JPH09166792A - アクティブマトリックス基板の製造方法 - Google Patents
アクティブマトリックス基板の製造方法Info
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- JPH09166792A JPH09166792A JP8296547A JP29654796A JPH09166792A JP H09166792 A JPH09166792 A JP H09166792A JP 8296547 A JP8296547 A JP 8296547A JP 29654796 A JP29654796 A JP 29654796A JP H09166792 A JPH09166792 A JP H09166792A
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Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低コストで、画質の良いアクティブマトリッ
クス型液晶表示装置を得ること。 【解決手段】 基板１上に、下地絶縁膜２としてＮが添
加されたＴａをスパッタする。次に、下地絶縁膜２の上
にＮが添加されたＴａ膜３をスパッタし、下電極の形状
にパターニングする。次に、Ｔａ膜３を陽極酸化してＴ
ａＯx４を形成する。この上にＣｒ５をスパッタし、パ
ターニングすることにより、上電極を形成する。さら
に、ＩＴＯ６をスパッタし、パターニングすることによ
り、Ｃｒ５に接続する画素電極を形成する。
クス型液晶表示装置を得ること。 【解決手段】 基板１上に、下地絶縁膜２としてＮが添
加されたＴａをスパッタする。次に、下地絶縁膜２の上
にＮが添加されたＴａ膜３をスパッタし、下電極の形状
にパターニングする。次に、Ｔａ膜３を陽極酸化してＴ
ａＯx４を形成する。この上にＣｒ５をスパッタし、パ
ターニングすることにより、上電極を形成する。さら
に、ＩＴＯ６をスパッタし、パターニングすることによ
り、Ｃｒ５に接続する画素電極を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置のＭＩ
Ｍ液晶表示装置に関する。
Ｍ液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在液晶ディスプレイの画像表示方法に
は大別して単純マトリクス方式とアクティブマトリック
ス方式がある。単純マトリックス方式は互いにその方向
が直角をなすように設けられた２組の帯状電極群間に液
晶をはさんだもので、これらの帯状電極にそれぞれ駆動
回路が接続される。この方式は構造が簡単なため低価格
のシステムが実現できるがクロストークによりコントラ
ストが低いという問題がある。これに比較してアクティ
ブマトリックス方式は各画素ごとにスイッチを設け電圧
を保持するもので時分割駆動しても選択時の電圧を維持
できるので表示容量を増やせ、コントラストなど画質に
関する特性が良い半面、構造が複雑で製造コストが高い
ことが欠点である。たとえばＴＦＴ（Thin Film Transi
stor）は５枚以上のフォトマスクを使って５〜６層の薄
膜を重ねるため、歩留りを上げることが難しい。そこ
で、アクティブ素子のなかでも歩留りが上げられる、低
製造コストの２端子素子が注目されている。代表的な２
端子素子はＭＩＭ（メタル・インシュレーター・メタ
ル）である。その一般的な材料、構造を図２、図３に示
す。それぞれ素子上面図、素子断面図である。従来、素
子絶縁膜には下電極を陽極酸化したＴａＯxを用いてい
たが、その比誘電率が３０程度であるため、一般的な素
子大きさ５μｍ×４μm、陽極酸化膜厚が６００Åの条
件では素子キャパシタ ンスが０．１ｐＦにもなってし
まい、1画素分の液晶キャパシタンスの１／２以上と大
きなものとなっていた。
は大別して単純マトリクス方式とアクティブマトリック
ス方式がある。単純マトリックス方式は互いにその方向
が直角をなすように設けられた２組の帯状電極群間に液
晶をはさんだもので、これらの帯状電極にそれぞれ駆動
回路が接続される。この方式は構造が簡単なため低価格
のシステムが実現できるがクロストークによりコントラ
ストが低いという問題がある。これに比較してアクティ
ブマトリックス方式は各画素ごとにスイッチを設け電圧
を保持するもので時分割駆動しても選択時の電圧を維持
できるので表示容量を増やせ、コントラストなど画質に
関する特性が良い半面、構造が複雑で製造コストが高い
ことが欠点である。たとえばＴＦＴ（Thin Film Transi
stor）は５枚以上のフォトマスクを使って５〜６層の薄
膜を重ねるため、歩留りを上げることが難しい。そこ
で、アクティブ素子のなかでも歩留りが上げられる、低
製造コストの２端子素子が注目されている。代表的な２
端子素子はＭＩＭ（メタル・インシュレーター・メタ
ル）である。その一般的な材料、構造を図２、図３に示
す。それぞれ素子上面図、素子断面図である。従来、素
子絶縁膜には下電極を陽極酸化したＴａＯxを用いてい
たが、その比誘電率が３０程度であるため、一般的な素
子大きさ５μｍ×４μm、陽極酸化膜厚が６００Åの条
件では素子キャパシタ ンスが０．１ｐＦにもなってし
まい、1画素分の液晶キャパシタンスの１／２以上と大
きなものとなっていた。
【０００３】しかし、これでは液晶パネルに電圧を印加
した際、液晶と素子の容量比が２以下（通常１．６程
度）であるためＭＩＭ素子に十分に電圧がかからず、ス
イッチング特性が悪くなるという問題点を有していた。
この問題点を解決する検討も以下のように実施されてき
た。
した際、液晶と素子の容量比が２以下（通常１．６程
度）であるためＭＩＭ素子に十分に電圧がかからず、ス
イッチング特性が悪くなるという問題点を有していた。
この問題点を解決する検討も以下のように実施されてき
た。
【０００４】 素子の更なる微細化検討：例えば３μ
m×３μm素子の検討。
m×３μm素子の検討。
【０００５】 絶縁膜厚の増大検討：例えば陽極酸化
絶縁膜を１０００Åとする検討。
絶縁膜を１０００Åとする検討。
【０００６】しかし、については、素子基板の製造歩
留りが極端に低下してしまった。また、は、素子容量
を低下させることはできたが素子の電流−電圧特性（Ｉ
−Ｖ特性）の非直線係数（β値）が悪くなり効果として
は小さかった。
留りが極端に低下してしまった。また、は、素子容量
を低下させることはできたが素子の電流−電圧特性（Ｉ
−Ｖ特性）の非直線係数（β値）が悪くなり効果として
は小さかった。
【０００７】また、従来、素子のＩ−Ｖ特性の非直線係
数（β値）は常温のβでも３．４以下であり、６０℃と
もなれば２．５程度にまで減少してしまう。かつ低電圧
域でのＭＩＭ素子抵抗は低く、常温でＲ（３Ｖ）が１×
１０11Ω程度、６０℃では５×１０9Ω程度と小さかっ
た。
数（β値）は常温のβでも３．４以下であり、６０℃と
もなれば２．５程度にまで減少してしまう。かつ低電圧
域でのＭＩＭ素子抵抗は低く、常温でＲ（３Ｖ）が１×
１０11Ω程度、６０℃では５×１０9Ω程度と小さかっ
た。
【０００８】更に、ごく最近はＴＦＴも画素分割等の冗
長設計をする様になり、製造歩留りが上がってきた。し
かし、ＭＩＭは前述した素子キャパシタンスの理由によ
り画素分割はできずにいる。
長設計をする様になり、製造歩留りが上がってきた。し
かし、ＭＩＭは前述した素子キャパシタンスの理由によ
り画素分割はできずにいる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】以上の様に素子静電容
量、β値、低電圧域での素子抵抗、それらの温度特性に
より、現在まで依然ＭＩＭパネルの表示品質はＴＦＴパ
ネルより劣るという課題を有している。更に、冗長設計
により製造歩留りの上がってきたＴＦＴパネルと製造コ
ストが変わらなくなってきたという課題も有する。
量、β値、低電圧域での素子抵抗、それらの温度特性に
より、現在まで依然ＭＩＭパネルの表示品質はＴＦＴパ
ネルより劣るという課題を有している。更に、冗長設計
により製造歩留りの上がってきたＴＦＴパネルと製造コ
ストが変わらなくなってきたという課題も有する。
【００１０】そこで本発明はこのような課題を解決する
ものであって、その目的とするところは、アクティブマ
トリックス方式の中での２端子素子本来の特徴である低
コスト、高製造歩留りに付け加えてＴＦＴ並み、もしく
はそれ以上の画質を得るこ とにある。
ものであって、その目的とするところは、アクティブマ
トリックス方式の中での２端子素子本来の特徴である低
コスト、高製造歩留りに付け加えてＴＦＴ並み、もしく
はそれ以上の画質を得るこ とにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】基板上に設けられた複数
の行電極と、前記基板と対向する対向基板上に前記行電
極と交差して配置された複数の列電極が備えられ、前記
両電極の交差部のマトリックス状に形成された画素部
に、スイッチング用非線形抵抗素子を配し、前記基板間
に封入された液晶を電気的に駆動させて表示するアクテ
ィブマトリックス型液晶表示装置において、前記非線形
低抗素子にＭＩＭ（メタル・インシュレーター・メタ
ル）の２端子素子を用い、前記インシュレーターの比誘
電率εがＴａＯx（但しｘは任意の数値を示す）の比誘
電率未満であり、前記対向基板の有する静電容量ＣCF、
画素部の液晶の静電容量ＣLC、ＭＩＭ素子の静電容量Ｃ
MIMが、 ＣCF×ＣLC／〔（ＣCF＋ＣLC）×ＣMIM〕＞２ であることを特徴とする。
の行電極と、前記基板と対向する対向基板上に前記行電
極と交差して配置された複数の列電極が備えられ、前記
両電極の交差部のマトリックス状に形成された画素部
に、スイッチング用非線形抵抗素子を配し、前記基板間
に封入された液晶を電気的に駆動させて表示するアクテ
ィブマトリックス型液晶表示装置において、前記非線形
低抗素子にＭＩＭ（メタル・インシュレーター・メタ
ル）の２端子素子を用い、前記インシュレーターの比誘
電率εがＴａＯx（但しｘは任意の数値を示す）の比誘
電率未満であり、前記対向基板の有する静電容量ＣCF、
画素部の液晶の静電容量ＣLC、ＭＩＭ素子の静電容量Ｃ
MIMが、 ＣCF×ＣLC／〔（ＣCF＋ＣLC）×ＣMIM〕＞２ であることを特徴とする。
【００１２】また前記アクティブマトリックス型液晶表
示装置の製造方法において前記基板上にTa膜をチッ素を
含む募囲気中でリアクティブスパッタしたのち前記Ｔａ
膜を酸化して下地絶縁膜を形成する第１の工程と、前記
下地絶縁膜上にＴａ膜をチッ素を含む雰囲気中でリアク
ティブスパッタする第２の工程と、前記第２の工程で形
成されたＴａ膜をパターンエッチングして下電極とする
第３の工程と、前記パターンエッチングしたＴａ膜を酸
化して絶縁膜（インシュレーター）とする第４の工程
と、前記第４の工程で形成された絶縁膜上にＣｒを成膜
する第５の工程と、前記第５の工程で成膜されたＣｒを
パターンエッチングして上電極とし、ＭＩＭ素子を形成
する第６の工程と、前記第６の工程を経たのち、ＩＴＯ
を成膜する第７の工程と、前記ＩＴＯをエッチングして
画素電極とする第８の工程を有することを特徴とする。
示装置の製造方法において前記基板上にTa膜をチッ素を
含む募囲気中でリアクティブスパッタしたのち前記Ｔａ
膜を酸化して下地絶縁膜を形成する第１の工程と、前記
下地絶縁膜上にＴａ膜をチッ素を含む雰囲気中でリアク
ティブスパッタする第２の工程と、前記第２の工程で形
成されたＴａ膜をパターンエッチングして下電極とする
第３の工程と、前記パターンエッチングしたＴａ膜を酸
化して絶縁膜（インシュレーター）とする第４の工程
と、前記第４の工程で形成された絶縁膜上にＣｒを成膜
する第５の工程と、前記第５の工程で成膜されたＣｒを
パターンエッチングして上電極とし、ＭＩＭ素子を形成
する第６の工程と、前記第６の工程を経たのち、ＩＴＯ
を成膜する第７の工程と、前記ＩＴＯをエッチングして
画素電極とする第８の工程を有することを特徴とする。
【００１３】この製造方法を図1（ａ）〜（ｉ）に示
す。
す。
【００１４】また、ポジ表示パネルコントラストと画素
