JPH0511278A - 液晶表示装置 - Google Patents
液晶表示装置Info
- Publication number
- JPH0511278A JPH0511278A JP3162888A JP16288891A JPH0511278A JP H0511278 A JPH0511278 A JP H0511278A JP 3162888 A JP3162888 A JP 3162888A JP 16288891 A JP16288891 A JP 16288891A JP H0511278 A JPH0511278 A JP H0511278A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- insulating
- thin film
- liquid crystal
- oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 126
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 64
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 42
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 24
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 34
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 28
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 28
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 15
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 11
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 claims description 6
- 229910021480 group 4 element Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 7
- 238000001552 radio frequency sputter deposition Methods 0.000 abstract description 6
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000012212 insulator Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 238000007743 anodising Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 abstract 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 abstract 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 24
- 206010047571 Visual impairment Diseases 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 7
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000007261 regionalization Effects 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007847 structural defect Effects 0.000 description 1
- PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N tantalum pentoxide Inorganic materials O=[Ta](=O)O[Ta](=O)=O PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
(57)【要約】
本発明は、アクティブマトリクス液晶パネルのＭＩＭア
クティブ素子において、ＭＩＭを構成する絶縁膜を１０
０Å以下の半導体薄膜を含む複数層の絶縁膜とすること
により、ＭＩＭ素子の電気特性の特性シフトが原因で発
生する液晶ディスプレイの残像現象及び焼き付き現象の
ないＭＩＭアクティブマトリクス液晶パネルを提供する
ものである。
クティブ素子において、ＭＩＭを構成する絶縁膜を１０
０Å以下の半導体薄膜を含む複数層の絶縁膜とすること
により、ＭＩＭ素子の電気特性の特性シフトが原因で発
生する液晶ディスプレイの残像現象及び焼き付き現象の
ないＭＩＭアクティブマトリクス液晶パネルを提供する
ものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＭＩＭ素子の基本構造
の改良に関するもので、特にＭＩＭ素子の特性シフトが
原因となる液晶ディスプレイの残像現象及び焼き付き現
象をなくした高信頼ＭＩＭ液晶ディスプレイを提供する
ものである。
