JPH06301064A - Ｍｉｍ型非線形素子及びその製造方法 - Google Patents
Ｍｉｍ型非線形素子及びその製造方法Info
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- JPH06301064A JPH06301064A JP8887493A JP8887493A JPH06301064A JP H06301064 A JPH06301064 A JP H06301064A JP 8887493 A JP8887493 A JP 8887493A JP 8887493 A JP8887493 A JP 8887493A JP H06301064 A JPH06301064 A JP H06301064A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来の材料構成のＭＩＭ型非線形素子に比
べ、配線抵抗が小さく、素子容量が小さくなったＭＩＭ
型非線形素子を提供する。 【構成】 第１の金属電極層−素子絶縁膜−第２の金属
電極層で構成されているＭＩＭ型非線形素子において、
第１の金属電極層を下層がアルミニウム、上層がタンタ
ルの２層構造とし、なおかつタンタルはアルミニウムよ
りパターン幅が狭くなっており、素子絶縁膜の上面部は
タンタルの酸化膜であり、斜面部はアルミニウムの酸化
膜である。
べ、配線抵抗が小さく、素子容量が小さくなったＭＩＭ
型非線形素子を提供する。 【構成】 第１の金属電極層−素子絶縁膜−第２の金属
電極層で構成されているＭＩＭ型非線形素子において、
第１の金属電極層を下層がアルミニウム、上層がタンタ
ルの２層構造とし、なおかつタンタルはアルミニウムよ
りパターン幅が狭くなっており、素子絶縁膜の上面部は
タンタルの酸化膜であり、斜面部はアルミニウムの酸化
膜である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は液晶表示パネルなどのス
イッチング素子に用いるＭＩＭ型非線形素子の構造、材
料構成及び製造方法に関する。
イッチング素子に用いるＭＩＭ型非線形素子の構造、材
料構成及び製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、アクティブマトリクス方式の液
晶表示パネルにおいては、画素領域毎に非線形素子を設
けてマトリクスアレイを形成した一方側の基板と、カラ
ーフィルタが形成された他方側の基板との間に液晶を充
填しておき、各画素領域毎に液晶の配向状態を制御して
所定の情報を表示する。ここで非線形素子として、薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）などの３端子素子または金属−
絶縁体−金属（ＭＩＭ）型非線形素子などの２端子素子
を用いるが、液晶表示パネルに対する画面の大型化、低
コスト化などの要求に対応するには、素子構造が簡単で
プロセスが短いＭＩＭ型非線形素子を用いた方式が有利
である。また、ＭＩＭ型非線形素子を用いた場合には、
マトリクスアレイを形成した一方側の基板に走査線を設
け、他方側の基板に信号線を設けることができるので、
走査線と信号線とのクロスオーバー短絡が発生しないと
いうメリットもある。
晶表示パネルにおいては、画素領域毎に非線形素子を設
けてマトリクスアレイを形成した一方側の基板と、カラ
ーフィルタが形成された他方側の基板との間に液晶を充
填しておき、各画素領域毎に液晶の配向状態を制御して
所定の情報を表示する。ここで非線形素子として、薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）などの３端子素子または金属−
絶縁体−金属（ＭＩＭ）型非線形素子などの２端子素子
を用いるが、液晶表示パネルに対する画面の大型化、低
コスト化などの要求に対応するには、素子構造が簡単で
プロセスが短いＭＩＭ型非線形素子を用いた方式が有利
である。また、ＭＩＭ型非線形素子を用いた場合には、
マトリクスアレイを形成した一方側の基板に走査線を設
け、他方側の基板に信号線を設けることができるので、
走査線と信号線とのクロスオーバー短絡が発生しないと
いうメリットもある。
【０００３】ＭＩＭ型非線形素子を用いたアクティブマ
トリクス方式の液晶表示パネルにおいては、図４に示す
ように、各画素領域４０３毎に各走査線４０１と各信号
線４０２との間にＭＩＭ型非線形素子４０４（図中バリ
スタの符号で示す。）と液晶表示素子４０５（図中、コ
ンデンサの符号で示す。）が直列接続された構成として
表され、走査線及び信号線に印加された信号に基づいて
液晶表示素子を表示状態及び非表示状態あるいはその中