郡の液晶と素子の容量比との関係を図４に示す。下電極
Ｔａに添加するＮ量を変えることにより、その陽極酸化
膜ＴａＯxの比誘電率εを変え、容量比も変えている。
その時の下電極Ｔａの結晶構造、比抵抗もあわせて示し
ている。
郡の液晶と素子の容量比との関係を図４に示す。下電極
Ｔａに添加するＮ量を変えることにより、その陽極酸化
膜ＴａＯxの比誘電率εを変え、容量比も変えている。
その時の下電極Ｔａの結晶構造、比抵抗もあわせて示し
ている。
【００１５】又、図5には比誘電率εを変えた時のコン
トラストの温度特性、図6には比誘電率εを変えた時の
β値の温度特性、図７には比誘電率εを変えた時のＲ
（３Ｖ）（３Ｖ印加時の素子抵抗の温度特性）を示して
いる。図５よりわかる様に比誘電率εが２２以下である
と６０℃でもコントラスト８５を確保できる。ＴＦＴパ
ネルのコントラストは一般に１００以上であるが、人間
の目では７０〜８０以上のコントラストは明確に識別で
きないため２２以下であればＴＦＴ並みのコントラスト
を得ることができる。
トラストの温度特性、図6には比誘電率εを変えた時の
β値の温度特性、図７には比誘電率εを変えた時のＲ
（３Ｖ）（３Ｖ印加時の素子抵抗の温度特性）を示して
いる。図５よりわかる様に比誘電率εが２２以下である
と６０℃でもコントラスト８５を確保できる。ＴＦＴパ
ネルのコントラストは一般に１００以上であるが、人間
の目では７０〜８０以上のコントラストは明確に識別で
きないため２２以下であればＴＦＴ並みのコントラスト
を得ることができる。
【００１６】また、比誘電率ε＝２６について、β値、
Ｒ（３Ｖ）は良い値であるのに、６０℃のパネルコント
ラストが悪いのは、容量比が１．９と小さいためと考え
られる。ただ比誘電率ε＝２３でもコントラストが非常
に良くなっており、これはＲ（３Ｖ）、β値の温度特性
が良いためと考えられるが、徳田製作所５０Ｂスパッタ
装置でスパッタした際のみのデータであり、同社４Ｅ
Ｓ、日電アネルバ５３０Ｈでは比誘電率ε＜２２がＴＦ
Ｔ並みのコントラストを得る条件であった。
Ｒ（３Ｖ）は良い値であるのに、６０℃のパネルコント
ラストが悪いのは、容量比が１．９と小さいためと考え
られる。ただ比誘電率ε＝２３でもコントラストが非常
に良くなっており、これはＲ（３Ｖ）、β値の温度特性
が良いためと考えられるが、徳田製作所５０Ｂスパッタ
装置でスパッタした際のみのデータであり、同社４Ｅ
Ｓ、日電アネルバ５３０Ｈでは比誘電率ε＜２２がＴＦ
Ｔ並みのコントラストを得る条件であった。
【００１７】以上より、比誘電率ε≦２２、かつ容量比
が２より大きい時に、ＴＦＴ並みのコントラストが得ら
れると考えられる。しかしそれを満足しなくても（例え
ば２２＜ε＜εTaOx）、コントラスト向上の効果は十分
にある。比誘電率ε≦１０であれば画素２分割の冗長設
計が可能になる。その上、分割画素と素子との容量比を
２より大きく確保できるため、ＴＦＴ並みのコントラス
トも得られる。又は、従来のＭＩＭパネル並みのコント
ラストであれば５００００画素の１インチパネルが得ら
れ、ビューファインダー等の従来不可能であった応用も
可能である。
が２より大きい時に、ＴＦＴ並みのコントラストが得ら
れると考えられる。しかしそれを満足しなくても（例え
ば２２＜ε＜εTaOx）、コントラスト向上の効果は十分
にある。比誘電率ε≦１０であれば画素２分割の冗長設
計が可能になる。その上、分割画素と素子との容量比を
２より大きく確保できるため、ＴＦＴ並みのコントラス
トも得られる。又は、従来のＭＩＭパネル並みのコント
ラストであれば５００００画素の１インチパネルが得ら
れ、ビューファインダー等の従来不可能であった応用も
可能である。
【００１８】また、ポジ表示用及びネガ表示用の代表的
なパネル構造をそれぞれ図8、図9に示す。図9の構成で
は、液晶に電圧を印加する際、カラーフィルター層のた
めに電圧降下を起こし、かつカラーフィルター層の静電
容量のため見かけの液晶の静電容量が下がってしまい、
容量比がとれなくなる恐れがある。この理由により、ポ
ジ表示より比較的低電圧駆動で、４０程度のコントラス
トを得られるネガ表示を選択することになる。ネガ表示
にすれば、パネル構造は簡単であるものの、ポジ表示に
比較してコントラストが低く、色調が悪いという欠点を
持つ。
なパネル構造をそれぞれ図8、図9に示す。図9の構成で
は、液晶に電圧を印加する際、カラーフィルター層のた
めに電圧降下を起こし、かつカラーフィルター層の静電
容量のため見かけの液晶の静電容量が下がってしまい、
容量比がとれなくなる恐れがある。この理由により、ポ
ジ表示より比較的低電圧駆動で、４０程度のコントラス
トを得られるネガ表示を選択することになる。ネガ表示
にすれば、パネル構造は簡単であるものの、ポジ表示に
比較してコントラストが低く、色調が悪いという欠点を
持つ。
【００１９】一方、ポジ表示は、一般に色調が良く、コ
ントラストも高いが、高いコントラストを得るためには
ネガ表示よりも高い駆動電圧が必要となる。しかし、現
在は、図９の様な効率の悪いパネル構造でポジ表示でき
るようなＩＣが無く、図８の様な電極上付けカラーフィ
ルターを有するパネル構造にせざるを得ない。また、上
記のカラーフィルターを用いてポジ表示を行った場合、
常温においては高い画質が得られるものの、長時間駆動
させると、バックライト等の熱により高温の状態にさら
され、大幅にコントラストが低下するという問題も有し
ていた。しかし、ＣCF×ＣLC／〔（ＣCF＋ＣLC）×Ｃ
MIM〕＞２、かつインシュレーターの比誘電率εをＴａ
Ｏxの比誘電率未満とすることにより、図４で示した様
に、ポジ表示でも、低温から高温にかけて高いコントラ
ストを得ることができる様になった。また、ネガ表示で
も、コントラストの向上、温度特性の向上の効果が認め
られている。
ントラストも高いが、高いコントラストを得るためには
ネガ表示よりも高い駆動電圧が必要となる。しかし、現
在は、図９の様な効率の悪いパネル構造でポジ表示でき
るようなＩＣが無く、図８の様な電極上付けカラーフィ
ルターを有するパネル構造にせざるを得ない。また、上
記のカラーフィルターを用いてポジ表示を行った場合、
常温においては高い画質が得られるものの、長時間駆動
させると、バックライト等の熱により高温の状態にさら
され、大幅にコントラストが低下するという問題も有し
ていた。しかし、ＣCF×ＣLC／〔（ＣCF＋ＣLC）×Ｃ
MIM〕＞２、かつインシュレーターの比誘電率εをＴａ
Ｏxの比誘電率未満とすることにより、図４で示した様
に、ポジ表示でも、低温から高温にかけて高いコントラ
ストを得ることができる様になった。また、ネガ表示で
も、コントラストの向上、温度特性の向上の効果が認め
られている。
【００２０】液晶駆動時、液晶中の水分が多いと、ＭＩ
Ｍ素子上電極のＣｒがミクロ的な電気分解を起こし、素
子特性異常のため画質が大幅に劣化する。特に、素子イ
ンシュレーターに他元素を添加し、インシュレーターの
表面の凹凸が増大している場合は水分の吸着も増大し、
画質劣化が生じやすいため、セル内の水分濃度を厳しく
管理する必要がある。
Ｍ素子上電極のＣｒがミクロ的な電気分解を起こし、素
子特性異常のため画質が大幅に劣化する。特に、素子イ
ンシュレーターに他元素を添加し、インシュレーターの
表面の凹凸が増大している場合は水分の吸着も増大し、
画質劣化が生じやすいため、セル内の水分濃度を厳しく
管理する必要がある。
【００２１】素子インシュレーターに添加する他元素は
インシュレーターの比誘電率を下げ、β値、β値の温度
特性、Ｒ（３Ｖ）等の素子特性を改善できるものであれ
ばなんでも良い。ただし、特にその効果の大きいＢｅ，
Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｓ，Ｃａ，Ｖ，Ｃｒ，
ＭＮ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，ＺＮ，Ｓｒ，Ｙ，Ｃ
ｄ，ＳＮ，Ｂａ，Ｐｂ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅ
ｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕが好ま
しい。特に、現在、下電極Ｔａは、ＣＦ4＋Ｏ2のケミカ
ルドライエッチングにてパターニングしているため、同
時にエッチングできるＢｅ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓ
ｉ，Ｃｒが特に好ましい。
インシュレーターの比誘電率を下げ、β値、β値の温度
特性、Ｒ（３Ｖ）等の素子特性を改善できるものであれ
ばなんでも良い。ただし、特にその効果の大きいＢｅ，
Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｓ，Ｃａ，Ｖ，Ｃｒ，
ＭＮ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，ＺＮ，Ｓｒ，Ｙ，Ｃ
ｄ，ＳＮ，Ｂａ，Ｐｂ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅ
ｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕが好ま
しい。特に、現在、下電極Ｔａは、ＣＦ4＋Ｏ2のケミカ
ルドライエッチングにてパターニングしているため、同
時にエッチングできるＢｅ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓ
ｉ，Ｃｒが特に好ましい。
【００２２】インシュレーターに添加する酸化物、チッ
化物、酸チッ化物は、インシュレーターの比誘電率を下
げ、β値、β値の温度特性、Ｒ（３Ｖ）等の素子特性を
改善するものであれば何でも良い。ただし、特に、その
効果の大きいＢｅ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｒ，ＭＮ，Ｆ
ｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，ＳＮ，Ｙ，ＳＮ，Ｂａ，Ｌａ，
Ｃｅ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔ
ｍ，Ｙｂ，Ｌｕの酸化物、 チッ化物、酸チッ化物が好
ましい。その中でも、特に、同時にケミカルドライエッ
チングできるＢｅ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｒの酸化物、
チッ化物、酸チッ化物が好ましい。
化物、酸チッ化物は、インシュレーターの比誘電率を下
げ、β値、β値の温度特性、Ｒ（３Ｖ）等の素子特性を
改善するものであれば何でも良い。ただし、特に、その
効果の大きいＢｅ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｒ，ＭＮ，Ｆ
ｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，ＳＮ，Ｙ，ＳＮ，Ｂａ，Ｌａ，
Ｃｅ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔ
ｍ，Ｙｂ，Ｌｕの酸化物、 チッ化物、酸チッ化物が好
ましい。その中でも、特に、同時にケミカルドライエッ
チングできるＢｅ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｒの酸化物、
チッ化物、酸チッ化物が好ましい。
【００２３】下地絶縁膜（図１（ｂ））２はＭＩＭ素子
の基板への密着を向上させ、素子の絶縁破壊電圧を上昇
させるために用いられる。また、素子インシュレーター
に他元素を添加する場合には、下電極のドライエッチン
グ時に基板を露出させない効果も重要となる。すなわ
ち、前述した様に、基板がドライエッチングされるとマ
イクロクラックが発生し、水分の吸着が増大し、その結
果、素子特性の異常をひきおこしやすくなるためであ
る。よって、そのような効果のある材料であれば何でも
良いが、特に効果の大きいＢｅ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｃ
ｒ，ＭＮ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，ＳＮ，Ｙ，ＳＮ，
Ｂａ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈ
ｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕの酸化物、チッ化物、酸チ
ッ化物が好ましい。更に、素子上電極形成時、素子端面
部の上電極に切れが生ずることがある。これは素子端面
のテーパーが適当でないためで、下地絶縁膜が下電極エ
ッチング時にエッチングされなかったり、逆にエッチン
グされすぎたりすると同じ現象が生ずる。よって、適度
にＣＦ4＋Ｏ2でエッチングされるＢｅ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓ
ｉ，Ｃｒの酸化物、チッ化物、酸チッ化物が好ましい。
の基板への密着を向上させ、素子の絶縁破壊電圧を上昇
させるために用いられる。また、素子インシュレーター
に他元素を添加する場合には、下電極のドライエッチン
グ時に基板を露出させない効果も重要となる。すなわ
ち、前述した様に、基板がドライエッチングされるとマ
イクロクラックが発生し、水分の吸着が増大し、その結
果、素子特性の異常をひきおこしやすくなるためであ
る。よって、そのような効果のある材料であれば何でも
良いが、特に効果の大きいＢｅ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｃ
ｒ，ＭＮ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，ＳＮ，Ｙ，ＳＮ，
Ｂａ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈ
ｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕの酸化物、チッ化物、酸チ
ッ化物が好ましい。更に、素子上電極形成時、素子端面
部の上電極に切れが生ずることがある。これは素子端面
のテーパーが適当でないためで、下地絶縁膜が下電極エ
ッチング時にエッチングされなかったり、逆にエッチン
グされすぎたりすると同じ現象が生ずる。よって、適度
にＣＦ4＋Ｏ2でエッチングされるＢｅ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓ
ｉ，Ｃｒの酸化物、チッ化物、酸チッ化物が好ましい。
【００２４】素子ＴａＯx中に添加されるＮ濃度は、５
ａｔ％以下では比誘電率εの低減、β値の増加等、素子
特性向上の効果がない。逆に、２５ａｔ％以上でもパネ
ル画質の更なる改善はあるが、素子特性の不安定化が増
大するため、液晶セル内の水分管理等厳重な管理が必要
となる。よって、Ｎ添加量は５〜２６ａｔ％が適当であ
る。
ａｔ％以下では比誘電率εの低減、β値の増加等、素子
特性向上の効果がない。逆に、２５ａｔ％以上でもパネ
ル画質の更なる改善はあるが、素子特性の不安定化が増
大するため、液晶セル内の水分管理等厳重な管理が必要
となる。よって、Ｎ添加量は５〜２６ａｔ％が適当であ
る。
【００２５】また、下電極にＮを添加し、それを酸化し
てインシュレーターにする場合、下電極のＮ濃度が５〜
４５ａｔ％でないと、酸化後、インシュレーター中のＮ
濃度が５〜２５ａｔ％とならない。かつＴａ配線比抵抗
が３００μΩ・ｃｍ以上となり、液晶の駆動に影響し、
コントラストが上がりにくい。
てインシュレーターにする場合、下電極のＮ濃度が５〜
４５ａｔ％でないと、酸化後、インシュレーター中のＮ
濃度が５〜２５ａｔ％とならない。かつＴａ配線比抵抗
が３００μΩ・ｃｍ以上となり、液晶の駆動に影響し、
コントラストが上がりにくい。
【００２６】下電極のＮ濃度が５〜４５ａｔ％の時、下
電極Ｔａの比抵抗は６０〜３００μΩ・ｃｍである（Ｔ
ａのうち、抵抗値が最も低いのは、α−Ｔａであり、６
０μΩ・ｃｍ）。また、その時のＴａの結晶構造は、α
−Ｔａ又はα−ＴａとＴａ2Ｎの混合状態である（図4参
照）。
電極Ｔａの比抵抗は６０〜３００μΩ・ｃｍである（Ｔ
ａのうち、抵抗値が最も低いのは、α−Ｔａであり、６
０μΩ・ｃｍ）。また、その時のＴａの結晶構造は、α
−Ｔａ又はα−ＴａとＴａ2Ｎの混合状態である（図4参
照）。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明をより具体的に説明
するために、実施例を示す。
するために、実施例を示す。
【００２８】（実施例1）本発明のＭＩＭ素子の基本製
造工程を図1を用いて説明する。図1（ａ）は、加工工程
を示すフローチャートであり、図1（ｂ）〜（ｉ）は、
フローチャートに対応したＭＩＭ素子の断面図を示して
いる。図1（ｂ）において、基板１の上に下地絶縁膜２
を形成する。基板１にはＢａホウケイ酸ガラスを用い、
下地絶縁膜２としては、Ｎが添加されたＴａを４００Å
スパッタした。これを熱酸化して透明ＴａＯx膜とする
ことにより下地絶縁膜は完成する。次に（ｃ）におい
て、下地絶縁膜2の上に、Ｎが添加されたＴａ膜３を３
５００Åスパッタし、（ｄ）に示すように、レジスト
（図示せず）を所定パターンに塗布形成した後、ＣＦ4
＋Ｏ2ガス中でケミカルドライエッチングして下電極の
形状３にパターニングする。次に、このレジストを除去
し、（ｅ）に示すようにクエン酸水溶液中にて陽極酸化
し、６００Åの絶縁膜、すなわちインシュレーター４と
してＴａＯxを形成する。
造工程を図1を用いて説明する。図1（ａ）は、加工工程
を示すフローチャートであり、図1（ｂ）〜（ｉ）は、
フローチャートに対応したＭＩＭ素子の断面図を示して
いる。図1（ｂ）において、基板１の上に下地絶縁膜２
を形成する。基板１にはＢａホウケイ酸ガラスを用い、
下地絶縁膜２としては、Ｎが添加されたＴａを４００Å
スパッタした。これを熱酸化して透明ＴａＯx膜とする
ことにより下地絶縁膜は完成する。次に（ｃ）におい
て、下地絶縁膜2の上に、Ｎが添加されたＴａ膜３を３
５００Åスパッタし、（ｄ）に示すように、レジスト
（図示せず）を所定パターンに塗布形成した後、ＣＦ4
＋Ｏ2ガス中でケミカルドライエッチングして下電極の
形状３にパターニングする。次に、このレジストを除去
し、（ｅ）に示すようにクエン酸水溶液中にて陽極酸化
し、６００Åの絶縁膜、すなわちインシュレーター４と
してＴａＯxを形成する。
【００２９】この上に、（ｆ）で示すようにＣｒ５をス
パッタし、（ｇ）で示すようにレジスト（図示せず）を
所定の形に形成した後、エッチングして上電極５を形成
する。そして、レジストを除去することによりＭＩＭ素
子は完成する。
パッタし、（ｇ）で示すようにレジスト（図示せず）を
所定の形に形成した後、エッチングして上電極５を形成
する。そして、レジストを除去することによりＭＩＭ素
子は完成する。
【００３０】次に、（ｈ）に示すように、ＩＴＯ６をス
パッタし、（ｉ）に示すように、（ｇ）と同様な加工を
した後エッチングしてＣｒに接続する画素電極を形成す
る。図２は、図１で示した工程で加工されたＭＩＭ素子
の一例を示した平面図であり、図３はそのA−A’断面図
である。
パッタし、（ｉ）に示すように、（ｇ）と同様な加工を
した後エッチングしてＣｒに接続する画素電極を形成す
る。図２は、図１で示した工程で加工されたＭＩＭ素子
の一例を示した平面図であり、図３はそのA−A’断面図
である。
【００３１】このようにして作成されたＭＩＭ素子を用
いたポジ表示ＭＩＭパネルの常温コントラストと素子容
量と画素液晶容量との比の関係を、図４に示す。容量比
は素子面積、インシュレーター膜厚を一定にし、インシ
ュレーターの比誘電率εを下電極Ｔａに添加するＮ量を
変えて変化させた。
いたポジ表示ＭＩＭパネルの常温コントラストと素子容
量と画素液晶容量との比の関係を、図４に示す。容量比
は素子面積、インシュレーター膜厚を一定にし、インシ
ュレーターの比誘電率εを下電極Ｔａに添加するＮ量を
変えて変化させた。
【００３２】通常、ＴａＯxの比誘電率εは３０程度で
あるが、容量比がとれていないため（前述したように
１．６程度）、コントラストは５０〜６０程度と低い。
しかし、比誘電率εが低下するに従い、コントラストは
向上し、飽和する。
あるが、容量比がとれていないため（前述したように
１．６程度）、コントラストは５０〜６０程度と低い。
しかし、比誘電率εが低下するに従い、コントラストは
向上し、飽和する。
【００３３】ここで、比誘電率εを減少させる手法の安
定性を、図１０、図１１に示す。図１０（１）は、下電
極Ｔａをスパッタする際、任意の濃度に調整されたＡｒ
−Ｎ2混合ボンベよりガスをスパッタチャンバー中に導
入してスパッタした場合を示している。図１０（３）
は、混合ボンベを用いずＡｒとＮ2を別々にマスフロー
メーターで流量をコントロールしながらスパッタチャン
バー内に導入、混合してスパッタしている点で（１）と
異なっている。（２）はスパッタガスをＡｒのみとして
いるが、Ｎが添加されたＴａターゲットを使用してい
る。図１０よりわかる様に、マスフローメーターによる
スパッタＮ2濃度の微妙なコントロールは雑しく、再現
性がない。しかし、混合ボンベとＮ−Ｔａターゲットに
よる方法は係数による補正で比誘電率εの減少度合いが
全く一致し、優れた方法であることがわかる。
定性を、図１０、図１１に示す。図１０（１）は、下電
極Ｔａをスパッタする際、任意の濃度に調整されたＡｒ
−Ｎ2混合ボンベよりガスをスパッタチャンバー中に導
入してスパッタした場合を示している。図１０（３）
は、混合ボンベを用いずＡｒとＮ2を別々にマスフロー
メーターで流量をコントロールしながらスパッタチャン
バー内に導入、混合してスパッタしている点で（１）と
異なっている。（２）はスパッタガスをＡｒのみとして
いるが、Ｎが添加されたＴａターゲットを使用してい
る。図１０よりわかる様に、マスフローメーターによる
スパッタＮ2濃度の微妙なコントロールは雑しく、再現
性がない。しかし、混合ボンベとＮ−Ｔａターゲットに
よる方法は係数による補正で比誘電率εの減少度合いが
全く一致し、優れた方法であることがわかる。
【００３４】また、Ｎが添加されていない通常の陽極酸
化ＴａＯxを形成した後、Ｎプラズマ処理を行うことに
より、ＮをＴａＯx中に添加する方法も検討したが、素
子Ｉ−Ｖ特性の極性差が大きくなってしまうという問題
があった。しかし比誘電率εは下がり、β値も大幅に向
上し、また電極Ｔａの低抗も増大しないという利点もあ
るため、ＭＩＭ素子を2つ直列に接続するＴａ／Ｎ−Ｔ
ａＯx／Ｃｒ／Ｔａ／Ｎ−ＴａＯx／Ｃｒにより極性差を
キャンセルさせれば特性の良い素子を得られる。
化ＴａＯxを形成した後、Ｎプラズマ処理を行うことに
より、ＮをＴａＯx中に添加する方法も検討したが、素
子Ｉ−Ｖ特性の極性差が大きくなってしまうという問題
があった。しかし比誘電率εは下がり、β値も大幅に向
上し、また電極Ｔａの低抗も増大しないという利点もあ
るため、ＭＩＭ素子を2つ直列に接続するＴａ／Ｎ−Ｔ
ａＯx／Ｃｒ／Ｔａ／Ｎ−ＴａＯx／Ｃｒにより極性差を
キャンセルさせれば特性の良い素子を得られる。
【００３５】また、図１１におけるＳｉ添加は、Ｔａタ
ーゲット上にＳｉチップを置くチップオンターゲット法
にてＳｉ添加Ｔａをスパッタし、その後陽極酸化してい
るが、特性は安定している。コントラストが向上する際
の素子特性はβ値に関しては図６、図７より常温でβ+
≧４．０、β-≧３．２（β+は下電極Ｔａをプラスに電
圧印加した場合のβ、β-は下電極Ｔａをマイナスに電
圧印加した場合のβ）、６０℃でβ+≧３．５、β-≧
２．７、Ｒ（３Ｖ）に関しては、常温で３×１０11Ω以
上、６０℃で１０10Ω以上であった。 また、その際の
電極Ｔａ中のＮ濃度はオージェとエスカで分析したとこ
ろ、５〜４５ａｔ％、インシュレーターのＮ濃度は５〜
２５ａｔ％であり、Ｎ濃度がそれ以上である場合には、
更なる画質の改善はあるが、素子特性の不安定性が増大
する。この条件に入れるための前述Ｎ添加Ｔａターゲッ
トのＮ濃度は５〜５０ａｔ％であった。また、その際の
下電極Ｔａの結晶構造はα−Ｔａ、もしくはα−Ｔａ＋