の改良に関するもので、特にＭＩＭ素子の特性シフトが
原因となる液晶ディスプレイの残像現象及び焼き付き現
象をなくした高信頼ＭＩＭ液晶ディスプレイを提供する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】まず、ＭＩＭ素子の定義をしておく。こ
れは、アクティブマトリクス液晶ディスプレイ駆動用の
画素毎に形成されるアクティブ素子に分類される。Ｍｅ
ｔａｌーＩｎｓｕｌａｔｏｒーＭｅｔａｌの構成で、電
気特性の非線形性は、双方向ダイオードに良く似た特性
を示すものである。
れは、アクティブマトリクス液晶ディスプレイ駆動用の
画素毎に形成されるアクティブ素子に分類される。Ｍｅ
ｔａｌーＩｎｓｕｌａｔｏｒーＭｅｔａｌの構成で、電
気特性の非線形性は、双方向ダイオードに良く似た特性
を示すものである。
【０００３】従来のＭＩＭの基本プロセスは、Ｔａ成膜
パターン形成ー陽極酸化ーＣｒ成膜パターン形成ー画素
透明電極としてのＩＴＯ成膜パターン形成という構成に
なる。従来のＭＩＭ素子形成基板断面図を図２に示す。
Ｔａなどの第１の金属１の表面に陽極酸化などの方法に
より第１の絶縁膜２を形成し、その上にＣｒなどの第２
の金属４を成膜パターン形成する。最後に画素透明電極
５を成膜パターン形成して、ＭＩＭ素子形成基板が出来
上がる。
パターン形成ー陽極酸化ーＣｒ成膜パターン形成ー画素
透明電極としてのＩＴＯ成膜パターン形成という構成に
なる。従来のＭＩＭ素子形成基板断面図を図２に示す。
Ｔａなどの第１の金属１の表面に陽極酸化などの方法に
より第１の絶縁膜２を形成し、その上にＣｒなどの第２
の金属４を成膜パターン形成する。最後に画素透明電極
５を成膜パターン形成して、ＭＩＭ素子形成基板が出来
上がる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このアクティブマトリ
クス液晶パネルのアクティブ素子であるＭＩＭ素子の唯
一の欠点として、本来素子性能を確保する上で必要とな
るプール−フレンケル電気伝導以外に、電圧印加により
電気伝導特性がシフトするという現象があげられる。こ
のシフト量が印加電圧値により変化するため、液晶ディ
スプレイの表示パターンが長い時間消えないで残ってい
るという表示上の残像及び焼き付き現象となる。この現
象の原因系の推定メカニズムを以下に整理する。
クス液晶パネルのアクティブ素子であるＭＩＭ素子の唯
一の欠点として、本来素子性能を確保する上で必要とな
るプール−フレンケル電気伝導以外に、電圧印加により
電気伝導特性がシフトするという現象があげられる。こ
のシフト量が印加電圧値により変化するため、液晶ディ
スプレイの表示パターンが長い時間消えないで残ってい
るという表示上の残像及び焼き付き現象となる。この現
象の原因系の推定メカニズムを以下に整理する。
【０００５】（１） イオン伝導説−−− 第１の絶縁
膜２のバルク内に含まれている余計な可動イオンが比較
的移動の自由度がある状態であり、このイオンの移動に
よりＭＩＭ素子の電気特性がシフトするというメカニズ
ムである。可動イオンの種類は、金属イオン及び金属薄
膜中の不純物イオンなどが考えられる。このシフトが原
因となり、液晶ディスプレイの表示上の残像及び焼き付
きが発生する。
膜２のバルク内に含まれている余計な可動イオンが比較
的移動の自由度がある状態であり、このイオンの移動に
よりＭＩＭ素子の電気特性がシフトするというメカニズ
ムである。可動イオンの種類は、金属イオン及び金属薄
膜中の不純物イオンなどが考えられる。このシフトが原
因となり、液晶ディスプレイの表示上の残像及び焼き付
きが発生する。
【０００６】（２） 深い準位説−−−− 第１の絶縁
膜２の構造欠陥またはその中の不純物に起因する深い準
位が存在し、印加電圧値により電気伝導特性が変化す
る。
膜２の構造欠陥またはその中の不純物に起因する深い準
位が存在し、印加電圧値により電気伝導特性が変化す
る。
【０００７】（３） 誘電率変化説−−− 電界強度に
より誘電率が変化する。これによりＭＩＭ素子の電気特
性がシフトする。
より誘電率が変化する。これによりＭＩＭ素子の電気特
性がシフトする。
【０００８】例えば第１の絶縁膜がＴａなどの金属の陽
極酸化で形成される場合、第１の絶縁膜２のバルク内
は、イオンが容易に移動できる状態であることが知られ
ている。
極酸化で形成される場合、第１の絶縁膜２のバルク内
は、イオンが容易に移動できる状態であることが知られ
ている。
【０００９】このイオンを可動イオンと命名しておく。
不純物イオン及び酸化されなかった金属イオンなどの存
在が確認されていて、これらが可動イオンとして働くこ
とが充分考えられることから、イオン伝導説が有力と思
われる。
不純物イオン及び酸化されなかった金属イオンなどの存
在が確認されていて、これらが可動イオンとして働くこ
とが充分考えられることから、イオン伝導説が有力と思
われる。
【００１０】本発明の目的は、ＭＩＭ素子構造を改良す
ることにより、ＭＩＭ素子の特性シフトが原因となる液
晶ディスプレイの残像及び焼き付き現象をなくすことに
ある。
ることにより、ＭＩＭ素子の特性シフトが原因となる液
晶ディスプレイの残像及び焼き付き現象をなくすことに
ある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、以下の７項目の内容を特徴とする。
は、以下の７項目の内容を特徴とする。