間状態に切り換えて表示動作を制御する。
トリクス方式の液晶表示パネルにおいては、図４に示す
ように、各画素領域４０３毎に各走査線４０１と各信号
線４０２との間にＭＩＭ型非線形素子４０４（図中バリ
スタの符号で示す。）と液晶表示素子４０５（図中、コ
ンデンサの符号で示す。）が直列接続された構成として
表され、走査線及び信号線に印加された信号に基づいて
液晶表示素子を表示状態及び非表示状態あるいはその中
間状態に切り換えて表示動作を制御する。
【０００４】図５（ａ）の５０１で示すように、ＭＩＭ
型非線形素子において、印加電圧ＶNLと電流ＩNLとは非
線形の関係を有している。ＭＩＭ型非線形素子のしきい
値電圧をＶth、液晶表示素子のしきい値電圧をＶb、表
示状態となる電位を（Ｖb＋ΔＶ）とすると、図５
（ｂ）に示すように選択期間では、所定の画素領域４０
３における走査線４０１と信号線４０２との間の電位差
Ｖ（単位画素への印加電圧）を（Ｖb＋Ｖth）とするこ
とによって、液晶表示素子４０５を非表示状態とするこ
とができ、走査線４０１と信号線４０２との間の電位差
Ｖを（Ｖb＋Ｖth＋ΔＶ）とすることによって、液晶表
示素子４０５を表示状態とすることができる。一方、非
選択期間では単位画素に印加する電圧Ｖを、液晶表示素
子４０５に残留した電位に対して概ね近接するように設
定し、その差がＶth以下であれば非選択期間内でＭＩＭ
型非線形素子４０４は常に遮断状態となり、選択期間に
定められた状態をそのまま維持することになる。
型非線形素子において、印加電圧ＶNLと電流ＩNLとは非
線形の関係を有している。ＭＩＭ型非線形素子のしきい
値電圧をＶth、液晶表示素子のしきい値電圧をＶb、表
示状態となる電位を（Ｖb＋ΔＶ）とすると、図５
（ｂ）に示すように選択期間では、所定の画素領域４０
３における走査線４０１と信号線４０２との間の電位差
Ｖ（単位画素への印加電圧）を（Ｖb＋Ｖth）とするこ
とによって、液晶表示素子４０５を非表示状態とするこ
とができ、走査線４０１と信号線４０２との間の電位差
Ｖを（Ｖb＋Ｖth＋ΔＶ）とすることによって、液晶表
示素子４０５を表示状態とすることができる。一方、非
選択期間では単位画素に印加する電圧Ｖを、液晶表示素
子４０５に残留した電位に対して概ね近接するように設
定し、その差がＶth以下であれば非選択期間内でＭＩＭ
型非線形素子４０４は常に遮断状態となり、選択期間に
定められた状態をそのまま維持することになる。
【０００５】以上は、液晶容量に比べ素子容量が十分小
さく、電圧−電流特性の非線形性が十分高い理想的なＭ
ＩＭ型非線形素子４０４を得ることができた場合の最も
基本的な動作例である。実際には、ＭＩＭ型非線形素子
４０４と液晶表示素子４０５との容量比が小さいことや
電圧−電流特性の非線形性が不十分であるなどの問題が
あるために、非常に複雑な駆動法（印加電圧波形）が考
案され使用されている。
さく、電圧−電流特性の非線形性が十分高い理想的なＭ
ＩＭ型非線形素子４０４を得ることができた場合の最も
基本的な動作例である。実際には、ＭＩＭ型非線形素子
４０４と液晶表示素子４０５との容量比が小さいことや
電圧−電流特性の非線形性が不十分であるなどの問題が
あるために、非常に複雑な駆動法（印加電圧波形）が考
案され使用されている。
【０００６】従来のＭＩＭ型非線形素子は図３に示すよ
うに、透明基板３０１の表面に形成されて、走査線を介
して走査回路に導電接続するＴａ電極層３０２と、その
表面に形成されたＴａＯｘ膜３０３と、その表面に形成
されて画素電極３０５に導電接続するＣｒ電極層３０４
から構成されている。また、ＴａＯｘ膜３０３はＴａ電
極層３０２の表面に均一でしかもピンホールが無い状態
で形成されるように、Ｔａ電極層３０２に対する陽極酸
化によって形成される。
うに、透明基板３０１の表面に形成されて、走査線を介
して走査回路に導電接続するＴａ電極層３０２と、その
表面に形成されたＴａＯｘ膜３０３と、その表面に形成
されて画素電極３０５に導電接続するＣｒ電極層３０４
から構成されている。また、ＴａＯｘ膜３０３はＴａ電
極層３０２の表面に均一でしかもピンホールが無い状態
で形成されるように、Ｔａ電極層３０２に対する陽極酸
化によって形成される。
【０００７】この構造を実現する一般的なプロセス例は
以下のようになる。
以下のようになる。
【０００８】（従来例１） １．ガラス基板上に、タン
タル膜をスパッタリングにより堆積し、熱酸化をするこ
とで、約１０００Åの酸化タンタル膜を形成する工程
と、 ２．次に、スパッタリング法でタンタル膜を３５００Å
堆積し、パターニングする工程と、 ３．次に、例えばクエン酸水溶液を化成液とし３０Ｖで