Ｔａ2Ｎであった。比抵抗は３００μΩｃｍ以下であっ
た。更に、インシュレーターの構造にＴａＯxＮyの酸チ
ッ化物を有することも、ＥＳＣＡ分析より判明した。Ｎ
添加量の少ない領域では、ＴａＯxＮyも少なく、ＴａＯ
が多いが、Ｎ添加量が適正で、β値、β値温度特性、Ｒ
（３Ｖ）の特性が良い領域では、ＴａＯxＮyのみとな
る。これは、通常の陽極酸化膜中には酸素不足のため可
動のＴａイオンが多数存在する（前述ＴａＯがその存在
を示している）が、Ｎが導入されることで、ＴａＯxＮy
となり、可動イオンが固着、β値、Ｒ（３Ｖ）等が改善
されるためと考えられる。
ーゲット上にＳｉチップを置くチップオンターゲット法
にてＳｉ添加Ｔａをスパッタし、その後陽極酸化してい
るが、特性は安定している。コントラストが向上する際
の素子特性はβ値に関しては図６、図７より常温でβ+
≧４．０、β-≧３．２（β+は下電極Ｔａをプラスに電
圧印加した場合のβ、β-は下電極Ｔａをマイナスに電
圧印加した場合のβ）、６０℃でβ+≧３．５、β-≧
２．７、Ｒ（３Ｖ）に関しては、常温で３×１０11Ω以
上、６０℃で１０10Ω以上であった。 また、その際の
電極Ｔａ中のＮ濃度はオージェとエスカで分析したとこ
ろ、５〜４５ａｔ％、インシュレーターのＮ濃度は５〜
２５ａｔ％であり、Ｎ濃度がそれ以上である場合には、
更なる画質の改善はあるが、素子特性の不安定性が増大
する。この条件に入れるための前述Ｎ添加Ｔａターゲッ
トのＮ濃度は５〜５０ａｔ％であった。また、その際の
下電極Ｔａの結晶構造はα−Ｔａ、もしくはα−Ｔａ＋
Ｔａ2Ｎであった。比抵抗は３００μΩｃｍ以下であっ
た。更に、インシュレーターの構造にＴａＯxＮyの酸チ
ッ化物を有することも、ＥＳＣＡ分析より判明した。Ｎ
添加量の少ない領域では、ＴａＯxＮyも少なく、ＴａＯ
が多いが、Ｎ添加量が適正で、β値、β値温度特性、Ｒ
（３Ｖ）の特性が良い領域では、ＴａＯxＮyのみとな
る。これは、通常の陽極酸化膜中には酸素不足のため可
動のＴａイオンが多数存在する（前述ＴａＯがその存在
を示している）が、Ｎが導入されることで、ＴａＯxＮy
となり、可動イオンが固着、β値、Ｒ（３Ｖ）等が改善
されるためと考えられる。
【００３６】また、素子Ｉ−Ｖ特性の極性差が｜Ｌｏｇ
（Ｉ／Ｖ）-−Lｏｇ（Ｉ／Ｖ）+｜≦２でないとフリッ
カが生じたが、素子形成後の熱処理（２５０℃）により
調整可能であった。
（Ｉ／Ｖ）-−Lｏｇ（Ｉ／Ｖ）+｜≦２でないとフリッ
カが生じたが、素子形成後の熱処理（２５０℃）により
調整可能であった。
【００３７】更に、Ｎ添加、Ｓｉ添加のＴａスパッタの
際、基板にＲＦバイアスを印加すると、基板面内の膜質
（添加量含む）のバラツキが大幅に改善されることが判
明した。バイアスを印加しない時は基板回転中心にＮ，
Ｓｉの添加量が多く、これは、プラズマ密度が基板中心
に高いためであるが、ＲＦバイアスを印加することによ
り基板周辺部のプラズマ密度が上昇するため、面内のバ
ラツキが少なくなると考えられる。
際、基板にＲＦバイアスを印加すると、基板面内の膜質
（添加量含む）のバラツキが大幅に改善されることが判
明した。バイアスを印加しない時は基板回転中心にＮ，
Ｓｉの添加量が多く、これは、プラズマ密度が基板中心
に高いためであるが、ＲＦバイアスを印加することによ
り基板周辺部のプラズマ密度が上昇するため、面内のバ
ラツキが少なくなると考えられる。
【００３８】また、本実施例では、陽極酸化によりイン
シュレーターを形成したが、これは膜質、膜厚の安定性
が良いためである。特に、本実施例の様に異種元素を添
加している場合には、その安定性が生産歩留りに大きく
寄与する。しかし、インシュレーターを、熱酸化、もし
くはリアクティブスパッタにより形成すれば、完全ドラ
イ製造プロセスが可能となり、インライン化による大幅
な製造スループット向上が期待できる。
シュレーターを形成したが、これは膜質、膜厚の安定性
が良いためである。特に、本実施例の様に異種元素を添
加している場合には、その安定性が生産歩留りに大きく
寄与する。しかし、インシュレーターを、熱酸化、もし
くはリアクティブスパッタにより形成すれば、完全ドラ
イ製造プロセスが可能となり、インライン化による大幅
な製造スループット向上が期待できる。
【００３９】また、本実施例では、Ｎのプラズマ処理を
除き、下電極Ｔａにも異元素が添加されてしまい、配線
抵抗の増大をひきおこす。そこで、インシュレーターに
なる部分以外を成膜する際、微量のＮをスパッタ雰囲気
中に添加してスパッタすることにより、α−Ｔａとする
ことで抵抗を下げる手法を検討したところ、２０インチ
以上の大型化が可能になった。
除き、下電極Ｔａにも異元素が添加されてしまい、配線
抵抗の増大をひきおこす。そこで、インシュレーターに
なる部分以外を成膜する際、微量のＮをスパッタ雰囲気
中に添加してスパッタすることにより、α−Ｔａとする
ことで抵抗を下げる手法を検討したところ、２０インチ
以上の大型化が可能になった。
【００４０】また、本実施例ではポジ表示を用いたがこ
れはカラーフィルター層をＳｉ変成ポリイミドで平担化
し、その上にＩＴＯ透明導電膜を形成した電極上付けカ
ラーフィルターを採用することで可能になっている。た
だし、基板上にＩＴＯ配線し、その上にミセル電解法に
て顔料を成膜する手法を用いれば、顔料は比誘電率εが
低く、顔料間のスキ間の存在により液晶印加電圧の低下
も大きくないため、容易な電極下付け構成で、ポジ表示
が可能となる。コントラストは電極上付けカラーフィル
ターと全く同様であった。
れはカラーフィルター層をＳｉ変成ポリイミドで平担化
し、その上にＩＴＯ透明導電膜を形成した電極上付けカ
ラーフィルターを採用することで可能になっている。た
だし、基板上にＩＴＯ配線し、その上にミセル電解法に
て顔料を成膜する手法を用いれば、顔料は比誘電率εが
低く、顔料間のスキ間の存在により液晶印加電圧の低下
も大きくないため、容易な電極下付け構成で、ポジ表示
が可能となる。コントラストは電極上付けカラーフィル
ターと全く同様であった。
【００４１】またポジ表示でなくてもコントラスト及び
コントラストの温度特性の改良はされることが判明して
いる。
コントラストの温度特性の改良はされることが判明して
いる。
【００４２】（実施例２）インシュレーターにＮが添加
されているＭＩＭ素子は、下地のＴａＯx膜Ｎが添加さ
れていないか、添加量が少ない時、図１３（２）に示す
様に、異常なＩ−Ｖ特性を示す。しかし、ある程度以上
のＮを下地に添加すると、図１２に示す様に、素子Ｉ−
Ｖ特性が正常（図１３（１））にもどる。また、リアク
ティブ下地膜（図１３（１））より、熱酸化下地膜（図
１３（２））の方が、少量のＮ添加で正常な素子を得ら
れることより、エッチングレートが大きいと下電極Ｔａ
をドライエッチングする際に基板までエッチングしてし
まい、基板にマイクロクラックを発生せしめ、前述イン
シュレーターの凹凸部に加え、水分の吸着を増大させ、
素子特性を異常にすると考えられる。更に、Ｎ添加のイ
ンシュレーター表面も凹凸が増大し、水分の吸着が増え
ていると考えられる。よって、より多くの水分の吸着を
防ぐため、下地がエッチング除去され基板が露出しない
様なドライエッチング技術が重要であり、かつ、パネル
セル内の水分量管理も大切である。セル内水分量とＮ添
加ＭＩＭ素子特性の関係を、図１４に示す。この図によ
れば、セル内水分が１００ｐｐｍ以下であれば素子特性
が安定化することがわかる。また、前述したＡｌ，Ｓ
ｉ，Ｃｒ，Ｂｅ，Ｍｇの酸化物、チッ化物、酸チッ化物
の下地絶縁膜も、適量のＮが添加されたＴａＯx下地絶
縁膜と同様、良好であった。
されているＭＩＭ素子は、下地のＴａＯx膜Ｎが添加さ
れていないか、添加量が少ない時、図１３（２）に示す
様に、異常なＩ−Ｖ特性を示す。しかし、ある程度以上
のＮを下地に添加すると、図１２に示す様に、素子Ｉ−
Ｖ特性が正常（図１３（１））にもどる。また、リアク
ティブ下地膜（図１３（１））より、熱酸化下地膜（図
１３（２））の方が、少量のＮ添加で正常な素子を得ら
れることより、エッチングレートが大きいと下電極Ｔａ
をドライエッチングする際に基板までエッチングしてし
まい、基板にマイクロクラックを発生せしめ、前述イン
シュレーターの凹凸部に加え、水分の吸着を増大させ、
素子特性を異常にすると考えられる。更に、Ｎ添加のイ
ンシュレーター表面も凹凸が増大し、水分の吸着が増え
ていると考えられる。よって、より多くの水分の吸着を
防ぐため、下地がエッチング除去され基板が露出しない
様なドライエッチング技術が重要であり、かつ、パネル
セル内の水分量管理も大切である。セル内水分量とＮ添
加ＭＩＭ素子特性の関係を、図１４に示す。この図によ
れば、セル内水分が１００ｐｐｍ以下であれば素子特性
が安定化することがわかる。また、前述したＡｌ，Ｓ
ｉ，Ｃｒ，Ｂｅ，Ｍｇの酸化物、チッ化物、酸チッ化物
の下地絶縁膜も、適量のＮが添加されたＴａＯx下地絶
縁膜と同様、良好であった。
【００４３】更に、素子インシュレーターＴａＯx中の
Ｎ濃度は、エリプソメーターによる屈折率、分光光度計
による反射率評価により絶対量を知ることができる。こ
の様子を図１５に示す。これにより製造条件の変動を即
座にスパッタにフィードバックでき、製造歩留り向上に
大いに役立つ。また、ＴａＯxへのＮ添加だけでなく、
他の絶縁膜中の他元素濃度も同じ方法で管理できる． （実施例３）本発明の第３実施例を図16に示す。下電極
Ｔａをスパッタする際、通常Ａｒの雰囲気を用いるが、
それにＮ2を１２％混合させると、陽極酸化した素子絶
縁膜の比誘電率が、これを混合しないものと比較して半
減する。これは、ＴａＯx膜にＮが導入されてＴａＯxＮ
yが増加、もしくはＴａＯxＮyのみとなったためである
と考えられる。
Ｎ濃度は、エリプソメーターによる屈折率、分光光度計
による反射率評価により絶対量を知ることができる。こ
の様子を図１５に示す。これにより製造条件の変動を即
座にスパッタにフィードバックでき、製造歩留り向上に
大いに役立つ。また、ＴａＯxへのＮ添加だけでなく、
他の絶縁膜中の他元素濃度も同じ方法で管理できる． （実施例３）本発明の第３実施例を図16に示す。下電極
Ｔａをスパッタする際、通常Ａｒの雰囲気を用いるが、
それにＮ2を１２％混合させると、陽極酸化した素子絶
縁膜の比誘電率が、これを混合しないものと比較して半
減する。これは、ＴａＯx膜にＮが導入されてＴａＯxＮ
yが増加、もしくはＴａＯxＮyのみとなったためである
と考えられる。
【００４４】次に、１２％Ｎ2−Ａｒ雰囲気を用いてＴ
ａをスパッタしたＮドープＭＩＭ素子を、図１６の様に
作成した。素子キャパシタンスが従来の素子の１／２で
あるため、画素を2分割し、冗長性を持たせている。こ
のＭＩＭ基板を用いてネガ表示液晶パネルを組み、光学
特性を調べたところ、従来よりパネルコントラストが２
〜３割増加していた。これは、Ｎドープによる素子キャ
パシタンスの減少に加えて、素子Ｉ−Ｖ特性の非直線性
を示すβ値（Ｉ∝Ｖｅｘｐ（β√Ｖ））も２０％ほど増
加しているためと思われる。また、パネル点灯時、点欠
陥を調査したところ、その存在は認められるが実用上問
題のないレベルであり、１００パネル中の歩留りは９８
％であった。これは分割された画素が両方とも欠陥にな
ることが確率的に非常に小さいためであり、片側が欠陥
となっても、もう片側が正常であれば欠陥として認識し
づらいためである。また、素子へのＮドープ量を増や
し、素子キャパシタンスを更に下げて画素分割数を4以
上にすることも可能であり、そのようにすれば欠陥は全
く認められなくなった。
ａをスパッタしたＮドープＭＩＭ素子を、図１６の様に
作成した。素子キャパシタンスが従来の素子の１／２で
あるため、画素を2分割し、冗長性を持たせている。こ
のＭＩＭ基板を用いてネガ表示液晶パネルを組み、光学
特性を調べたところ、従来よりパネルコントラストが２
〜３割増加していた。これは、Ｎドープによる素子キャ
パシタンスの減少に加えて、素子Ｉ−Ｖ特性の非直線性
を示すβ値（Ｉ∝Ｖｅｘｐ（β√Ｖ））も２０％ほど増
加しているためと思われる。また、パネル点灯時、点欠
陥を調査したところ、その存在は認められるが実用上問