【００１２】（１）画素毎に形成するスィッチング素子
を双方向ダイオード特性をもつＭＩＭ素子で形成したア
クティブマトリクス液晶ディスプレイのＭＩＭ素子側基
板において、ウエハ基板上に第１の金属薄膜パターンを
形成し、該パターンの表面に絶縁膜を形成しその上に反
対側電極を成膜パターン形成してなるＭＩＭ素子の絶縁
膜を、少なくとも第１の絶縁膜と質量膜厚１００Å以下
の第２の絶縁薄膜の２層を含む複数層の絶縁膜として形
成することを特徴とする。
を双方向ダイオード特性をもつＭＩＭ素子で形成したア
クティブマトリクス液晶ディスプレイのＭＩＭ素子側基
板において、ウエハ基板上に第１の金属薄膜パターンを
形成し、該パターンの表面に絶縁膜を形成しその上に反
対側電極を成膜パターン形成してなるＭＩＭ素子の絶縁
膜を、少なくとも第１の絶縁膜と質量膜厚１００Å以下
の第２の絶縁薄膜の２層を含む複数層の絶縁膜として形
成することを特徴とする。
【００１３】（２）前記第１の金属薄膜パターンの表面
に前記第１の絶縁膜を形成し、その上の前記第２の絶縁
薄膜をＩＶ族元素半導体またはその酸化物、またはＩＩ
Ｉ−Ｖ化合物半導体またはその酸化物、ＩＩ−ＶＩ化合
物半導体またはその酸化物とすることを特徴とする。
に前記第１の絶縁膜を形成し、その上の前記第２の絶縁
薄膜をＩＶ族元素半導体またはその酸化物、またはＩＩ
Ｉ−Ｖ化合物半導体またはその酸化物、ＩＩ−ＶＩ化合
物半導体またはその酸化物とすることを特徴とする。
【００１４】（３）前記第１の金属薄膜パターンの表面
に前記第１の絶縁膜を形成し、その上の前記第２の絶縁
薄膜をＩＶ族元素半導体の窒化物または炭化物、または
ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体の窒化物または炭化物、ＩＩ−
ＶＩ化合物半導体の窒化物または炭化物とすることを特
徴とする。
に前記第１の絶縁膜を形成し、その上の前記第２の絶縁
薄膜をＩＶ族元素半導体の窒化物または炭化物、または
ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体の窒化物または炭化物、ＩＩ−
ＶＩ化合物半導体の窒化物または炭化物とすることを特
徴とする。
【００１５】（４）前記第２の絶縁薄膜を酸化物とする
場合の酸化方法を、酸化物ターゲットを用いたスパッタ
成膜とすることを特徴とする。
場合の酸化方法を、酸化物ターゲットを用いたスパッタ
成膜とすることを特徴とする。
【００１６】（５）前記第２の絶縁薄膜を酸化物とする
場合の酸化方法は、スパッタ成膜時のプラズマガスをＯ
2ガスを混入したＡｒガスとするリアクティブスパッタ
法とすることを特徴とする。
場合の酸化方法は、スパッタ成膜時のプラズマガスをＯ
2ガスを混入したＡｒガスとするリアクティブスパッタ
法とすることを特徴とする。
【００１７】（６）前記第２の絶縁薄膜を酸化物とする
場合の酸化方法を、成膜後のヒータ加熱による熱酸化と
することを特徴とする。
場合の酸化方法を、成膜後のヒータ加熱による熱酸化と
することを特徴とする。
【００１８】（７）前記第２の絶縁薄膜を酸化物とする
場合の酸化方法を、成膜後の大気中における赤外線照射
または遠赤外線照射による熱酸化とすることを特徴とす
る。
場合の酸化方法を、成膜後の大気中における赤外線照射
または遠赤外線照射による熱酸化とすることを特徴とす
る。
【００１９】（８）前記第２の絶縁薄膜を酸化物とする
場合の酸化を、次の工程である画素透明電極のスパッタ
成膜形成時に、スパッタ時基板温度２００℃以上にする
ことまたはプラズマガス中の０2 流量比を１％以上にす
ることの内少なくとも１方法とすることにより達成する
ことを特徴とする。
場合の酸化を、次の工程である画素透明電極のスパッタ
成膜形成時に、スパッタ時基板温度２００℃以上にする
ことまたはプラズマガス中の０2 流量比を１％以上にす
ることの内少なくとも１方法とすることにより達成する
ことを特徴とする。
【００２０】
【作用】まず、残像、焼き付きに起因する素子の電気特
性のシフトの現在一番有力なメカニズムを以下に述べ
る。第１の絶縁膜のバルク内には、酸化されていない金
属の可動イオン及びその他の不純物イオンなどが存在
し、絶縁膜内で比較的自由に移動できる状態になってい
る。ＭＩＭ素子を駆動する場合、駆動電圧を印加するこ
とによりこれらのイオンが絶縁膜バルク内で移動する。
この移動により絶縁膜バルク内のイオン密度の分布に偏
りが生じて、ＭＩＭ素子の特性が変化する。または、絶
縁膜内のイオンが移動して絶縁膜と電極との界面まで掃
き寄せられ、イオンが原因で界面の電気特性（ショット
キー放出特性など）が変化して、ＭＩＭ素子の特性が変
化する。
性のシフトの現在一番有力なメカニズムを以下に述べ
る。第１の絶縁膜のバルク内には、酸化されていない金
属の可動イオン及びその他の不純物イオンなどが存在
し、絶縁膜内で比較的自由に移動できる状態になってい
る。ＭＩＭ素子を駆動する場合、駆動電圧を印加するこ
とによりこれらのイオンが絶縁膜バルク内で移動する。
この移動により絶縁膜バルク内のイオン密度の分布に偏
りが生じて、ＭＩＭ素子の特性が変化する。または、絶
縁膜内のイオンが移動して絶縁膜と電極との界面まで掃
き寄せられ、イオンが原因で界面の電気特性（ショット
キー放出特性など）が変化して、ＭＩＭ素子の特性が変
化する。
【００２１】本発明の作用の推定メカニズムの第１は、
ＭＩＭ素子の第１の絶縁膜内で移動してきたイオンを第