陽極酸化を行って酸化タンタル膜を形成する工程と、 ４．次に、窒素雰囲気中で４００〜６００℃の温度で１
〜２時間熱処理する工程と、 ５．次に、ＭＩＭ型非線形素子の第２の金属電極層とな
るクロム膜を１５００Åスパッタリング法で堆積し、パ
ターニングする工程と、 ６．次に、画素電極となるＩＴＯ膜をスパッタリング法
で１０００Å堆積し、パターニングする工程からなる。
タル膜をスパッタリングにより堆積し、熱酸化をするこ
とで、約１０００Åの酸化タンタル膜を形成する工程
と、 ２．次に、スパッタリング法でタンタル膜を３５００Å
堆積し、パターニングする工程と、 ３．次に、例えばクエン酸水溶液を化成液とし３０Ｖで
陽極酸化を行って酸化タンタル膜を形成する工程と、 ４．次に、窒素雰囲気中で４００〜６００℃の温度で１
〜２時間熱処理する工程と、 ５．次に、ＭＩＭ型非線形素子の第２の金属電極層とな
るクロム膜を１５００Åスパッタリング法で堆積し、パ
ターニングする工程と、 ６．次に、画素電極となるＩＴＯ膜をスパッタリング法
で１０００Å堆積し、パターニングする工程からなる。
【０００９】しかし、従来例１の構造のＭＩＭ型非線形
素子とした場合、走査線及び第１の金属電極層となるタ
ンタルは比抵抗が高く、大型の液晶表示パネルを作製す
る場合、配線抵抗が高いことによる信号遅延によって表
示品質の劣化を招く恐れがあるために、走査線幅を太く
するあるいはタンタル膜厚を厚くするといった手段を講
じる必要があったが、これにより有効表示面積の低下、
微細化への障害といった問題が生じる。
素子とした場合、走査線及び第１の金属電極層となるタ
ンタルは比抵抗が高く、大型の液晶表示パネルを作製す
る場合、配線抵抗が高いことによる信号遅延によって表
示品質の劣化を招く恐れがあるために、走査線幅を太く
するあるいはタンタル膜厚を厚くするといった手段を講
じる必要があったが、これにより有効表示面積の低下、
微細化への障害といった問題が生じる。
【００１０】これを解決するために、特開平３−４６３
８１号公報で基板とタンタルの間に金属層を介在させる
方法が紹介されている。
８１号公報で基板とタンタルの間に金属層を介在させる
方法が紹介されている。
【００１１】これによれば、上記の問題を解決するため
のＭＩＭ型非線形素子を実現するためのプロセスの１例
は次のようになる。
のＭＩＭ型非線形素子を実現するためのプロセスの１例
は次のようになる。
【００１２】（従来例２） １．ガラス基板上にスパッ
タリング法により厚さ２００ｎｍのタングステンあるい
はモリブデンあるいはアルミニウムと厚さ５０ｎｍのタ
ンタルを連続成膜する工程と、 ２．次に通常のフォトリソ法とドライエッチングにより
下部電極と走査線の形状にパターニングする工程と、 ３．クエン酸０．１％水溶液で３０Ｖで陽極酸化を行
い、タングステンあるいはモリブデンあるいはアルミニ
ウムとタンタルの表面に、５０ｎｍのタングステンある
いはモリブデンあるいはアルミニウムの酸化膜とタンタ
ルの酸化膜からなる絶縁体を形成する工程と、 ４．ＩＴＯをスパッタリング法により２００ｎｍの厚さ
に形成し、通常のフォトエッチングによりパターニング
する工程からなる。
タリング法により厚さ２００ｎｍのタングステンあるい
はモリブデンあるいはアルミニウムと厚さ５０ｎｍのタ
ンタルを連続成膜する工程と、 ２．次に通常のフォトリソ法とドライエッチングにより
下部電極と走査線の形状にパターニングする工程と、 ３．クエン酸０．１％水溶液で３０Ｖで陽極酸化を行
い、タングステンあるいはモリブデンあるいはアルミニ
ウムとタンタルの表面に、５０ｎｍのタングステンある
いはモリブデンあるいはアルミニウムの酸化膜とタンタ
ルの酸化膜からなる絶縁体を形成する工程と、 ４．ＩＴＯをスパッタリング法により２００ｎｍの厚さ
に形成し、通常のフォトエッチングによりパターニング
する工程からなる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】従来例２に示したプロ
セスは、タンタルとその下の金属を一括でドライエッチ
ングする方法であり、アルミニウムを用いる場合はエッ
チングの際に用いるガスが異なるため、エッチング装置
などの観点から制約があった。
セスは、タンタルとその下の金属を一括でドライエッチ
ングする方法であり、アルミニウムを用いる場合はエッ
チングの際に用いるガスが異なるため、エッチング装置
などの観点から制約があった。
【００１４】また、タンタルの陽極酸化膜とその下の金
属の陽極酸化膜を比較すると、タンタルの陽極酸化膜の
方が成長率が大きいために、その差がオーバーハングと
なり、第２の金属電極層の断線を招く恐れがあった。タ
ングステンやモリブデンを用いる場合は、これらの酸化
物の絶縁性が悪いために素子特性に大きな影響を及ぼす
