
る導電性材料から形成された基材表面に、ドライ
薄膜形成法で導電性を有する薄膜を形成し、前記
薄膜を陽極酸化法で酸化して、電気絶縁性薄膜を
形成し、該電気絶縁性薄膜表面に導電性薄膜を形
成する。

実施例第５図は本発明に従う液晶表示素子の一部断面
を示す斜視図であり、第６図は第５図の基板２０
の一部分の平面図であり、第７図は第６図の一部
分の斜視図であり、第８図は第７図の切断面線
―から見た断面図である。基板２０上には基材
としての第１導電体２１と酸化停止層２２と第１
絶縁膜２３とが積層されている。これらを覆つて
第２絶縁膜２４が形成され、第２絶縁膜２４に設
けられた透孔２５を被覆して接続導電体２６が形
成される。接続導電体２６に接続して表示電極２
７が形成せれている。これらの上に配向膜２８が
形成されている。

対向基板２０ａの表面には、第１導電体２１の
延在方向（第６図の上下方向）と垂直な方向に延
びる帯状電極２９が形成されており、これらの上
に配向膜２８ａが形成されている。配向膜２８，
２８ａの間には液晶３０が封入されている。

第９図１〜第９図７は、第７図の構成を実現す
る工程を説明するための基板２０の一部分の平面
図であり、第１０図１〜第１０図７は第９図１〜
第９図７に対応し、第９図１〜第９図７の後述す
る各切断面線からそれぞれ見た断面図である。ま
ず第９図１、および第９図１の切断面線Ａ―Ａか
ら見た断面図の第１０図１を参照する。基板２０
上に、基材としての第１導電体２１と酸化停止層
２２と、また酸化用導電体３１とをこの順序でス
パツタリング法などで形成する。このとき基板２
０はたとえばホウケイ酸ガラスから形成され、第
１導電体２１は、たとえばニツケルNiから1000
Å〜2000Åの膜厚で形成される。酸化停止層２２
は、たとえば金Auから300Å〜700Åの膜厚で形
成される。酸化用導電体３１には、たとえばタン
タルTaなどのその酸化物が電気絶縁性を有する
ような金属材料から500Å〜800Åの膜厚で形成さ
れる。

次に第９図２、および第９図２の切断面線Ｂ―
Ｂから見た断面図の第１０図２図示のように、基
板２０上に形成された第１導電体２１と酸化停止
層２２と酸化用導電体３１とをフオトリソグラフ
イツク技術でパターン形成する。

次に第９図３、および第９図３の切断面線Ｃ―
Ｃから見た断面図の第１図３を参照する。陽極酸
化法を用いて、酸化用導電体３１を酸化して、
Ta₂O₅に変化させる。このとき酸化用導電体３１
はAuなどの酸化し難い酸化停止層２２の上に形
成されており、また陽極酸化液を好適に選択する
ことなどによつて、Niより成る第１導電体２１
やAuから成る酸化停止層２２を酸化させること
なく酸化用導電体３１のみを酸化させるようにで
きる。このようにして酸化用導電体３１が酸化さ
れて第１絶縁膜２３が形成される。

このとき第１絶縁膜２３の膜厚は酸化用導電体
３１の膜厚によつて決定される。酸化用導電体３
１は、インライン方式のスパツタリング技術を用
いれば均一な膜厚を有するようにできる。こうし
て均一な膜厚を有する第１絶縁膜２３を形成する
ようにできる。

次に第９図４、および第９図４の切断面線Ｄ―
Ｄから見た断面図の第１０図４を参照する。第１
導電体２１と酸化停止層２２と第１絶縁膜２３と
から成る積層体の外周面を被覆して第２絶縁膜２
４を形成る。このとき第２絶縁膜２４は、たとえ
ばポリイミドなどの材料から2000Å〜4000Åの膜
厚で形成される。また第２絶縁膜２４は、第１絶
縁膜２３の上方（第１０図４の上方）表面を被覆
する部分の一部に非形成の領域を有するように形
成され、透孔２５とされる。

次に第９図５、および第９図５の切断面線Ｅ―
Ｅから見た断面図の第１０図５を参照する。前述
の透孔２５および基板２０の表面の一部を被覆し
て接続導電体２６がたとえばTaから形成される。
このとき接続導電体２６は透孔２５を介して第11
絶縁膜２３と接触している。したがつて第１導電
体２１と酸化停止層２２とから成る導電体と第１
絶縁膜２３と接続導電体２６とがMIM素子３２
を形成することになる。

次に第９図６、および第９図６の切断面線Ｆ―
Ｆから見た断面図の第１０図６を参照する。接続
導電体２６に接続されるように表示電極２７が、
たとえば酸化インジウムIn₂O₃から形成される。