２の絶縁薄膜で遮り、電極との界面までイオンが到達し
ないようにすることと考えられる。第２の絶縁薄膜は、
このようにイオンの防壁の役目を果たすということであ
る。これにより、電圧印加による電極界面の状態変化が
なく、故にショットキー放出特性などの界面が関係して
いるＭＩＭ素子の特性シフトもなくなるということであ
る。
ＭＩＭ素子の第１の絶縁膜内で移動してきたイオンを第
２の絶縁薄膜で遮り、電極との界面までイオンが到達し
ないようにすることと考えられる。第２の絶縁薄膜は、
このようにイオンの防壁の役目を果たすということであ
る。これにより、電圧印加による電極界面の状態変化が
なく、故にショットキー放出特性などの界面が関係して
いるＭＩＭ素子の特性シフトもなくなるということであ
る。
【００２２】本発明の作用の推定メカニズムの第２は、
ＭＩＭ素子の第１の絶縁膜バルク内でのイオン密度の分
布の偏りを以下の原理によりなくすことにある。つま
り、Ｓｉ、ＳｉＯx、ＳｉＮｘ、ＳｉＣ などの第２の絶
縁薄膜がイオンなどを吸着しにくい膜であるため、第２
の絶縁膜近傍まで掃き寄せられてきたイオンが、この膜
に吸着することなく即座にバルク内に拡散していくとい
うメカニズムである。これにより、ＭＩＭ素子内部のイ
オン密度の分布の偏りで発生する液晶ディスプレイの残
像及び焼き付きも、回復が速くすぐに消えるということ
である。。
ＭＩＭ素子の第１の絶縁膜バルク内でのイオン密度の分
布の偏りを以下の原理によりなくすことにある。つま
り、Ｓｉ、ＳｉＯx、ＳｉＮｘ、ＳｉＣ などの第２の絶
縁薄膜がイオンなどを吸着しにくい膜であるため、第２
の絶縁膜近傍まで掃き寄せられてきたイオンが、この膜
に吸着することなく即座にバルク内に拡散していくとい
うメカニズムである。これにより、ＭＩＭ素子内部のイ
オン密度の分布の偏りで発生する液晶ディスプレイの残
像及び焼き付きも、回復が速くすぐに消えるということ
である。。
【００２３】本発明の作用の推定メカニズムの第３は、
第一の金属の表面を陽極酸化法などで酸化してなる第一
の絶縁膜を用いたＭＩＭ構造の場合に、第２の絶縁薄膜
を酸化することにより、第一の絶縁膜のさらなる酸化を
進行させ、第一の絶縁膜内を酸素リッチの状態にするこ
とができるというところにある。これは、第一の金属内
の酸化されていない可動金属イオンの濃度を減少させる
ことになり、可動イオンの移動により発生する素子の電
気特性のシフトが少なくなり、液晶ディスプレイの残像
現象および焼き付き現象が少なくなるということにな
る。
第一の金属の表面を陽極酸化法などで酸化してなる第一
の絶縁膜を用いたＭＩＭ構造の場合に、第２の絶縁薄膜
を酸化することにより、第一の絶縁膜のさらなる酸化を
進行させ、第一の絶縁膜内を酸素リッチの状態にするこ
とができるというところにある。これは、第一の金属内
の酸化されていない可動金属イオンの濃度を減少させる
ことになり、可動イオンの移動により発生する素子の電
気特性のシフトが少なくなり、液晶ディスプレイの残像
現象および焼き付き現象が少なくなるということにな
る。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の実施例を、図１のＭＩＭ素子
形成基板断面図により説明する。第１の絶縁膜２の形成
方法については、第１の金属１の表面を陽極酸化法など
で酸化して形成する方法、熱酸化で形成する方法、Ｏ2
プラズマ酸化などの方法がある。また、ＳｉＮｘ、Ｓｉ
Ｃｘなどの絶縁材料をＰＶＤ法またはＣＶＤ法などで成
膜する方法などもある。また、ポリイミドなどの有機膜
材料を絶縁膜として成膜する方法などもある。ここで、
本発明の一番の特徴は、この第１の絶縁膜２と共に第２
の絶縁薄膜を極薄に形成し、この２層膜を含む多層構造
でＭＩＭ素子のＩの部分、つまりインシュレータを構成
するところにある。この第２の絶縁薄膜３を、第１の絶
縁膜２の表面に形成する。この第２の絶縁薄膜３の膜厚
を、質量膜厚１００Å以下とする。このように極薄にす
る理由は、第１の絶縁膜の物性で決まるＭＩＭ素子のア
クティブ素子として必要な非線形特性に影響を与えない
ようにするためである。また、この第２の絶縁薄膜３の
材料については、ＩＶ族元素半導体またはその酸化物、
窒化物、炭化物、ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体またはその酸
化物、窒化物、炭化物、ＩＩ−ＶＩ化合物半導体または
その酸化物、窒化物、炭化物とする。代表的な材料は、
Ｓｉ、ＳｉＯx、ＳｉＮｘ，ＳｉＣなどである。この材
料であれば、Ｒｆスパッタ成膜法、プラズマＣＶＤ法な
どの方法が使えるため、インラインタイプの量産装置が
構築でき、成膜スピードが格段に向上する。故に将来の
アクティブマトリクス液晶パネルの合理化、コストダウ
ンにもマッチする。また、スパッタ法で成膜する場合、
ＭＩＭ素子の反対側の電極である第２の金属の成膜方法
も一般的にはスパッタ法であるため、この第２の金属と
同時に同一スパッタ内で真空を破らずに連続成膜が達成
できるのである。この連続成膜のスパッタ成膜順序は、
最初に第２の絶縁薄膜３をスパッタし、次に第２の金属
のスパッタとなる。
形成基板断面図により説明する。第１の絶縁膜２の形成
方法については、第１の金属１の表面を陽極酸化法など
で酸化して形成する方法、熱酸化で形成する方法、Ｏ2
プラズマ酸化などの方法がある。また、ＳｉＮｘ、Ｓｉ
Ｃｘなどの絶縁材料をＰＶＤ法またはＣＶＤ法などで成