恐れがある。
属の陽極酸化膜を比較すると、タンタルの陽極酸化膜の
方が成長率が大きいために、その差がオーバーハングと
なり、第２の金属電極層の断線を招く恐れがあった。タ
ングステンやモリブデンを用いる場合は、これらの酸化
物の絶縁性が悪いために素子特性に大きな影響を及ぼす
恐れがある。
【００１５】また、上層に形成するタンタルの膜厚を５
００Åとすると、下層の金属がタンタル膜中に拡散し、
それがタンタルの酸化膜中に取り込まれて、素子特性に
影響を及ぼしていた。
００Åとすると、下層の金属がタンタル膜中に拡散し、
それがタンタルの酸化膜中に取り込まれて、素子特性に
影響を及ぼしていた。
【００１６】さらに、素子絶縁膜に用いる酸化タンタル
は比誘電率が大きく、従来例１の構造ではＭＩＭ型非線
形素子の素子容量が大きく、素子容量と液晶容量の比が
十分に取れず、これも画質を低下させる一因となってい
た。
は比誘電率が大きく、従来例１の構造ではＭＩＭ型非線
形素子の素子容量が大きく、素子容量と液晶容量の比が
十分に取れず、これも画質を低下させる一因となってい
た。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明において講じた手段は、走査線及び第１の金属
電極層において、陽極酸化が可能であり、比抵抗が小さ
く、生成する酸化膜がタンタルの酸化膜より比誘電率が
小さい金属を下層金属、タンタルあるいはタンタルを主
成分とする合金を上層金属とした２層構造とし、上層金
属のパターン幅を下層金属のパターン幅より狭くし、な
おかつタンタルの膜厚を酸化膜中に下層金属が拡散しな
い程度まで厚くすることである。
に本発明において講じた手段は、走査線及び第１の金属
電極層において、陽極酸化が可能であり、比抵抗が小さ
く、生成する酸化膜がタンタルの酸化膜より比誘電率が
小さい金属を下層金属、タンタルあるいはタンタルを主
成分とする合金を上層金属とした２層構造とし、上層金
属のパターン幅を下層金属のパターン幅より狭くし、な
おかつタンタルの膜厚を酸化膜中に下層金属が拡散しな
い程度まで厚くすることである。
【００１８】また、走査線及び第１の金属電極層をパタ
ーニングする際に、上層金属をドライエッチング法で、
下層金属をウェットエッチング法でエッチングすること
である。
ーニングする際に、上層金属をドライエッチング法で、
下層金属をウェットエッチング法でエッチングすること
である。
【００１９】
【実施例】本発明に関わるＭＩＭ型非線形素子の製造方
法について、以下に図を用いて説明する。
法について、以下に図を用いて説明する。
【００２０】図１は本発明のＭＩＭ型非線形素子の断面
図、図２は本発明のＭＩＭ型非線形素子の製造過程を示
す図である。
図、図２は本発明のＭＩＭ型非線形素子の製造過程を示
す図である。
【００２１】（実施例１） 本発明の実施例では、走査
線及び第１の金属電極層を構成する金属のうち、下層金
属としてアルミニウム、上層金属としてタンタルを用い
た。
線及び第１の金属電極層を構成する金属のうち、下層金
属としてアルミニウム、上層金属としてタンタルを用い
た。
【００２２】まず、透明基板２０１の表面に１５００〜
２０００Å程度のアルミニウム層２０２と８００〜１３
００Åのタンタル層２０３をスパッタリングで連続形成
した後、通常のフォトリソ技術によりフォトレジストパ
ターンを形成した後、まずタンタル層２０３を四弗化炭
素を用いたケミカルドライエッチング法によって図２
（ａ）に示すようにエッチングする。アルミニウムはタ
ンタルをドライエッチングする条件ではエッチングされ
ないので、タンタルのエッチングの際のストッパーの役
割も果たす。
２０００Å程度のアルミニウム層２０２と８００〜１３
００Åのタンタル層２０３をスパッタリングで連続形成
した後、通常のフォトリソ技術によりフォトレジストパ
ターンを形成した後、まずタンタル層２０３を四弗化炭
素を用いたケミカルドライエッチング法によって図２
（ａ）に示すようにエッチングする。アルミニウムはタ
ンタルをドライエッチングする条件ではエッチングされ
ないので、タンタルのエッチングの際のストッパーの役
割も果たす。
【００２３】また、アルミニウムと基板の密着性は良好
であるので、走査線及び第１の金属電極層がタンタル１
層の場合に必要としていたタンタルの熱酸化膜による下
地膜は不要となる。
であるので、走査線及び第１の金属電極層がタンタル１
層の場合に必要としていたタンタルの熱酸化膜による下
地膜は不要となる。
【００２４】次に、タンタル層２０３をパターニングす
る際に塗布したフォトレジスト２０４を残したまま、こ
れらをマスクとしてアルミニウム層２０２を図２（ｂ）
に示すようにパターニングする。