題のないレベルであり、１００パネル中の歩留りは９８
％であった。これは分割された画素が両方とも欠陥にな
ることが確率的に非常に小さいためであり、片側が欠陥
となっても、もう片側が正常であれば欠陥として認識し
づらいためである。また、素子へのＮドープ量を増や
し、素子キャパシタンスを更に下げて画素分割数を4以
上にすることも可能であり、そのようにすれば欠陥は全
く認められなくなった。
【００４５】次に、Ｎ添加の代わりにＴａターゲット上
に必要数Ｓｉチップを置いて、素子キャパシタンスを１
／２にしたＭＩＭ素子を図１６の様に作成した。素子キ
ャパシタンスが従来の素子の１／２であるため、画素も
２分割して冗長性を持たせている。このＭＩＭ基板を用
いてネガ表示液晶パネルを組み、光学特性を調べたとこ
ろ、従来の画素分割しない通常のＭＩＭパネルとコント
ラストは全く同じであった。これは、素子と液晶の容量
比が一定に保たれており、かつＳｉ添加による素子Ｉ−
Ｖ特性の変化もないためと考えられる。また、パネル点
灯時に点欠陥を調査したところ、存在は認められるが実
用上問題のないレベルであり、１００パネル中の歩留り
は９８％であった。これは、分割された画素が両方とも
欠陥になることが確率的に非常に小さいためであり、片
側が欠陥となっても、もう片側が正常であれば、欠陥と
して認識しづらいためである。ただ、素子へのＳｉ添加
量を増やし、素子キャパシタンスを更に下げて、画素分
割数を4以上にすることも可能であり、そのようにすれ
ば欠陥は全く認められなくなった． （実施例４）本発明第４の実施例の基本製造プロセスを
第１図を用いて説明する。Ｂａホウケイ酸ガラス基板上
にＴａ膜をチッ素を含む雰囲気中で４００Åリアクティ
ブスパッタしたのち、前記Ｔａ膜を５００℃大気中で熱
酸化して、下地絶縁膜を形成した。
に必要数Ｓｉチップを置いて、素子キャパシタンスを１
／２にしたＭＩＭ素子を図１６の様に作成した。素子キ
ャパシタンスが従来の素子の１／２であるため、画素も
２分割して冗長性を持たせている。このＭＩＭ基板を用
いてネガ表示液晶パネルを組み、光学特性を調べたとこ
ろ、従来の画素分割しない通常のＭＩＭパネルとコント
ラストは全く同じであった。これは、素子と液晶の容量
比が一定に保たれており、かつＳｉ添加による素子Ｉ−
Ｖ特性の変化もないためと考えられる。また、パネル点
灯時に点欠陥を調査したところ、存在は認められるが実
用上問題のないレベルであり、１００パネル中の歩留り
は９８％であった。これは、分割された画素が両方とも
欠陥になることが確率的に非常に小さいためであり、片
側が欠陥となっても、もう片側が正常であれば、欠陥と
して認識しづらいためである。ただ、素子へのＳｉ添加
量を増やし、素子キャパシタンスを更に下げて、画素分
割数を4以上にすることも可能であり、そのようにすれ
ば欠陥は全く認められなくなった． （実施例４）本発明第４の実施例の基本製造プロセスを
第１図を用いて説明する。Ｂａホウケイ酸ガラス基板上
にＴａ膜をチッ素を含む雰囲気中で４００Åリアクティ
ブスパッタしたのち、前記Ｔａ膜を５００℃大気中で熱
酸化して、下地絶縁膜を形成した。
【００４６】次に、前記下地絶縁膜上にＴａ膜をチッ素
を含む寡囲気中で３５００Åリアクティブスパッタして
形成されたＴａ膜を、ＣＦ4＋Ｏ2ケミカルドライエッチ
ングでパターンエッチングして下電極とした。
を含む寡囲気中で３５００Åリアクティブスパッタして
形成されたＴａ膜を、ＣＦ4＋Ｏ2ケミカルドライエッチ
ングでパターンエッチングして下電極とした。
【００４７】次に、パターンエッチングしたＴａ膜を１
％クエン酸溶液中で陽極酸化して、６００Åの絶縁膜
（インシュレーター）を形成した後、形成された絶縁膜
上にＣｒを１５００Å成膜、パターンエッチングして上
電極とし、ＭＩＭ素子を形成した。
％クエン酸溶液中で陽極酸化して、６００Åの絶縁膜
（インシュレーター）を形成した後、形成された絶縁膜
上にＣｒを１５００Å成膜、パターンエッチングして上
電極とし、ＭＩＭ素子を形成した。
【００４８】次に、ＩＴＯを成膜し、前記ＩＴＯをエッ
ツチングして画素電極とした。この時、下電極Ｔａに添
加するＮ量を、スパッタ雰囲気中のＮ2濃度を変えるこ
とにより変化させ、ＭＩＭ素子インシュレーターの比誘
電率を３０以下で変動させた。
ツチングして画素電極とした。この時、下電極Ｔａに添
加するＮ量を、スパッタ雰囲気中のＮ2濃度を変えるこ
とにより変化させ、ＭＩＭ素子インシュレーターの比誘
電率を３０以下で変動させた。
【００４９】次に、このＭＩＭ素子基板と電極上付けカ
ラーフィルター基板とを組み合わせ、ポジ表示用のパネ
ルを作成した。そのパネルコントラストとＭＩＭ素子と
画素液晶との容量比との関係を図４に示す。この時の下
電極Ｔａの結晶構造、比抵抗もあわせて示している。
又、図５には比誘電率εを変えた時のコントラストの温
度特性、図６には比誘電率εを変えた時のβ値の温度特
性、図７には比誘電率εを変えた時のＲ（３Ｖ）（３Ｖ
印加時の素子低抗）の温度特性を示している。
ラーフィルター基板とを組み合わせ、ポジ表示用のパネ
ルを作成した。そのパネルコントラストとＭＩＭ素子と
画素液晶との容量比との関係を図４に示す。この時の下
電極Ｔａの結晶構造、比抵抗もあわせて示している。
又、図５には比誘電率εを変えた時のコントラストの温
度特性、図６には比誘電率εを変えた時のβ値の温度特
性、図７には比誘電率εを変えた時のＲ（３Ｖ）（３Ｖ
印加時の素子低抗）の温度特性を示している。
【００５０】図５よりわかる様に、比誘電率εが２２以
下であると、６００℃でもコントラスト８５を確保でき
る。ＴＦＴパネルのコントラストは、一般に１００以上
であるが、人間の目では７０〜８０以上のコントラスト
は明確に識別できないため、２２以下であればＴＦＴ並
みのコントラストを得ることができる。また、比誘電率
ε＝２６について、β値、Ｒ（３Ｖ）は良い値であるの
に、６０℃のパネルコントラストが悪いのは、容量比が
１．９と小さいためであると考えられる。ただ、比誘電
率ε＝２３でもコントラストが非常に良くなっており、
これはＲ（３Ｖ）、β値の温度特性が良いためと考えら
れるが、徳田製作所５０Ｂスパッタ装置でスパッタした
際のみのデータであり、同社４ＥＳ、日電アネルバ５３
０Ｈでは、比誘電率ε≦２２がＴＦＴ並みのコントラス
トを得る条件であった。
下であると、６００℃でもコントラスト８５を確保でき
る。ＴＦＴパネルのコントラストは、一般に１００以上
であるが、人間の目では７０〜８０以上のコントラスト
は明確に識別できないため、２２以下であればＴＦＴ並
みのコントラストを得ることができる。また、比誘電率
ε＝２６について、β値、Ｒ（３Ｖ）は良い値であるの
に、６０℃のパネルコントラストが悪いのは、容量比が
１．９と小さいためであると考えられる。ただ、比誘電
率ε＝２３でもコントラストが非常に良くなっており、
これはＲ（３Ｖ）、β値の温度特性が良いためと考えら
れるが、徳田製作所５０Ｂスパッタ装置でスパッタした
際のみのデータであり、同社４ＥＳ、日電アネルバ５３
０Ｈでは、比誘電率ε≦２２がＴＦＴ並みのコントラス
トを得る条件であった。
【００５１】以上より、比誘電率ε≦２２、かつ容量比
が２より大きい時に、ＴＦＴ並みのコントラストが得ら
れると考えられる。しかし、それを満足しなくても（例
えば２２＜ε＜εTaOx）、コントラスト向上の効果は十
分にある。比誘電率ε≦１０であれば、画素２分割の冗
長設計が可能になる。その上、分割画素と素子との容量
比を２より大き く確保できるため、ＴＦＴ並みのコン
トラストも得られる。又は、従来のＭＩＭパネル並みの
コントラストであれば、５００００画素の１インチパネ
ルが得られ、ビューファインダー等の従来不可能であっ
た応用も可能である。
が２より大きい時に、ＴＦＴ並みのコントラストが得ら
れると考えられる。しかし、それを満足しなくても（例
えば２２＜ε＜εTaOx）、コントラスト向上の効果は十
分にある。比誘電率ε≦１０であれば、画素２分割の冗
長設計が可能になる。その上、分割画素と素子との容量
比を２より大き く確保できるため、ＴＦＴ並みのコン
トラストも得られる。又は、従来のＭＩＭパネル並みの
コントラストであれば、５００００画素の１インチパネ
ルが得られ、ビューファインダー等の従来不可能であっ
た応用も可能である。
【００５２】（実施例５）ガラス基板（コーニング社製
７０５９Ｂａホウケイ酸ガラス）を洗浄し、次にＴａを
Ｎ2を含む雰囲気中でスパッタした。次に熱酸化して下
地絶縁膜とした。その下地絶縁膜として、更にＴａを成
膜した。そのスパッタ条件は、ガス圧１．５×１０-2Ｔ
ｏｒｒ、パワー１．５ｋＷで実施した。この時のスパッ
タガスは、Ａｒ＋Ｎ2とした。Ｎ2、Ａｒのガス分圧は、
それぞれ３％、及び、９７％とした。 この時の膜厚は
２５００Åとした。さらに同一チャンバー内でＮ2ガス
分圧を１０％、Ａｒガス分圧を９０％とし、連続的にＴ
ａ膜を５００Åスパッタした。
７０５９Ｂａホウケイ酸ガラス）を洗浄し、次にＴａを
Ｎ2を含む雰囲気中でスパッタした。次に熱酸化して下
地絶縁膜とした。その下地絶縁膜として、更にＴａを成
膜した。そのスパッタ条件は、ガス圧１．５×１０-2Ｔ
ｏｒｒ、パワー１．５ｋＷで実施した。この時のスパッ
タガスは、Ａｒ＋Ｎ2とした。Ｎ2、Ａｒのガス分圧は、
それぞれ３％、及び、９７％とした。 この時の膜厚は
２５００Åとした。さらに同一チャンバー内でＮ2ガス
分圧を１０％、Ａｒガス分圧を９０％とし、連続的にＴ
ａ膜を５００Åスパッタした。
【００５３】次に、T aを所定の寸法にフォトリソグラ
フィー・エッチング技術を用い、パターニングした。エ
ッチング特性は特に変化せず、ＣＦ4６０％＋Ｏ2４０％
の混合ガスで何ら問題なくエッチングが可能であった。
フィー・エッチング技術を用い、パターニングした。エ
ッチング特性は特に変化せず、ＣＦ4６０％＋Ｏ2４０％
の混合ガスで何ら問題なくエッチングが可能であった。
【００５４】次に、１％クエン酸を用い、陽極酸化法に
て酸化膜を形成した。正確に表現すれば、Ｔａスパッタ
膜の表面５００Åは、Ｔａチッ化膜が存在しているた
め、酸チッ化膜の複合絶縁膜となっていると思われる。
て酸化膜を形成した。正確に表現すれば、Ｔａスパッタ
膜の表面５００Åは、Ｔａチッ化膜が存在しているた
め、酸チッ化膜の複合絶縁膜となっていると思われる。
【００５５】次に、Ｃｒをスパッタリングした。Ａｒ圧
は２×１０-2Ｔｏｒｒ、パワーは２ｋＷとした。厚みは
１５００Åとした。周知のフォトリソグラフィー技術を
用い、エッチングによりＣｒを所定の寸法にパターニン
グした。さらに、画素電極として、ＩＴＯをスパッタリ
ングで形成し、フォトリソグラフィーで所定の寸法にパ
ターニングした。厚みは１０００Åとした。
は２×１０-2Ｔｏｒｒ、パワーは２ｋＷとした。厚みは
１５００Åとした。周知のフォトリソグラフィー技術を
用い、エッチングによりＣｒを所定の寸法にパターニン
グした。さらに、画素電極として、ＩＴＯをスパッタリ
ングで形成し、フォトリソグラフィーで所定の寸法にパ
ターニングした。厚みは１０００Åとした。
【００５６】電極の比低抗を測定したところ１．０×１
０-4Ω・ｃｍであり、通常のものと比較して５０％〜１
０％程度抵抗が低くなっていることが分る。
０-4Ω・ｃｍであり、通常のものと比較して５０％〜１
０％程度抵抗が低くなっていることが分る。
【００５７】以上のようにして作成したＭＩＭ基板を用
いてパネルを組み立て、画質を確認したところ、画像に
いわゆるシミ・ムラがなく鮮明な画質となった。またＴ
ａ電極がＴａＮとなっているパネルは、外部電源の接続
端子からの距離が近いところと遠いところとでの画質の
差があり、ムラになっていたことと比較して、本実施例
の有効性が確認出来る。
いてパネルを組み立て、画質を確認したところ、画像に
いわゆるシミ・ムラがなく鮮明な画質となった。またＴ
ａ電極がＴａＮとなっているパネルは、外部電源の接続
端子からの距離が近いところと遠いところとでの画質の
差があり、ムラになっていたことと比較して、本実施例
の有効性が確認出来る。
【００５８】また、Ｔａ電極がどの様な結晶構造になっ
ているか、上述のスパッタ条件でスパッタし、結晶構造