膜する方法などもある。また、ポリイミドなどの有機膜
材料を絶縁膜として成膜する方法などもある。ここで、
本発明の一番の特徴は、この第１の絶縁膜２と共に第２
の絶縁薄膜を極薄に形成し、この２層膜を含む多層構造
でＭＩＭ素子のＩの部分、つまりインシュレータを構成
するところにある。この第２の絶縁薄膜３を、第１の絶
縁膜２の表面に形成する。この第２の絶縁薄膜３の膜厚
を、質量膜厚１００Å以下とする。このように極薄にす
る理由は、第１の絶縁膜の物性で決まるＭＩＭ素子のア
クティブ素子として必要な非線形特性に影響を与えない
ようにするためである。また、この第２の絶縁薄膜３の
材料については、ＩＶ族元素半導体またはその酸化物、
窒化物、炭化物、ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体またはその酸
化物、窒化物、炭化物、ＩＩ−ＶＩ化合物半導体または
その酸化物、窒化物、炭化物とする。代表的な材料は、
Ｓｉ、ＳｉＯx、ＳｉＮｘ，ＳｉＣなどである。この材
料であれば、Ｒｆスパッタ成膜法、プラズマＣＶＤ法な
どの方法が使えるため、インラインタイプの量産装置が
構築でき、成膜スピードが格段に向上する。故に将来の
アクティブマトリクス液晶パネルの合理化、コストダウ
ンにもマッチする。また、スパッタ法で成膜する場合、
ＭＩＭ素子の反対側の電極である第２の金属の成膜方法
も一般的にはスパッタ法であるため、この第２の金属と
同時に同一スパッタ内で真空を破らずに連続成膜が達成
できるのである。この連続成膜のスパッタ成膜順序は、
最初に第２の絶縁薄膜３をスパッタし、次に第２の金属
のスパッタとなる。
【００２５】第２の金属の成膜パターニング後は、従来
と同じプロセスであるが、ＩＴＯなどの画素透明電極５
をＲｆスパッタ法などでスパッタ成膜し、フォトパター
ニング形成する。
と同じプロセスであるが、ＩＴＯなどの画素透明電極５
をＲｆスパッタ法などでスパッタ成膜し、フォトパター
ニング形成する。
【００２６】第２の絶縁薄膜を酸化物とする場合の酸化
方法を、以下の５方法とする。
方法を、以下の５方法とする。
【００２７】方法（１）−−−−酸化物ターゲットを用
いてスパッタ成膜する方法である。ほとんどの場合、タ
ーゲット自体絶縁物となるため、高周波電圧印加のＲＦ
スパッタ法とする。
いてスパッタ成膜する方法である。ほとんどの場合、タ
ーゲット自体絶縁物となるため、高周波電圧印加のＲＦ
スパッタ法とする。
【００２８】方法（２）−−−−スパッタ成膜時のプラ
ズマガスをＯ2 ガスを混入したＡｒガスを用いるリアク
ティブスパッタ法とする。この場合、ターゲットの段階
では酸化物である必要がなく、純粋な半導体のまま、ま
たはＧａＡｓなどの半導体化合物のままでよい。
ズマガスをＯ2 ガスを混入したＡｒガスを用いるリアク
ティブスパッタ法とする。この場合、ターゲットの段階
では酸化物である必要がなく、純粋な半導体のまま、ま
たはＧａＡｓなどの半導体化合物のままでよい。
【００２９】方法（３）−−−−方法（１）と方法
（２）の組合せ 方法（１）だけでは完全な酸化物としての薄膜成膜が達
成出来ない場合がある。この原因メカニズムを以下に述
べる。まずＡｒ粒子によりスパッタされる時点で、酸化
物半導体のままスパッタされる場合と、Ａｒ粒子のター
ゲットへの衝突時に分解して酸化されていない半導体と
して基板に成膜される場合とに分かれる。成膜された膜
についての酸化割合は、Ａｒガス圧、パワーなどのスパ
ッタパラメータに依存する。この方法３は、完全な酸化
物を得るために方法（１）と方法（２）の両方を同時に
採用する方法である。酸化物ターゲットを用い、さらに
Ｏ2 ガス混入のリアクティブスパッタを行うことにより
完全な酸化物として成膜できる。
（２）の組合せ 方法（１）だけでは完全な酸化物としての薄膜成膜が達
成出来ない場合がある。この原因メカニズムを以下に述
べる。まずＡｒ粒子によりスパッタされる時点で、酸化
物半導体のままスパッタされる場合と、Ａｒ粒子のター
ゲットへの衝突時に分解して酸化されていない半導体と
して基板に成膜される場合とに分かれる。成膜された膜
についての酸化割合は、Ａｒガス圧、パワーなどのスパ
ッタパラメータに依存する。この方法３は、完全な酸化
物を得るために方法（１）と方法（２）の両方を同時に
採用する方法である。酸化物ターゲットを用い、さらに
Ｏ2 ガス混入のリアクティブスパッタを行うことにより
完全な酸化物として成膜できる。
【００３０】方法（４）−−−−成膜後のヒータ加熱、
すなわち抵抗加熱による熱酸化法 まず通常の半導体として成膜を行う。その後工程で、大
気中ヒータ加熱により酸化する。ＲＦスパッタによる酸
化物ターゲットのスパッタが採用出来ない場合、または
Ｏ2 ガスを流せずリアクティブスパッタ法が採用出来な
い場合に有効な方法である。温度分布を均一にすれば、
酸化度合及び膜質などの面内成膜の均一性がよくなる。
すなわち抵抗加熱による熱酸化法 まず通常の半導体として成膜を行う。その後工程で、大
気中ヒータ加熱により酸化する。ＲＦスパッタによる酸
化物ターゲットのスパッタが採用出来ない場合、または
Ｏ2 ガスを流せずリアクティブスパッタ法が採用出来な
い場合に有効な方法である。温度分布を均一にすれば、
酸化度合及び膜質などの面内成膜の均一性がよくなる。
【００３１】方法（５）−−−−成膜後の赤外線または
遠赤外線による熱酸化法とする。この原理も、方法