る際に塗布したフォトレジスト２０４を残したまま、こ
れらをマスクとしてアルミニウム層２０２を図２（ｂ）
に示すようにパターニングする。
【００２５】アルミニウム層２０２はウェットエッチン
グ法でエッチングし、ここで用いたエッチング液は、燐
酸／硝酸／酢酸を２０：１：３の割合で混合し、４０℃
まで加熱したものである。
グ法でエッチングし、ここで用いたエッチング液は、燐
酸／硝酸／酢酸を２０：１：３の割合で混合し、４０℃
まで加熱したものである。
【００２６】図２（ｂ）の状態では、アルミニウム層２
０２がサイドエッチングされておりタンタル層２０３が
オーバーハング状態となっている。このままで陽極酸化
を行い素子絶縁膜を形成すると、オーバーハングの状態
はそのまま残されてしまい、この後の第２の金属電極層
を形成したときに断線が発生してしまい、欠陥の原因と
なる。
０２がサイドエッチングされておりタンタル層２０３が
オーバーハング状態となっている。このままで陽極酸化
を行い素子絶縁膜を形成すると、オーバーハングの状態
はそのまま残されてしまい、この後の第２の金属電極層
を形成したときに断線が発生してしまい、欠陥の原因と
なる。
【００２７】これを解消するために、アルミニウム層２
０２をパターニングした後、再度タンタル層２０３をエ
ッチングし、図２（ｃ）に示すようにタンタル層のパタ
ーン幅がアルミニウム層のパターン幅より細くなった形
状とする。この様にして、走査線及び第１の金属電極層
を形成する。
０２をパターニングした後、再度タンタル層２０３をエ
ッチングし、図２（ｃ）に示すようにタンタル層のパタ
ーン幅がアルミニウム層のパターン幅より細くなった形
状とする。この様にして、走査線及び第１の金属電極層
を形成する。
【００２８】次に、ｐＨを調整した酒石酸アンモニウム
水溶液などの多孔質のアルミニウム酸化膜を形成しない
ような電解液を用いて、２５〜５０Ｖの電圧で陽極酸化
を行い、所定の膜厚の素子絶縁膜２０５及び２０６を形
成し、図２（ｄ）の様な状態とする。
水溶液などの多孔質のアルミニウム酸化膜を形成しない
ような電解液を用いて、２５〜５０Ｖの電圧で陽極酸化
を行い、所定の膜厚の素子絶縁膜２０５及び２０６を形
成し、図２（ｄ）の様な状態とする。
【００２９】次に、２００〜４００℃の温度で窒素雰囲
気中で、１〜２時間熱処理を行う。
気中で、１〜２時間熱処理を行う。
【００３０】次に、所定の膜厚のクロム膜をスパッタリ
ングにより形成した後、パターニングを行い、図２
（ｅ）の様に第２の金属電極層２０７を形成する。ここ
で、第２の金属電極層としては、クロムの代わりにチタ
ン、モリブデンが用いられることもある。
ングにより形成した後、パターニングを行い、図２
（ｅ）の様に第２の金属電極層２０７を形成する。ここ
で、第２の金属電極層としては、クロムの代わりにチタ
ン、モリブデンが用いられることもある。
【００３１】次に、所定の膜厚のＩＴＯ膜をスパッタリ
ングにより形成した後、パターニングを行い、図２
（ｅ）の様に画素電極２０８を形成する。この際、第２
の金属電極層２０７と画素電極２０８の形成順は、どち
らが先になっても構わない。
ングにより形成した後、パターニングを行い、図２
（ｅ）の様に画素電極２０８を形成する。この際、第２
の金属電極層２０７と画素電極２０８の形成順は、どち
らが先になっても構わない。
【００３２】（実施例２） タンタル層２０３のエッチ
ングまでは、実施例１と同一である。次に、１５０℃の
温度で３０分程度の熱処理を行い、フォトレジストがパ
ターニングされたタンタル層２０３を完全に被覆するよ
うに、図２（ｆ）の様な形状にする。このフォトレジス
トをマスクとしてアルミニウム層２０２のエッチングを
実施例１と同様の方法で行い、図２（ｃ）に示すような
形状とする。
ングまでは、実施例１と同一である。次に、１５０℃の
温度で３０分程度の熱処理を行い、フォトレジストがパ
ターニングされたタンタル層２０３を完全に被覆するよ
うに、図２（ｆ）の様な形状にする。このフォトレジス
トをマスクとしてアルミニウム層２０２のエッチングを
実施例１と同様の方法で行い、図２（ｃ）に示すような
形状とする。
【００３３】このパターニング後、陽極酸化から画素電
極形成までの工程は、実施例１と同一である。
極形成までの工程は、実施例１と同一である。
【００３４】実施例１、２の場合は、走査線及び第１の
金属電極層をアルミニウムとタンタルの積層構造として
おり、例えば、アルミニウムを２０００Å、タンタルを
１０００Å積層した場合では、シート抵抗が１３３ｍΩ
／□となる。タンタルを３０００Åとした場合のシート
抵抗は６．４〜６．５Ω／□であり、約２％まで配線抵
抗を小さくすることが可能である。