をＸ線回折にて確認した。Ｘ線回折のピークは、α−Ｔ
ａのピークだけであった。
ているか、上述のスパッタ条件でスパッタし、結晶構造
をＸ線回折にて確認した。Ｘ線回折のピークは、α−Ｔ
ａのピークだけであった。
【００５９】（実施例６）コーニング社製７０５９Ｂａ
ホウケイ酸ガラスに、スパッタ装置を用いて下電極用Ｔ
ａ膜を成膜した。
ホウケイ酸ガラスに、スパッタ装置を用いて下電極用Ｔ
ａ膜を成膜した。
【００６０】スパッタガスはＡｒ（アルゴン）とＮ
2（窒素）ガスを用いた。トータルのガス圧は２×１０
-2Ｔｏｒｒとし、Ｎ2ガスをそれぞれ分圧で０％、２
％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、２８％と
した。加熱は１８０℃一定とした。スパッタ膜厚は、全
て２８００Åになる様に時間でコントロールした。ま
た、スパッタパワーは１．５ｋＷとした。
2（窒素）ガスを用いた。トータルのガス圧は２×１０
-2Ｔｏｒｒとし、Ｎ2ガスをそれぞれ分圧で０％、２
％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、２８％と
した。加熱は１８０℃一定とした。スパッタ膜厚は、全
て２８００Åになる様に時間でコントロールした。ま
た、スパッタパワーは１．５ｋＷとした。
【００６１】次に、Ｔａを既知のフォトリソグラフィ
ー、エッチング技術を用い、所定寸法にパターニングし
た。エッチングはケミカルドライエッチング装置を用
い、ＣＦ4６０％＋Ｏ2４０％の混合ガスで行なったが、
何ら問題なくエッチングが可能であった。
ー、エッチング技術を用い、所定寸法にパターニングし
た。エッチングはケミカルドライエッチング装置を用
い、ＣＦ4６０％＋Ｏ2４０％の混合ガスで行なったが、
何ら問題なくエッチングが可能であった。
【００６２】次に、１％クエン酸を用い、陽極酸化法に
て酸化膜を形成した。これが、ＭＩＭ素子のインシュレ
ーターである絶縁膜となる。この絶縁膜は、正確にはＮ
を含む膜であるため、酸チッ化膜となっている。この酸
チッ化膜のチッ素をイオンマイクロアナライザー（ＩＭ
Ａ）、光電子分析装置（ＸＰＳ）、オージェ分析装置
（ＡＥＳ）で分析したところ、表１に示す含有量となっ
ていた。
て酸化膜を形成した。これが、ＭＩＭ素子のインシュレ
ーターである絶縁膜となる。この絶縁膜は、正確にはＮ
を含む膜であるため、酸チッ化膜となっている。この酸
チッ化膜のチッ素をイオンマイクロアナライザー（ＩＭ
Ａ）、光電子分析装置（ＸＰＳ）、オージェ分析装置
（ＡＥＳ）で分析したところ、表１に示す含有量となっ
ていた。
【００６３】
【表１】
【００６４】また、この酸チッ化膜は６００Åとした。
次にＣｒをスパッタリングした。Ａｒ圧は２×１０-2Ｔ
ｏｒｒ、パワーは２ｋＷとした。厚みは１５００Åとし
た。周知のフォトリソグラフィーを用い、エッチングで
Ｃｒを所定の寸法にパターニングした。さらに画素電極
として、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）をスパックリング
で形成し、フォトリソグラフィーで所定の寸法にパター
ニングした。厚みは１０００Åとした。なお、ＭＩＭ素
子の寸法は、５μｍ×４μｍとした。
次にＣｒをスパッタリングした。Ａｒ圧は２×１０-2Ｔ
ｏｒｒ、パワーは２ｋＷとした。厚みは１５００Åとし
た。周知のフォトリソグラフィーを用い、エッチングで
Ｃｒを所定の寸法にパターニングした。さらに画素電極
として、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）をスパックリング
で形成し、フォトリソグラフィーで所定の寸法にパター
ニングした。厚みは１０００Åとした。なお、ＭＩＭ素
子の寸法は、５μｍ×４μｍとした。
【００６５】表1にそれぞれのキャパシタンス、電圧１
０Ｖの時のＭＩＭ素子の抵抗を示す。 キャパシタンス
は１０ｋＨｚの時の値であり、ＬＣＲメーターを用いて
測定した。 さらに、このＭＩＭ基板を用いて、ネガ表
示パネルを組み立て、コントラスト比を測定した結果も
表1に示す。
０Ｖの時のＭＩＭ素子の抵抗を示す。 キャパシタンス
は１０ｋＨｚの時の値であり、ＬＣＲメーターを用いて
測定した。 さらに、このＭＩＭ基板を用いて、ネガ表
示パネルを組み立て、コントラスト比を測定した結果も
表1に示す。
【００６６】表1に示す通り、Ｎ2量が５ａｔ％よりも低
いＭＩＭパネルは、コントラスト比が十分でない。ま
た、Ｎが２５ａｔ％以上のＭＩＭパネルは素子の抵抗が
高く、Ｎ添加Ｔａの比抵抗が３００μΩ・ｃｍ以上ある
ためと思われるが、コントラストが十分でない。駆動電
圧を上げれば、コントラストは高くなるが、特別なＩＣ
の製造や駆動回路の変更等、問題がある。
いＭＩＭパネルは、コントラスト比が十分でない。ま
た、Ｎが２５ａｔ％以上のＭＩＭパネルは素子の抵抗が
高く、Ｎ添加Ｔａの比抵抗が３００μΩ・ｃｍ以上ある
ためと思われるが、コントラストが十分でない。駆動電
圧を上げれば、コントラストは高くなるが、特別なＩＣ
の製造や駆動回路の変更等、問題がある。
【００６７】表1から明らかな様に、Ｎ2量が５ａｔ％〜
２５ａｔ％含有したＭＩＭパネルはコントラストが高く
なったことが分る。
２５ａｔ％含有したＭＩＭパネルはコントラストが高く
なったことが分る。
【００６８】（実施例７）コーニング社製７０５９Ｂａ
ホウケイ酸ガラスにＮをそれぞれ０ａｔ％、３ａｔ％、
５ａｔ％、１０ａｔ％、２０ａｔ％、３０ａｔ％、４０
ａｔ％、５０ａｔ％、５５ａｔ％、６０ａｔ％を含有す
るＴａターゲットを用い、スパッタリングした。Ａｒガ
ス圧は２×１０-2Ｔｏｒｒ、基板加熱は１８０℃、スパ
ッタパワーは１．５ｋＷで実施した。この下電極になる
Ｔａ膜をＸ線回析により結晶構造を調査 した。
ホウケイ酸ガラスにＮをそれぞれ０ａｔ％、３ａｔ％、
５ａｔ％、１０ａｔ％、２０ａｔ％、３０ａｔ％、４０
ａｔ％、５０ａｔ％、５５ａｔ％、６０ａｔ％を含有す
るＴａターゲットを用い、スパッタリングした。Ａｒガ
ス圧は２×１０-2Ｔｏｒｒ、基板加熱は１８０℃、スパ
ッタパワーは１．５ｋＷで実施した。この下電極になる
Ｔａ膜をＸ線回析により結晶構造を調査 した。
【００６９】その結果を表２に示す。
【００７０】
【表２】
【００７１】表２に示す如く、Ｔａターゲット中のＮが
１０ａｔ％〜５０ａｔ％の場合には結晶構造が安定して
いることが分る。
１０ａｔ％〜５０ａｔ％の場合には結晶構造が安定して
いることが分る。
【００７２】次に、該Ｔａ膜を従来から知られているフ
ォトリソグラフィー・エッチングにより所定の寸法に形
成し、１％クエン酸溶液で陽極酸化した。これらは０ａ
ｔ％ＮのＴａターゲットから作成したものを除き、ＸＰ
Ｓ分析により、インシュレーターがＴａの酸チッ化物を
含んでいることを確認した。厚さはＩＭＡでエッチング
しながら０のピークを追っていき、約６００Åであるこ
とを確認した。
ォトリソグラフィー・エッチングにより所定の寸法に形
成し、１％クエン酸溶液で陽極酸化した。これらは０ａ
ｔ％ＮのＴａターゲットから作成したものを除き、ＸＰ
Ｓ分析により、インシュレーターがＴａの酸チッ化物を
含んでいることを確認した。厚さはＩＭＡでエッチング
しながら０のピークを追っていき、約６００Åであるこ
とを確認した。
【００７３】次に、従来と同様、Ｃｒをスパッタし、フ
ォトリソグラフィー・エッチングにより所定の寸法に形
成し、さらに画素電極としてＩＴＯを形成した。そし
て、キャパシタンスをＬＣＲメータを用いて測定した。
また、上述のＴａ膜の比抵抗を四端子測定法にて測定し
た結果を表３に示す。
ォトリソグラフィー・エッチングにより所定の寸法に形
成し、さらに画素電極としてＩＴＯを形成した。そし
て、キャパシタンスをＬＣＲメータを用いて測定した。
また、上述のＴａ膜の比抵抗を四端子測定法にて測定し
た結果を表３に示す。
【００７４】
【表３】
【００７５】この時のＭＩＭ素子寸法は５μｍ×４μ
ｍ、インシュレーター厚さは６００Åである。
ｍ、インシュレーター厚さは６００Åである。
【００７６】本基板を用い、液晶パネル完成体とした。
比較として、マスフローにてＮ２とＡｒの分圧をコント
ロールしたＡｒ＋Ｎ２雰囲気中でＴａをスパッタし、陽
極酸化して得たＭＩＭパネルの画質を調べた。
比較として、マスフローにてＮ２とＡｒの分圧をコント
ロールしたＡｒ＋Ｎ２雰囲気中でＴａをスパッタし、陽
極酸化して得たＭＩＭパネルの画質を調べた。
【００７７】まず、Ｎが０〜３ａｔ％のパネルは、コン
トラスト比が１：３０であり、Ｎが５ａｔ％〜５０ａｔ
％を含有するＴａターゲットを用いたものは、それぞれ
１：５０、１：７０、１：７５、１：８０、１：９０、
１：９５であった。Ｎを５５ａｔ％、６０ａｔ％含有す
るＴａターゲットを用いたものは、コントラストが１：
８０、及び、１：５０であった。さらに、Ａｒ＋Ｎ2中
でのＴａスパッタのパネルは、コントラストが１：１０
０であったが、画面全体ではムラ・シミが生じていた。
つまり、素子特性のバラツキがあり、一様な素子状態に
なっていなかったものと推測される。
トラスト比が１：３０であり、Ｎが５ａｔ％〜５０ａｔ
％を含有するＴａターゲットを用いたものは、それぞれ
１：５０、１：７０、１：７５、１：８０、１：９０、
１：９５であった。Ｎを５５ａｔ％、６０ａｔ％含有す
るＴａターゲットを用いたものは、コントラストが１：
８０、及び、１：５０であった。さらに、Ａｒ＋Ｎ2中
でのＴａスパッタのパネルは、コントラストが１：１０
０であったが、画面全体ではムラ・シミが生じていた。
つまり、素子特性のバラツキがあり、一様な素子状態に
なっていなかったものと推測される。
【００７８】また、Ｎを５５ａｔ％、６０ａｔ％含有し
たＴａターゲットを用いたパネルは、 外部電源の接続
端子からの距離が近いところと遠いところでの画質の差
があり、ムラを生じていた。これは、比抵抗３０μΩ・
ｃｍ以上と高く、遠いところの画素には電圧降下により
充分な電圧がかからなかったためであると推測される。
たＴａターゲットを用いたパネルは、 外部電源の接続
端子からの距離が近いところと遠いところでの画質の差
があり、ムラを生じていた。これは、比抵抗３０μΩ・
ｃｍ以上と高く、遠いところの画素には電圧降下により
充分な電圧がかからなかったためであると推測される。
【００７９】（実施例８）コーニング社製７０５９Ｂａ
ホウケイ酸ガラスを８０℃の熱硫酸で洗浄し、さらに水
洗した。この基板（数量８０枚）にスパッタリング装置
を用い、Ａｒガス圧１．８×１０-2Ｔｏｒｒ＋Ｎ2ガス
圧２×１０-3ＴｏｒｒでＴａ膜スパッタした。厚みは５
００Åとした。Ｘ線回析で確認したところ、ＴａＮ，Ｔ
ａ2Ｎ等が確認された。
ホウケイ酸ガラスを８０℃の熱硫酸で洗浄し、さらに水
洗した。この基板（数量８０枚）にスパッタリング装置
を用い、Ａｒガス圧１．８×１０-2Ｔｏｒｒ＋Ｎ2ガス
圧２×１０-3ＴｏｒｒでＴａ膜スパッタした。厚みは５
００Åとした。Ｘ線回析で確認したところ、ＴａＮ，Ｔ
ａ2Ｎ等が確認された。
【００８０】次に、４３０℃×４時間、大気中にて熱酸
化した。炉より取り出したガラス基板は透明になってお
り、透過率は９０％であり、全く問題ない透明度を有し
ている。光電子分析装置（ＸＰＳ）で分析したところ、
Ｏ，Ｎ，Ｔａが検出され、Ｔａの酸チッ化膜が形成され
たことを確認した。
化した。炉より取り出したガラス基板は透明になってお
り、透過率は９０％であり、全く問題ない透明度を有し
ている。光電子分析装置（ＸＰＳ）で分析したところ、
Ｏ，Ｎ，Ｔａが検出され、Ｔａの酸チッ化膜が形成され
たことを確認した。
【００８１】次に、下電極用のＴａをＮ2を含む雰囲気
中でスパッタリングし、フォトリソグラフィー・エッチ
ングで所定の寸法に加工する。エッチングは徳田製作所
のＣＤＥ装置（ドライエッチング装置）を用い、ＣＦ4
６０％＋Ｏ2４０％の分圧にしたガスを、流量３５０Ｓ
ＣＣＭにコントロールし、実施した。
中でスパッタリングし、フォトリソグラフィー・エッチ
ングで所定の寸法に加工する。エッチングは徳田製作所
のＣＤＥ装置（ドライエッチング装置）を用い、ＣＦ4
６０％＋Ｏ2４０％の分圧にしたガスを、流量３５０Ｓ