（４）と同様に、成膜後工程で大気中加熱により酸化す
るという原理である。
遠赤外線による熱酸化法とする。この原理も、方法
（４）と同様に、成膜後工程で大気中加熱により酸化す
るという原理である。
【００３２】さらに、第２の絶縁膜成膜及びパターン形
成後の次の工程である画素透明電極形成時に、ＩＴＯタ
ーゲットなどを用いてスパッタ成膜する条件を、スパッ
タ温度２００℃以上にすることまたはプラズマガス中の
０2 流量比を１％以上にすることの内少なくとも１方法
とすることによっても第２の絶縁薄膜は酸化される。こ
れのメリットは、次のＩＴＯ成膜工程で、スパッタ条件
を最適化することにより自然に酸化されるというところ
にある。特に酸化するための工程を追加する必要がな
い。また、酸化物ターゲットなどの高価なターゲットを
使う必要もない。さらには、リアクティブスパッタとい
う成膜技術からみた膜質が不安定になるような要素も必
要なくなる。但し、この場合の酸化度合は完全酸化とま
でいかない。
成後の次の工程である画素透明電極形成時に、ＩＴＯタ
ーゲットなどを用いてスパッタ成膜する条件を、スパッ
タ温度２００℃以上にすることまたはプラズマガス中の
０2 流量比を１％以上にすることの内少なくとも１方法
とすることによっても第２の絶縁薄膜は酸化される。こ
れのメリットは、次のＩＴＯ成膜工程で、スパッタ条件
を最適化することにより自然に酸化されるというところ
にある。特に酸化するための工程を追加する必要がな
い。また、酸化物ターゲットなどの高価なターゲットを
使う必要もない。さらには、リアクティブスパッタとい
う成膜技術からみた膜質が不安定になるような要素も必
要なくなる。但し、この場合の酸化度合は完全酸化とま
でいかない。
【００３３】ここで、酸化する方法は、以上の６方法で
あるが、どの方法を選択するかは、以上述べたメリッ
ト、デメリット及び工程合理化、コストダウンという観
点、また、どの程度酸化すれば十分かということから総
合的に判断する。以上のプロセスを代表的な材料にて順
に列挙すると、以下となる。
あるが、どの方法を選択するかは、以上述べたメリッ
ト、デメリット及び工程合理化、コストダウンという観
点、また、どの程度酸化すれば十分かということから総
合的に判断する。以上のプロセスを代表的な材料にて順
に列挙すると、以下となる。
【００３４】（１） 第１の金属として、Ｔａ膜のスパ
ッタ成膜、フォトパターニング （２） 第１の絶縁膜形成−−−第１の金属であるＴａ
膜の表面の陽極酸化によりＴａ2Ｏ5膜を形成する。
ッタ成膜、フォトパターニング （２） 第１の絶縁膜形成−−−第１の金属であるＴａ
膜の表面の陽極酸化によりＴａ2Ｏ5膜を形成する。
【００３５】（３） 第２の絶縁薄膜形成−−−代表的
には、ＳｉＯ2ターゲットを用いたＲｆスパッタ成膜。
には、ＳｉＯ2ターゲットを用いたＲｆスパッタ成膜。
【００３６】（４） 第２の金属形成−−−−代表的に
は、Ｃｒターゲットを用いたスパッタ成膜、フォトパタ
ーニング。（３）と共に２層膜を連続スパッタ成マクする
ことも可能。
は、Ｃｒターゲットを用いたスパッタ成膜、フォトパタ
ーニング。（３）と共に２層膜を連続スパッタ成マクする
ことも可能。
【００３７】（５） 画素透明電極形成−−−ＩＴＯタ
ーゲットを用いたＲｆスパッタ成膜、フォトパターニン
グ。
ーゲットを用いたＲｆスパッタ成膜、フォトパターニン
グ。
【００３８】本発明のＭＩＭ素子形成基板の１実施例の
平面図を図３に示す。第１の金属１のパターン形成後に
陽極酸化法などの方法により第１の金属の表面を酸化し
て第１の絶縁膜を形成する。この絶縁膜は、第１の金属
のパターンと同一平面形状に形成される。次にＳｉ、Ｓ
ｉＯ2、ＳｉＮｘ、ＳｉＣなどの半導体または半導体酸
化膜ｏｒ窒化物ｏｒ炭化物をスパッタなどの成膜方法で
１００Å以下の膜厚にてウエハ基板全面に成膜するが、
この膜についてはフォトパターン形成の必要が無い。な
ぜなら、この膜が絶縁膜であり、この膜を介して隣の画
素ｏｒパターンとショートする心配がないからである。
これにより、次の成膜工程である第２の金属のスパッタ
膜との連続成膜が可能となるのである。１台のスパッタ
成膜装置にて真空を破らないで２層膜の連続成膜が達成
できる。
平面図を図３に示す。第１の金属１のパターン形成後に
陽極酸化法などの方法により第１の金属の表面を酸化し
て第１の絶縁膜を形成する。この絶縁膜は、第１の金属
のパターンと同一平面形状に形成される。次にＳｉ、Ｓ
ｉＯ2、ＳｉＮｘ、ＳｉＣなどの半導体または半導体酸
化膜ｏｒ窒化物ｏｒ炭化物をスパッタなどの成膜方法で
１００Å以下の膜厚にてウエハ基板全面に成膜するが、
この膜についてはフォトパターン形成の必要が無い。な
ぜなら、この膜が絶縁膜であり、この膜を介して隣の画
素ｏｒパターンとショートする心配がないからである。
これにより、次の成膜工程である第２の金属のスパッタ
膜との連続成膜が可能となるのである。１台のスパッタ
成膜装置にて真空を破らないで２層膜の連続成膜が達成
できる。
【００３９】以上述べたように、本発明の１番の特徴は
従来のＭＩＭ素子の絶縁膜に半導体または半導体酸化物
などの極薄膜を追加した構成にある。この追加した極薄
膜は絶縁性が良好のためパターン形成のためのフォト工
程を追加する必要もない。また、第２の金属と連続スパ
ッタ成膜が可能となり、成膜プロセスも特に増えない。
従来のＭＩＭ素子の絶縁膜に半導体または半導体酸化物
などの極薄膜を追加した構成にある。この追加した極薄