次に第９図７、および第９図７の切断面線Ｇ―
Ｇから見た断面図の第１０図７を参照する。上述
した工程によつて得られた、表示電極２７などを
含む基板２０上に配向膜２８を、たとえばポリイ
ミドなどから形成する。

以上のようにして第７図示の構成が実現され
る。

第１１図は、本発明の他の実施例であり、横方
向方式の製造方法による液晶表示素子の基板４０
の一部分の斜視図であり、第１２図は第１１図の
切断面線XII―XIIから見た断面図でる。基板４０上
に第１導電体４１と酸化停止層４２が形成されて
おり、酸化停止層４２の外周面を被覆して第２絶
縁膜４３が2000Å〜4000Åの膜厚で形成されてい
る。接続導電体４４は表示電極４５と接続されて
いる。このとき接続導電体４４と酸化停止層４２
との間には第１絶縁膜４６が300Å〜700Åの膜厚
で形成されている。したがつて第１導電体４１と
酸化停止層４２とから成る導電体と、第２絶縁膜
４３と接続導電体４４とがMIM素子４７を形成
することになる。このとき第１絶縁膜４３と第２
絶縁膜４６とを形成するときに本発明が用いられ
ることができ、これらをそれぞれ均一な膜厚で形
成することができる。

上述の他の実施例は、第５図〜第１０図で説明
した実施例の場合と同様の材料を用いて実現する
ことができる。

以上のようにしてMIM型液晶表示素子を製造
するにあたつて、均一な厚みを有する絶縁性薄膜
を陽極酸化法で形成するようにすることができ
た。

さらに、第１導電体２１，４１と酸化停止層２
２，４２との組合せからなる導電体層が下部電極
を構成することになり、充分な導電性を有し、製
造にあたつては膜厚の制御を容易に下部電極を形
成できるという利点もある。

上述の実施例では基板２０，４０はホウケイ酸
ガラスから形成されたが、他にセラミツクスなど
の材料を用いてもよい。

第１導電体２１，４１はNiであつたが、予め
定められる酸化用導電体３１の金属材料が酸化さ
れる陽極酸化液では酸化されないような他の導電
性材料を広く用いることができる。

酸化停止層２２，４２はAuから形成されたが、
他にPtなど酸化され難い導電性材料を広く用い
ることができる。

酸化用導電体３１はTaから形成されたが、そ
の酸化物が電気絶縁性を有する導電材料を広く用
いることができる。

前述の実施例ではMIM型液晶表示素子の製造
工程について述べたが、本発明は電気絶縁性薄膜
を均一な膜厚で、陽極酸化法を用いて形成する工
程を含むような技術分野において広く実施するこ
とができる。

効果以上のように本発明に従えば、ドライ薄膜形成
法を用いて形成した導電性薄膜を陽極酸化法で酸
化するようにして、かつ少なくとも表面が酸化現
象に対して耐性を有し、導電性薄膜が形成される
基材で、その酸化の進行を停止させるようにし
た。その結果、充分に酸化され、均一な膜厚であ
つて、かつピンホールなどによる漏れ電流の少な
い薄膜を製造するようにでき、したがつて格段に
高品質の金属―絶縁物―金属構造の薄膜素子が構
成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術の縦方向方式による液晶表示
素子の基板１の一部分の斜視図、第２図は第１図
の切断面線―から見た断面図、第３図は従来
技術の横方向方式により液晶表示素子の基板１０
の一部分の斜視図、第４図は第３図の切断面線
―から見た断面図、第５図は本発明の一実施例
の液晶表示素子の一断面を示す斜視図、第６図は
第５図の基板２０の一部分の平面図、第７図は第
６図の一部分の斜視図、第８図は第７図の切断面
線―から見た断面図、第９図および第１０図
は第７図の構成を実現する製造工程を説明するた
めの図、第１１図は本発明の他の実施例の液晶表
示素子の基板４０の一部分の斜視図、第１２図は
第１１図の切断面線XII―XIIから見た断面図であ
る。２０，４０…基板、２１，４１…第１導電体、
２２，４２…酸化停止層、２３，４６…第１絶縁
膜、２４，４３…第２絶縁膜、２５…透孔、２
６，４４…接続導電体、２７，４５…表示電極、
３１…酸化用導電体、３２…MIM素子。

Claims

【特許請求の範囲】１上下２つの金属導電体間に金属酸化膜による
絶縁層を介挿して、電圧―電流に非線形特性を得
るようにした金属―絶縁物―金属構造を有する薄
膜素子の製造方法において、前記下側の金属導電体表面に、酸化現象に対し
て耐性を有する導電材料からなる酸化停止層、及
びドライ薄膜形成法による酸化用金属導電体を順
次積層し、前記酸化停止層上の前記酸化用金属導
電体を陽極酸化により酸化することにより、前記
２つの金属導体間の金属酸化膜による絶縁層とし
たことを特徴とする金属―絶縁物―金属構造を有
する薄膜素子の製造方法。