ＣＣＭにコントロールし、実施した。
【００８２】エッチングした基板を上述のＸＰＳで面内
のＮ及びＴａの分布を確認したところ、一様に下地膜形
成時と同様のＮ，Ｔａが確認され、下地膜のＴａ酸チッ
化膜が全て残っていることが分った。Ｎが添加されない
Ｔａ酸化膜の下地膜では、Ｔａが一様には確認されな
く、下地の残っている箇所と下地がなくなっている箇所
が存在していた。
のＮ及びＴａの分布を確認したところ、一様に下地膜形
成時と同様のＮ，Ｔａが確認され、下地膜のＴａ酸チッ
化膜が全て残っていることが分った。Ｎが添加されない
Ｔａ酸化膜の下地膜では、Ｔａが一様には確認されな
く、下地の残っている箇所と下地がなくなっている箇所
が存在していた。
【００８３】次に、パターニングしたＴａを１％クエン
酸を用い、陽極酸化法によるＭＩＭのインシュレータで
ある絶縁膜を作成した。酸化膜の厚みはエリプソメータ
ーで測定したところ約５００Åであった。
酸を用い、陽極酸化法によるＭＩＭのインシュレータで
ある絶縁膜を作成した。酸化膜の厚みはエリプソメータ
ーで測定したところ約５００Åであった。
【００８４】次に、従来と同様にＣｒ膜をスパッタし
た。厚みは１５００Åとした。このＣｒを所定の寸法に
レジストでバターニングし、諸星インク製ＭＰＭ−Ｅ３
０を用いてエッチングした。次に、画素電極のＩＴＯを
スパックタリングで形成し、フォトリソグラフィーを用
いて硝酸２０％、塩酸２０％の水溶液で所定の寸法にエ
ッチングした。
た。厚みは１５００Åとした。このＣｒを所定の寸法に
レジストでバターニングし、諸星インク製ＭＰＭ−Ｅ３
０を用いてエッチングした。次に、画素電極のＩＴＯを
スパックタリングで形成し、フォトリソグラフィーを用
いて硝酸２０％、塩酸２０％の水溶液で所定の寸法にエ
ッチングした。
【００８５】本実施例のＭＩＭ素子部の電流−電圧特性
を測定したところ、β値（６Ｖ〜８Ｖ間での電流値の傾
き）は基板間で４．２〜４．５のバラツキ内におさまっ
ていた。
を測定したところ、β値（６Ｖ〜８Ｖ間での電流値の傾
き）は基板間で４．２〜４．５のバラツキ内におさまっ
ていた。
【００８６】また、Ｃｒのテーパー部での切れ断線は、
一箇所もなく、Ｃｒ切れでの歩留り落ちはなかった。
一箇所もなく、Ｃｒ切れでの歩留り落ちはなかった。
【００８７】（実施例９）コーニング社製７０５９Ｂａ
ホウケイ酸ガラスを８０℃の熱硫酸で洗浄した。この基
板をスパッタリング装置を使用して、１５％Ｎ2−Ａｒ
雰囲気中でＴａ膜をスパッタ形成した。このＴａ膜をＸ
線回折したところ、Ｔａ（α構造）、及び、Ｔａ２Ｎか
らなっていた。通常のＴａ膜はβ構造のＴａである。比
抵抗を測定したところ、本発明による下電極は２．２×
１０-4Ω・ｃｍ、β構造の下部電極は２．１×１０-4Ω
・ｃｍであった。本発明の比低抗は、Ｎが添加されない
ものとほぼ同一であることが分る。
ホウケイ酸ガラスを８０℃の熱硫酸で洗浄した。この基
板をスパッタリング装置を使用して、１５％Ｎ2−Ａｒ
雰囲気中でＴａ膜をスパッタ形成した。このＴａ膜をＸ
線回折したところ、Ｔａ（α構造）、及び、Ｔａ２Ｎか
らなっていた。通常のＴａ膜はβ構造のＴａである。比
抵抗を測定したところ、本発明による下電極は２．２×
１０-4Ω・ｃｍ、β構造の下部電極は２．１×１０-4Ω
・ｃｍであった。本発明の比低抗は、Ｎが添加されない
ものとほぼ同一であることが分る。
【００８８】次に、Ｔａを所定の寸法にフォトリソグラ
フィー・エッチング技術を使いパターニングした。Nが
添加されたＴａは、ＣＦ4６０％＋Ｏ2４０％の混合ガス
で何ら問題なくエッチングすることが可能であった。
フィー・エッチング技術を使いパターニングした。Nが
添加されたＴａは、ＣＦ4６０％＋Ｏ2４０％の混合ガス
で何ら問題なくエッチングすることが可能であった。
【００８９】次に、１％クエン酸を用い、陽極酸化法に
て酸化膜（インシュレーター）を形成した。この酸化膜
は、正確にはＮが存在しているため、ＴａのＮ添加酸化
膜である。アモルファス状態のため、Ｘ線回折では構造
が確認出来なかったが、ＸＰＳ分析により、酸チッ化物
を示すBinding Energy ピークを確認した。その他に、
ＴａＯ、及び、ＴａＮのピークも存在していた。
て酸化膜（インシュレーター）を形成した。この酸化膜
は、正確にはＮが存在しているため、ＴａのＮ添加酸化
膜である。アモルファス状態のため、Ｘ線回折では構造
が確認出来なかったが、ＸＰＳ分析により、酸チッ化物
を示すBinding Energy ピークを確認した。その他に、
ＴａＯ、及び、ＴａＮのピークも存在していた。
【００９０】次に、Ｃｒをスパッタリングした。厚みは
１５００Åとした。周知のフォトリソグラフィーを用
い、エッチングでＣｒを所定の寸法にパターニングし
た。さら に、画素電極としてＩＴＯをスパッタリング
で形成し、フォトリソグラフィーで所定の寸法にパター
ニングした。厚みは１０００Åとした。
１５００Åとした。周知のフォトリソグラフィーを用
い、エッチングでＣｒを所定の寸法にパターニングし
た。さら に、画素電極としてＩＴＯをスパッタリング
で形成し、フォトリソグラフィーで所定の寸法にパター
ニングした。厚みは１０００Åとした。
【００９１】本実施例のＭＩＭ素子のキャパシタンスを
任意の箇所の１００点を、ＬＣＲメータを用いて測定し
た。この時の素子の面積は、５μｍ×４μｍである。Ｔ
ａ酸チッツ化物の厚みは、エリプソメーターにより６０
０Åであることを確認した。
任意の箇所の１００点を、ＬＣＲメータを用いて測定し
た。この時の素子の面積は、５μｍ×４μｍである。Ｔ
ａ酸チッツ化物の厚みは、エリプソメーターにより６０
０Åであることを確認した。
【００９２】その結果、キャパシタンスは２．７ｎＦ／
ｍｍ2となっており、従来のＭＩＭは３．８ｎＦ／ｍｍ2
であることから、約２／３に減少していることが分る。
ｍｍ2となっており、従来のＭＩＭは３．８ｎＦ／ｍｍ2
であることから、約２／３に減少していることが分る。
【００９３】本パネルを用い、ポジ表示パネルを組み立
てて画質を確認した。コントラスト比を確認したとこ
ろ、１：１００となっており、従来の１：６０より格段
にコントラストが向上していた。更に、下電極へのＮ添
加量を変えたところ、インシュレーターの構造がＴａ酸
チッ化物のみとなり、その時の素子特性βは５と非常に
高く、かつパネルコントラストも１５０：１であった。
てて画質を確認した。コントラスト比を確認したとこ
ろ、１：１００となっており、従来の１：６０より格段
にコントラストが向上していた。更に、下電極へのＮ添
加量を変えたところ、インシュレーターの構造がＴａ酸
チッ化物のみとなり、その時の素子特性βは５と非常に
高く、かつパネルコントラストも１５０：１であった。
【００９４】また、下電極がＴａチッ化物（Ｔａ2Ｎ）
のみのパネルも作成し、画質を調べた。このパネルは、
外部電源の接続端子からの距離が近いところと遠いとこ
ろでの画質の差があり、ムラが生じていた。
のみのパネルも作成し、画質を調べた。このパネルは、
外部電源の接続端子からの距離が近いところと遠いとこ
ろでの画質の差があり、ムラが生じていた。
【００９５】（実施例１０）コーニング社製７０５９Ｂ
ａホウケイ酸ガラスを８０℃の熱硫酸で洗浄した。この
基板上に、スパッタリング装置を使用してＡｒガス圧
１．５×１０-2Ｔｏｒｒ、パワー１．５ｋＷでＴａ膜を
２８０Å形成した。
ａホウケイ酸ガラスを８０℃の熱硫酸で洗浄した。この
基板上に、スパッタリング装置を使用してＡｒガス圧
１．５×１０-2Ｔｏｒｒ、パワー１．５ｋＷでＴａ膜を
２８０Å形成した。
【００９６】次に、Ｔａを所定の寸法に周知のフォトリ
ソグラフィ・エッチング技術を使いてパターニングし
た。素子部の寸法は５μmとした。
ソグラフィ・エッチング技術を使いてパターニングし
た。素子部の寸法は５μmとした。
【００９７】次に、１％クエン酸を用い、陽極酸化法に
て酸化膜を形成した。初期電圧は３２Ｖとした。この酸
化膜の厚みはエリプソメータで確認したところ５００Å
のであった。
て酸化膜を形成した。初期電圧は３２Ｖとした。この酸
化膜の厚みはエリプソメータで確認したところ５００Å
のであった。
【００９８】次に、このようにして陽極酸化を施した基
板を、プラズマエッチング装置（日電アネルバ製ＤＥＭ
４５１）に装入し、Ｎ２ガスを２×１０-2Ｔｏｒｒのガ
ス圧でプラズマ処理を実施した。パワーはＲＦで５００
Ｗとした。該基板を光電子分析装置を用いて分析したと
ころ、ＴａＯ、及び、ＴａＮのピークとＴａ酸チッ化物
のピークが確認され、この膜がＮ添加Ｔａ酸化膜となっ
ていることが証明された。
板を、プラズマエッチング装置（日電アネルバ製ＤＥＭ
４５１）に装入し、Ｎ２ガスを２×１０-2Ｔｏｒｒのガ
ス圧でプラズマ処理を実施した。パワーはＲＦで５００
Ｗとした。該基板を光電子分析装置を用いて分析したと
ころ、ＴａＯ、及び、ＴａＮのピークとＴａ酸チッ化物
のピークが確認され、この膜がＮ添加Ｔａ酸化膜となっ
ていることが証明された。
【００９９】次に、Ｃｒをスパッタリングした。Ａｒ圧
は２×１０-2Ｔｏｒｒ、パワーは２ｋＷとした。厚みは
１５００Åとした。周知のフォトリソグラフィーを用
い、エッチングでＣｒを所定の寸法（ＭＩＭの箇所の寸
法は４μm）にパターニングした。さらに、画素電極と
して、ＩＴＯをスパッタリングで形成し、フォトリソグ
ラフィーで所定の寸法にパターニングした。厚みは１０
００Åとした。
は２×１０-2Ｔｏｒｒ、パワーは２ｋＷとした。厚みは
１５００Åとした。周知のフォトリソグラフィーを用
い、エッチングでＣｒを所定の寸法（ＭＩＭの箇所の寸
法は４μm）にパターニングした。さらに、画素電極と
して、ＩＴＯをスパッタリングで形成し、フォトリソグ
ラフィーで所定の寸法にパターニングした。厚みは１０
００Åとした。
【０１００】このＭＩＭ素子基板の任意の１００箇所の
電流−電圧特性を確認したところ、電圧１０Ｖの印加電
圧で流れる電流は２×１０-10Ａから３．５×１０-10Ａ
となっていた。通常のＴａをマスフローメーターにてそ
れぞれ流量管理したＡｒガス＋Ｎ2ガス中でスパッタリ
ングし、陽極酸化法にて作成した素子の電流−電圧特性
が５×１０-9Ａから１×１０-11Ａとばらついていたの
と比較し、本実施例の素子のばらつきは非常に小さいこ
とが分る。更に、β値が非常に高く良好であった（β＝
９）。ただ、Ｉ−Ｖ特性の極性差が存在していたため２
つのＭＩＭ素子を直列に接続し、極性差をキャンセルさ
せた。
電流−電圧特性を確認したところ、電圧１０Ｖの印加電
圧で流れる電流は２×１０-10Ａから３．５×１０-10Ａ
となっていた。通常のＴａをマスフローメーターにてそ
れぞれ流量管理したＡｒガス＋Ｎ2ガス中でスパッタリ
ングし、陽極酸化法にて作成した素子の電流−電圧特性
が５×１０-9Ａから１×１０-11Ａとばらついていたの
と比較し、本実施例の素子のばらつきは非常に小さいこ
とが分る。更に、β値が非常に高く良好であった（β＝
９）。ただ、Ｉ−Ｖ特性の極性差が存在していたため２
つのＭＩＭ素子を直列に接続し、極性差をキャンセルさ
せた。
【０１０１】また、素子のキャパシタンスも２．５〜
２．７ｎＦ／ｍｍ2となっており、マスフロー管理のＡ
ｒ＋Ｎ2ガスを用い、陽極酸化法にて得た酸チッ化物の
キャパシタンスが１．７〜３．７ｎＦ／ｍｍ2のバラツ
キを持っていることを考えると、素子特性が安定してい
ることが分る。
２．７ｎＦ／ｍｍ2となっており、マスフロー管理のＡ
ｒ＋Ｎ2ガスを用い、陽極酸化法にて得た酸チッ化物の
キャパシタンスが１．７〜３．７ｎＦ／ｍｍ2のバラツ
キを持っていることを考えると、素子特性が安定してい
ることが分る。
【０１０２】該パネルを用い、パネルを組み立て、画質
を確認したところ、いわゆる画質のシミ、ムラがなく、
鮮明な画質となった。また、下電極をＡｒとＮ2ガスで
スパッタしたパネルは、外部電源の接続端子からの距離
が近いところと遠いところでの画質の差があり、ムラに
なっていたことと比較して、本実施例の有効性が確認で
きる。ただ、大型基板（たとえば３００ｍｍ2）ではプ
ラズマ密度のバラツキによるものと思われる素子特性の
バラツキが発生した。