膜は絶縁性が良好のためパターン形成のためのフォト工
程を追加する必要もない。また、第２の金属と連続スパ
ッタ成膜が可能となり、成膜プロセスも特に増えない。
【００４０】よってプロセスは特に複雑にはならないと
いうことである。
いうことである。
【００４１】
【発明の効果】電圧印加により従来のＭＩＭ素子の電気
特性はシフトする。この印加電圧の絶対値が変わること
により特性シフト量も変わり、またその特性シフトの回
復時間が長いため、これが液晶ディスプレイの表示上の
残像現象及び焼き付き現象として現れ、表示品質を落と
していた。液晶パネルの今後の用途についても、パソコ
ン、ワークステーション、計器類、車載用ナビゲーショ
ンシステムなど、静止画で表示する使い方が多くなるこ
とが予想され、残像、焼き付き現象に対する仕様はまち
がいなく厳しくなる。
特性はシフトする。この印加電圧の絶対値が変わること
により特性シフト量も変わり、またその特性シフトの回
復時間が長いため、これが液晶ディスプレイの表示上の
残像現象及び焼き付き現象として現れ、表示品質を落と
していた。液晶パネルの今後の用途についても、パソコ
ン、ワークステーション、計器類、車載用ナビゲーショ
ンシステムなど、静止画で表示する使い方が多くなるこ
とが予想され、残像、焼き付き現象に対する仕様はまち
がいなく厳しくなる。
【００４２】今回の発明により、この特性シフトが大幅
に減少する。また、特性シフトの回復時間も大幅に短縮
する。これにより、液晶ディスプレイの特にイメージの
領域に面全体に発生する残像及び焼き付き現象がない画
像品質の良好なＭＩＭアクティブマトリクス液晶ディス
プレイを提供できる。尚、ＭＩＭ製造プロセスも特に複
雑になることもなく以上の効果が期待できるのである。
に減少する。また、特性シフトの回復時間も大幅に短縮
する。これにより、液晶ディスプレイの特にイメージの
領域に面全体に発生する残像及び焼き付き現象がない画
像品質の良好なＭＩＭアクティブマトリクス液晶ディス
プレイを提供できる。尚、ＭＩＭ製造プロセスも特に複
雑になることもなく以上の効果が期待できるのである。
【００４３】また、第１の絶縁膜は、比誘電率その他の
物性が、ＭＩＭ素子として必要な電気特性の非線形性能
を確保するために最適化された膜であるが、ここで、第
２の絶縁薄膜は膜厚が非常に薄いために、２層膜にして
も第１の絶縁膜の最適化された機能を同レベルで確保で
きるのである。つまり、第一の絶縁膜の性能を維持しな
がら、しかも、残像及び焼き付きを抑えることができる
のである。
物性が、ＭＩＭ素子として必要な電気特性の非線形性能
を確保するために最適化された膜であるが、ここで、第
２の絶縁薄膜は膜厚が非常に薄いために、２層膜にして
も第１の絶縁膜の最適化された機能を同レベルで確保で
きるのである。つまり、第一の絶縁膜の性能を維持しな
がら、しかも、残像及び焼き付きを抑えることができる
のである。
【図１】 本発明のＭＩＭ素子形成基板断面図。
【図２】 従来のＭＩＭ素子形成基板断面図。
【図３】 本発明のＭＩＭ素子形成基板の１実施例の平
面図。
面図。
１ 第１の金属
２ 第１の絶縁膜
３ 第２の絶縁薄膜
４ 第２の金属
５ 画素透明電極
６ 第１の金属
Claims (8)
- 【請求項１】 画素毎に形成するスィッチング素子を双
方向ダイオード特性をもつＭＩＭ素子で形成したアクテ
ィブマトリクス液晶ディスプレイのＭＩＭ素子側基板に
おいて、ウエハ基板上に第１の金属薄膜パターンを形成
し、該パターンの表面に絶縁膜を形成しその上に反対側
電極を成膜パターン形成してなるＭＩＭ素子の絶縁膜
を、少なくとも第１の絶縁膜と質量膜厚１００Å以下の
第２の絶縁薄膜の２層を含む複数層の絶縁膜として形成
することを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項２】 前記第１の金属薄膜パターンの表面に前
記第１の絶縁膜を形成し、その上の前記第２の絶縁薄膜
をＩＶ族元素半導体またはその酸化物、またはＩＩＩ−
Ｖ化合物半導体またはその酸化物、ＩＩ−ＶＩ化合物半
導体またはその酸化物とすることを特徴とする請求項１
記載の液晶表示装置。 - 【請求項３】 前記第１の金属薄膜パターンの表面に前
記第１の絶縁膜を形成し、その上の前記第２の絶縁薄膜
をＩＶ族元素半導体の窒化物または炭化物、またはＩＩ
Ｉ−Ｖ化合物半導体の窒化物または炭化物、ＩＩ−ＶＩ
化合物半導体の窒化物または炭化物とすることを特徴と
する請求項１記載の液晶表示装置。 - 【請求項４】 前記第２の絶縁薄膜を酸化物とする場合
の酸化方法を、酸化物ターゲットを用いたスパッタ成膜
とすることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。 - 【請求項５】 前記第２の絶縁薄膜を酸化物とする場合
の酸化方法は、スパッタ成膜時のプラズマガスをＯ2ガ
スを混入したＡｒガスとするリアクティブスパッタ法と
することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。 - 【請求項６】 前記第２の絶縁薄膜を酸化物とする場合
の酸化方法を、成膜後のヒータ加熱による熱酸化とする
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。 - 【請求項７】 前記第２の絶縁薄膜を酸化物とする場合
の酸化方法を、成膜後の大気中における赤外線照射また