金属電極層をアルミニウムとタンタルの積層構造として
おり、例えば、アルミニウムを２０００Å、タンタルを
１０００Å積層した場合では、シート抵抗が１３３ｍΩ
／□となる。タンタルを３０００Åとした場合のシート
抵抗は６．４〜６．５Ω／□であり、約２％まで配線抵
抗を小さくすることが可能である。
【００３５】仮にタンタルの膜厚を１０００Åとし、ア
ルミニウムの膜厚を１０００Åとしても、従来より十分
低い配線抵抗が実現できる。
ルミニウムの膜厚を１０００Åとしても、従来より十分
低い配線抵抗が実現できる。
【００３６】配線抵抗を小さくするだけならばアルミニ
ウム１層としても十分であるが、アルミニウムの陽極酸
化膜は絶縁膜としての信頼性がタンタルの陽極酸化膜よ
り劣る。アルミニウムとタンタルの２層構造とすること
で、絶縁膜の信頼性が確保でき、安定した素子特性が得
られる。
ウム１層としても十分であるが、アルミニウムの陽極酸
化膜は絶縁膜としての信頼性がタンタルの陽極酸化膜よ
り劣る。アルミニウムとタンタルの２層構造とすること
で、絶縁膜の信頼性が確保でき、安定した素子特性が得
られる。
【００３７】また、タンタルの膜厚をある程度まで厚く
することにより、タンタルの酸化膜中へのアルミニウム
の拡散を防ぐことができ、安定した素子特性が得られ
る。
することにより、タンタルの酸化膜中へのアルミニウム
の拡散を防ぐことができ、安定した素子特性が得られ
る。
【００３８】実施例１、２のＭＩＭ型非線形素子と、従
来例１のＭＩＭ型非線形素子を比較すると、素子の面積
は大差ないが、実施例１、２では素子絶縁膜のうち、第
１の金属電極層の上面部はタンタルの酸化膜、側面部は
ほとんどアルミニウムの酸化膜によって占められてお
り、従来は素子絶縁膜は全てタンタルの酸化膜である点
が異なる。
来例１のＭＩＭ型非線形素子を比較すると、素子の面積
は大差ないが、実施例１、２では素子絶縁膜のうち、第
１の金属電極層の上面部はタンタルの酸化膜、側面部は
ほとんどアルミニウムの酸化膜によって占められてお
り、従来は素子絶縁膜は全てタンタルの酸化膜である点
が異なる。
【００３９】アルミニウムの酸化物の比誘電率はタンタ
ルの酸化物の比誘電率の２分の１〜４分の１であるの
で、素子の面積が同一であっても、実施例１、２のＭＩ
Ｍ型非線形素子は従来のＭＩＭ型非線形素子より、素子
容量を小さくすることができる。
ルの酸化物の比誘電率の２分の１〜４分の１であるの
で、素子の面積が同一であっても、実施例１、２のＭＩ
Ｍ型非線形素子は従来のＭＩＭ型非線形素子より、素子
容量を小さくすることができる。
【００４０】例えば、第１の金属電極層の膜厚が３５０
０Å、第１の金属電極層のテーパー角が４５度、平面で
見た場合のＭＩＭ型非線形素子の面積が４μｍ2である
とした場合、従来例１のように第１の金属電極層がタン
タル１層の場合は素子容量が１．６５×１０-15Ｆとな
る。
０Å、第１の金属電極層のテーパー角が４５度、平面で
見た場合のＭＩＭ型非線形素子の面積が４μｍ2である
とした場合、従来例１のように第１の金属電極層がタン
タル１層の場合は素子容量が１．６５×１０-15Ｆとな
る。
【００４１】それに対して、本発明において第１の金属
電極層の下層のアルミニウムの膜厚が２５００Å、上層
のタンタルの膜厚が１０００Åの２層構造とした場合、
素子容量は１．００×１０-15Ｆとなり、従来の６０％
まで素子容量を小さくすることが可能である。
電極層の下層のアルミニウムの膜厚が２５００Å、上層
のタンタルの膜厚が１０００Åの２層構造とした場合、
素子容量は１．００×１０-15Ｆとなり、従来の６０％
まで素子容量を小さくすることが可能である。
【００４２】
【発明の効果】以上の通り、本発明においては、走査線
及びＭＩＭ型非線形素子を構成する第１の金属電極層を
下層部がアルミニウムあるいはアルミニウムを主成分と
した合金、上層部がタンタルあるいはタンタルを主成分
とした合金である２層構造とし、上層金属は下層金属よ
りもパターン幅が狭くなっていることに特徴を有する。
及びＭＩＭ型非線形素子を構成する第１の金属電極層を
下層部がアルミニウムあるいはアルミニウムを主成分と
した合金、上層部がタンタルあるいはタンタルを主成分
とした合金である２層構造とし、上層金属は下層金属よ
りもパターン幅が狭くなっていることに特徴を有する。
【００４３】本発明によれば、以下のような効果を奏す
る。
る。
【００４４】 走査線をアルミニウムとタンタルの２
層構造とすることにより、配線抵抗を従来の数十分の１
にまで低減することが可能となるので、信号遅延による
液晶表示パネルの表示品質の劣化を防ぐことができる。
層構造とすることにより、配線抵抗を従来の数十分の１
にまで低減することが可能となるので、信号遅延による
液晶表示パネルの表示品質の劣化を防ぐことができる。
【００４５】 第１の金属電極層の表面に形成された
素子絶縁膜のうち、側面部の素子絶縁膜の大半をアルミ
ニウムの酸化膜とし、また上層部のタンタルのパターン
幅をアルミニウムのパターン幅より狭くすることによ
り、第２の金属電極層の断線が防止でき、なおかつＭＩ
Ｍ型非線形素子の素子容量を低減することができる。
素子絶縁膜のうち、側面部の素子絶縁膜の大半をアルミ
ニウムの酸化膜とし、また上層部のタンタルのパターン
幅をアルミニウムのパターン幅より狭くすることによ
り、第２の金属電極層の断線が防止でき、なおかつＭＩ
Ｍ型非線形素子の素子容量を低減することができる。
【００４６】 タンタルの膜厚を８００Å以上とする
ことにより、タンタルの酸化膜中へのアルミニウムの拡
散を防止することができるので、安定した素子特性が得
られる。
ことにより、タンタルの酸化膜中へのアルミニウムの拡
散を防止することができるので、安定した素子特性が得
られる。
【００４７】 基板との密着性がよいアルミニウムを
タンタルの下地代わりとすることができるので、従来の
ような比較的高温下での熱処理による下地膜形成が不要
となる。従って、透明基板に安価なソーダガラスを用い
ることが可能となり、ＭＩＭ型非線形素子の最大の特徴
であるコストメリットを生かすことができる。
タンタルの下地代わりとすることができるので、従来の
ような比較的高温下での熱処理による下地膜形成が不要
となる。従って、透明基板に安価なソーダガラスを用い
ることが可能となり、ＭＩＭ型非線形素子の最大の特徴
であるコストメリットを生かすことができる。
【図１】 本発明のＭＩＭ型非線形素子の断面図。
【図２】 （ａ）から（ｆ）は本発明のＭＩＭ型非線形
素子の製造過程を示す図。
素子の製造過程を示す図。
【図３】 従来のＭＩＭ型非線形素子の断面図。
【図４】 ＭＩＭ型非線形素子を用いたアクティブマト
リクス方式の液晶表示パネルの等価回路図。
リクス方式の液晶表示パネルの等価回路図。
【図５】 （ａ）は液晶表示パネルのマトリクスアレイ
を構成するＭＩＭ型非線形素子の印加電圧と電流との関
係図。（ｂ）は単位画素ヘの印加電圧と表示の明るさと
の関係を示す関係図。
を構成するＭＩＭ型非線形素子の印加電圧と電流との関
係図。（ｂ）は単位画素ヘの印加電圧と表示の明るさと
の関係を示す関係図。
１０１、２０１、３０１・・・透明基板 １０２、２０２・・・Ａｌ電極層 １０３、２０３、３０２・・・Ｔａ電極層 １０４、２０５・・・素子絶縁膜（Ａｌ陽極酸化膜） １０５、２０６、３０３・・・素子絶縁膜（Ｔａ陽極酸
化膜） １０６、２０７、３０４・・・Ｃｒ電極層 １０７、２０８、３０５・・・画素電極 ２０４・・・フォトレジスト ４０１・・・走査線 ４０２・・・信号線 ４０３・・・画素領域 ４０４・・・ＭＩＭ型非線形素子 ４０５・・・液晶表示素子 ５０１・・・典型的なＭＩＭ型非線形素子の電圧−電流
特性
化膜） １０６、２０７、３０４・・・Ｃｒ電極層 １０７、２０８、３０５・・・画素電極 ２０４・・・フォトレジスト ４０１・・・走査線 ４０２・・・信号線 ４０３・・・画素領域 ４０４・・・ＭＩＭ型非線形素子 ４０５・・・液晶表示素子 ５０１・・・典型的なＭＩＭ型非線形素子の電圧−電流
特性
Claims (7)
- 【請求項１】 陽極酸化が可能でありなおかつ比抵抗の
小さい下層金属、タンタルあるいはタンタルを主成分と
する合金が上層金属である２層構造とした、走査線を介
して走査回路に導電接続する第１の金属電極層と、該第
１の金属電極層表面に陽極酸化によって形成された酸化
膜から成る素子絶縁膜と、該素子絶縁膜表面に形成され
た第２の金属電極層とによって構成されているＭＩＭ型
非線形素子において、該上層金属は該下層金属よりもパ
ターン幅が狭くなっていることを特徴とするＭＩＭ型非
線形素子。 - 【請求項２】 請求項１に記載の該タンタルあるいはタ
ンタルを主成分とする合金の膜厚は、８００Å以上であ
ることを特徴とするＭＩＭ型非線形素子。 - 【請求項３】 請求項１に記載の該下層金属は、タンタ
ルの酸化膜より比誘電率の小さい酸化膜を生成する金属
であることを特徴とするＭＩＭ型非線形素子。 - 【請求項４】 請求項１に記載の該下層電極は、アルミ
ニウムあるいはアルミニウムを主成分とする合金である
ことを特徴とするＭＩＭ型非線形素子。 - 【請求項５】 請求項１に記載のＭＩＭ型非線形素子の
製造方法の内、該走査線及び該下部電極を加工する工程
が、 （１）通常のフォトリソ技術によりフォトレジストパタ
ーンを形成し、該上層金属をエッチングする工程と、 （２）前記フォトレジストと該上層金属をマスクとし