は遠赤外線照射による熱酸化とすることを特徴とする請
求項１記載の液晶表示装置。 - 【請求項８】 前記第２の絶縁薄膜を酸化物とする場合
の酸化を、次の工程である画素透明電極のスパッタ成膜
形成時に、スパッタ時基板温度２００℃以上にすること
またはプラズマガス中の０2 流量比を１％以上にするこ
との内少なくとも１方法とすることにより達成すること
を特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3162888A JPH0511278A (ja) | 1991-07-03 | 1991-07-03 | 液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3162888A JPH0511278A (ja) | 1991-07-03 | 1991-07-03 | 液晶表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0511278A true JPH0511278A (ja) | 1993-01-19 |
Family
ID=15763163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3162888A Pending JPH0511278A (ja) | 1991-07-03 | 1991-07-03 | 液晶表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0511278A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9741901B2 (en) | 2006-11-07 | 2017-08-22 | Cbrite Inc. | Two-terminal electronic devices and their methods of fabrication |
-
1991
- 1991-07-03 JP JP3162888A patent/JPH0511278A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9741901B2 (en) | 2006-11-07 | 2017-08-22 | Cbrite Inc. | Two-terminal electronic devices and their methods of fabrication |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8743333B2 (en) | Liquid crystal display device and manufacturing method for same | |
| KR100815021B1 (ko) | 투명 도전막 부착 기판의 제조방법, 이 제조방법에 의해제조된 투명 도전막 부착 기판, 및 이 기판을 사용한 터치패널 | |
| JPH0555575A (ja) | 半導体装置 | |
| JPH0511278A (ja) | 液晶表示装置 | |
| JPH0640585B2 (ja) | 薄膜トランジスタ | |
| JPH08264486A (ja) | 半導体電極形成方法および装置 | |
| US5994748A (en) | Two-terminal nonlinear device, method for manufacturing the same, and liquid-crystal display panel | |
| JP2505662B2 (ja) | 薄膜トランジスタの製造方法 | |
| JP3194274B2 (ja) | アクティブマトリックス型液晶表示装置の製造方法 | |
| JP2594384B2 (ja) | 金属酸化物薄膜及びその製造方法並びにその金属酸化物薄膜を用いた電子装置 | |
| JPH0661490A (ja) | ２層構造絶縁膜及びそれを用いた電子装置及びｔｆｔ液晶表示装置 | |
| JP3169319B2 (ja) | 非線形素子の製造方法 | |
| JPH03100523A (ja) | 電気光学装置の製造方法 | |
| JP3882863B2 (ja) | ２端子型非線形素子の製造方法 | |
| JP3089174B2 (ja) | 絶縁膜の形成方法および絶縁膜を有する電子装置 | |
| JP2008010614A (ja) | 非線形素子の製造方法、非線形素子、電気光学装置、および反応性スパッタ成膜装置 | |
| JPH04251825A (ja) | 薄膜二端子素子 | |
| JPH0291620A (ja) | 薄膜非線形ダイオード素子 | |
| KR910008116B1 (ko) | 박막 트랜지스터와 그 제조방법 | |
| JPH11112059A (ja) | アクティブマトリクス基板およびその製造方法ならびに液晶表示パネル | |
| JPH03159247A (ja) | 薄膜トランジスタマトリクスの製造方法 | |
| JPS63266889A (ja) | ジヨセフソン接合装置 | |
| JP2006269471A (ja) | 非線形素子、電気光学装置、及び非線形素子の製造方法 | |
| JPH038368A (ja) | 薄膜抵抗体の形成方法 | |
| JPH0618937A (ja) | 非線形抵抗素子 |