て、該下層金属をエッチングする工程と、 （３）前記フォトレジストをマスクとして、該上層金属
を再度エッチングする工程、から成ることを特徴とする
ＭＩＭ型非線形素子の製造方法。 - 【請求項６】 請求項１に記載のＭＩＭ型非線形素子の
製造方法の内、該走査線及び該下部電極を加工する工程
が、 （１）通常のフォトリソ技術によりフォトレジストパタ
ーンを形成し、該上層金属をエッチングする工程と、 （２）前記フォトレジストがエッチングされた該下層金
属を被覆するように熱処理を行う工程と、 （３）前記熱処理を行ったフォトレジストをマスクとし
て、該下層金属をエッチングする工程、から成ることを
特徴とするＭＩＭ型非線形素子の製造方法。 - 【請求項７】 請求項５及び６において、上層金属はド
ライエッチング法で、下層金属はウェットエッチング法
でエッチングすることを特徴とするＭＩＭ型非線形素子
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8887493A JPH06301064A (ja) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | Ｍｉｍ型非線形素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8887493A JPH06301064A (ja) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | Ｍｉｍ型非線形素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06301064A true JPH06301064A (ja) | 1994-10-28 |
Family
ID=13955161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8887493A Pending JPH06301064A (ja) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | Ｍｉｍ型非線形素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06301064A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999007027A1 (fr) * | 1997-07-31 | 1999-02-11 | Sharp Kabushiki Kaisha | Elements a deux bornes et a couche mince, procede de production de ceux-ci, et affichage a cristaux liquides |
| KR100718171B1 (ko) * | 2001-04-26 | 2007-05-15 | 후지쯔 가부시끼가이샤 | 반도체 장치 및 그 제조 방법 |
-
1993
- 1993-04-15 JP JP8887493A patent/JPH06301064A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999007027A1 (fr) * | 1997-07-31 | 1999-02-11 | Sharp Kabushiki Kaisha | Elements a deux bornes et a couche mince, procede de production de ceux-ci, et affichage a cristaux liquides |
| US6350557B1 (en) | 1997-07-31 | 2002-02-26 | Sharp Kabushiki Kaisha | Thin-film two-terminal elements, method of production thereof, liquid crystal display |
| KR100364650B1 (ko) * | 1997-07-31 | 2002-12-16 | 샤프 가부시키가이샤 | 박막 2단자 소자, 그 제조 방법 및 액정 표시 장치 |
| CN100355102C (zh) * | 1997-07-31 | 2007-12-12 | 夏普公司 | 薄膜二端元件、其制造方法和液晶显示装置 |
| KR100718171B1 (ko) * | 2001-04-26 | 2007-05-15 | 후지쯔 가부시끼가이샤 | 반도체 장치 및 그 제조 방법 |
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