を確認したところ、いわゆる画質のシミ、ムラがなく、
鮮明な画質となった。また、下電極をＡｒとＮ2ガスで
スパッタしたパネルは、外部電源の接続端子からの距離
が近いところと遠いところでの画質の差があり、ムラに
なっていたことと比較して、本実施例の有効性が確認で
きる。ただ、大型基板（たとえば３００ｍｍ2）ではプ
ラズマ密度のバラツキによるものと思われる素子特性の
バラツキが発生した。
【０１０３】
【発明の効果】以上述べた様に、基板上に設けられた複
数の行電極と前記基板と対向する対向基板上に、前記行
電極と交差して配置された複数の列電極が備えられ、前
記両電極の交差部のマトリックス状に形成された画素部
にスイッチング用非線形抵抗素子を配し、前記基板間に
封入された液晶を電気的に駆動させて表示するアクティ
ブマトリックス型液晶表示装置において、前記非線形抵
抗素子にＭＩＭ（メタル・インシュレーター・メタル）
の２端子素子を用い、前記インシュレーターの比誘電率
εがＴａＯx（但しｘは任意の数値を示す）の比誘電率
未満であり、前記対向基板の有する静電容量ＣCF、画素
部の液晶の静電容量ＣLC、ＭＩＭ素子の静電容量ＣＭＩ
Ｍが、 ＣCF×ＣLC／〔（ＣCF＋ＣLC）×ＣMIM〕＞２ であることにより、また、前記アクティブマトリックス
型液晶表示装置の製造方法において、前記基板上にＴａ
膜をチッ素を含む雰囲気中でリアクティブスパッタした
のち、前記Ｔａ膜を酸化して下地絶縁膜を形成する第１
の工程と、前記下地絶縁膜上にＴａ膜とチッ素を含む雰
囲気中でリアクティブスパッタする第２の工程と、前記
第２の工程で形成されたＴａ膜をパターンエッチングし
て下電極とする第３の工程と、前記パターンエッチング
したＴａ膜を酸化して絶縁膜（インシュレーター）とす
る第４の工程と、前記第４の工程で形成された絶縁膜上
にＣｒを成膜する第５の工程と、前記第５の工程で成膜
されたＣｒをパターンエッチングして上電極とし、ＭＩ
Ｍ素子を形成する第６の工程と、前記第６の工程を経た
のち、ＩＴＯを成膜する第７の工程と、前記ＩＴＯをエ
ッチングして画素電極とする第８の工程を有することに
より、従来ＴＦＴ液晶ディスプレイより劣っていたＭＩ
Ｍディスプレイの画質を大幅にアップさせ、ＴＦＴと同
等、もしくはそれ以上にまでさせることができた。ま
た、画素分割の冗長設計で製造歩留りを大幅にアップさ
せ、最近ＴＦＴと製造コストに大差なかったのを再び拡
大させ、 ２端子素子本来の製造歩留りを達成すること
ができた。また、従来不可能とされていた１インチ程度
の小型ディスプレイの製造をも可能となった。更に、下
電極の結晶構造を制御することにより、６０μΩ・ｃｍ
の低抵抗を実現し、２０インチ以上の大型ディスプレイ
の可能性を拡大させた。本来、ＭＩＭは大型ディスプレ
イに適していると考えられていたが、冗長設計や配線の
抵抗化、インシュレーターの膜質のタイムリーなスパッ
タ条件へのフィードバック等の達成により初めて可能と
なった。
数の行電極と前記基板と対向する対向基板上に、前記行
電極と交差して配置された複数の列電極が備えられ、前
記両電極の交差部のマトリックス状に形成された画素部
にスイッチング用非線形抵抗素子を配し、前記基板間に
封入された液晶を電気的に駆動させて表示するアクティ
ブマトリックス型液晶表示装置において、前記非線形抵
抗素子にＭＩＭ（メタル・インシュレーター・メタル）
の２端子素子を用い、前記インシュレーターの比誘電率
εがＴａＯx（但しｘは任意の数値を示す）の比誘電率
未満であり、前記対向基板の有する静電容量ＣCF、画素
部の液晶の静電容量ＣLC、ＭＩＭ素子の静電容量ＣＭＩ
Ｍが、 ＣCF×ＣLC／〔（ＣCF＋ＣLC）×ＣMIM〕＞２ であることにより、また、前記アクティブマトリックス
型液晶表示装置の製造方法において、前記基板上にＴａ
膜をチッ素を含む雰囲気中でリアクティブスパッタした
のち、前記Ｔａ膜を酸化して下地絶縁膜を形成する第１
の工程と、前記下地絶縁膜上にＴａ膜とチッ素を含む雰
囲気中でリアクティブスパッタする第２の工程と、前記
第２の工程で形成されたＴａ膜をパターンエッチングし
て下電極とする第３の工程と、前記パターンエッチング
したＴａ膜を酸化して絶縁膜（インシュレーター）とす
る第４の工程と、前記第４の工程で形成された絶縁膜上
にＣｒを成膜する第５の工程と、前記第５の工程で成膜
されたＣｒをパターンエッチングして上電極とし、ＭＩ
Ｍ素子を形成する第６の工程と、前記第６の工程を経た
のち、ＩＴＯを成膜する第７の工程と、前記ＩＴＯをエ
ッチングして画素電極とする第８の工程を有することに
より、従来ＴＦＴ液晶ディスプレイより劣っていたＭＩ
Ｍディスプレイの画質を大幅にアップさせ、ＴＦＴと同
等、もしくはそれ以上にまでさせることができた。ま
た、画素分割の冗長設計で製造歩留りを大幅にアップさ
せ、最近ＴＦＴと製造コストに大差なかったのを再び拡
大させ、 ２端子素子本来の製造歩留りを達成すること
ができた。また、従来不可能とされていた１インチ程度
の小型ディスプレイの製造をも可能となった。更に、下
電極の結晶構造を制御することにより、６０μΩ・ｃｍ
の低抵抗を実現し、２０インチ以上の大型ディスプレイ
の可能性を拡大させた。本来、ＭＩＭは大型ディスプレ
イに適していると考えられていたが、冗長設計や配線の
抵抗化、インシュレーターの膜質のタイムリーなスパッ
タ条件へのフィードバック等の達成により初めて可能と
なった。
【図１】 本発明の基本製造プロセスを示すプロセス
図、及び、それに対応した基板断面図。
図、及び、それに対応した基板断面図。
【図２】 ＭＩＭ素子の上面図。
【図３】 図２のＡ−Ａ’断面図。
【図４】 液晶静電容量と素子容量の比とパネルコント
ラストとの関係図、及び、容量比に対応した下電極Ｔａ
の結晶構造と比抵抗を示す図。
ラストとの関係図、及び、容量比に対応した下電極Ｔａ
の結晶構造と比抵抗を示す図。
【図５】 インシュレーターの比誘電率εとコントラス
トの温度特性との関係を示す図。
トの温度特性との関係を示す図。
【図６】 素子β値の温度特性とインシュレーターの比
誘電率εとの関係を示す図。
誘電率εとの関係を示す図。
【図７】 ３Ｖ印加時の素子抵抗の温度特性とインシュ
レーターの比誘電率εとの関係を示す図。
レーターの比誘電率εとの関係を示す図。
【図８】 電極上付けカラーフィルターを用いたパネル
構造図。
構造図。
【図９】 電極下付けカラーフィルターを用いたパネル
構成図。
構成図。
【図１０】 各種インシュレーターヘのN添加方法と比
誘電率εの安定性との関係を示す図であり、（１）は任
意の濃度に調整されたＡｒ−Ｎ2混合ガスを使用したも
の、（２）はN添加Ｔａターゲットを使用したもの、
（３）はマスフローメーターにてＡｒとＮ2とを別々に
スパッタチャンバー内に導入したものである。
誘電率εの安定性との関係を示す図であり、（１）は任
意の濃度に調整されたＡｒ−Ｎ2混合ガスを使用したも
の、（２）はN添加Ｔａターゲットを使用したもの、
（３）はマスフローメーターにてＡｒとＮ2とを別々に
スパッタチャンバー内に導入したものである。
【図１１】 インシュレーターヘのＳｉ添加量と比誘電
率εとの関係を示す図。
率εとの関係を示す図。
【図１２】 下地絶縁膜ＴａＯxへのＮ添加量と下地絶
縁膜のエッチングレート、及び、素子特性を示す図であ
り、（１）はリアクティブスパッタにより形成した下
地、（２）は熱酸化により形成した下地を示す。
縁膜のエッチングレート、及び、素子特性を示す図であ
り、（１）はリアクティブスパッタにより形成した下
地、（２）は熱酸化により形成した下地を示す。
【図１３】 安定した素子特性と不安定な素子特性を示
す図。
す図。
【図１４】 液晶パネルセル内の水分濃度と素子のＩ−
Ｖ特性を示す図。
Ｖ特性を示す図。
【図１５】 ＴａＯx膜中のＮ濃度とＴａＯx膜屈折率、
ＴａＯx膜反射率の関係を示す図。
ＴａＯx膜反射率の関係を示す図。
【図１６】 素子容量を通常素子の１／２とし、画素分
割の冗長設計を行なった例を示すＭＩＭ上面図。
割の冗長設計を行なった例を示すＭＩＭ上面図。
１ ・・・ 基板 ２ ・・・ 下地絶縁膜 ３ ・・・ 下電極 ４ ・・・ インシュレーター ５ ・・・ 上電極 ６ ・・・ 画素電極 ６’・・・ 従来の画素電極形状 ６”・・・ 分割画素 ７ ・・・ ＭＩＭ素子 ８ ・・・ カラーフィルター層 ９ ・・・ 平坦化用中間膜 １０・・・ ＩＴＯ透明電極 １１・・・ 液晶
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年１２月９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】アクティブマトリックス基板の製造方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は導電層・絶縁層・導
電層構造の２端子素子（ＭＩＭ）を用いた液晶表示装置
に関する。
電層構造の２端子素子（ＭＩＭ）を用いた液晶表示装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在液晶ディスプレイの画像表示方法に
は大別して単純マトリクス方式とアクティブマトリック
ス方式がある。単純マトリックス方式は互いにその方向
が直角をなすように設けられた２組の帯状電極群間に液
晶をはさんだもので、これらの帯状電極にそれぞれ駆動
回路が接続される。この方式は構造が簡単なため低価格
のシステムが実現できるがクロストークによりコントラ
ストが低いという問題がある。これに比較してアクティ
ブマトリックス方式は各画素ごとにスイッチを設け電圧
を保持するもので時分割駆動しても選択時の電圧を維持
できるので表示容量を増やせ、コントラストなど画質に
関する特性が良い半面、構造が複雑で製造コストが高い
ことが欠点である。たとえばＴＦＴ（Thin Film Transi
stor）は５枚以上のフォトマスクを使って５〜６層の薄
膜を重ねるため、歩留りを上げることが難しい。そこ
で、アクティブ素子のなかでも歩留りが上げられる、低
製造コストの２端子素子が注目されている。代表的な２
端子素子はＭＩＭ（メタル・インシュレーター・メタ
ル）である。その一般的な材料、構造を図２、図３に示
す。それぞれ素子上面図、素子断面図である。従来、素
子絶縁膜には下電極を陽極酸化したＴａＯxを用いてい
たが、その比誘電率が３０程度であるため、一般的な素
子大きさ５μｍ×４μm、陽極酸化膜厚が６００Åの条
件では素子キャパシタンスが０．１ｐＦにもなってしま
い、１画素分の液晶キャパシタンスの１／２以上と大き
なものとなっていた。
は大別して単純マトリクス方式とアクティブマトリック
ス方式がある。単純マトリックス方式は互いにその方向
が直角をなすように設けられた２組の帯状電極群間に液
晶をはさんだもので、これらの帯状電極にそれぞれ駆動
回路が接続される。この方式は構造が簡単なため低価格
のシステムが実現できるがクロストークによりコントラ
ストが低いという問題がある。これに比較してアクティ
ブマトリックス方式は各画素ごとにスイッチを設け電圧
を保持するもので時分割駆動しても選択時の電圧を維持
できるので表示容量を増やせ、コントラストなど画質に
関する特性が良い半面、構造が複雑で製造コストが高い
ことが欠点である。たとえばＴＦＴ（Thin Film Transi
stor）は５枚以上のフォトマスクを使って５〜６層の薄
膜を重ねるため、歩留りを上げることが難しい。そこ
で、アクティブ素子のなかでも歩留りが上げられる、低
製造コストの２端子素子が注目されている。代表的な２
端子素子はＭＩＭ（メタル・インシュレーター・メタ
ル）である。その一般的な材料、構造を図２、図３に示
す。それぞれ素子上面図、素子断面図である。従来、素
子絶縁膜には下電極を陽極酸化したＴａＯxを用いてい
たが、その比誘電率が３０程度であるため、一般的な素
子大きさ５μｍ×４μm、陽極酸化膜厚が６００Åの条
件では素子キャパシタンスが０．１ｐＦにもなってしま
い、１画素分の液晶キャパシタンスの１／２以上と大き
なものとなっていた。
【０００３】しかし、これでは液晶パネルに電圧を印加
した際、液晶と素子の容量比が２以下（通常１．６程
度）であるためＭＩＭ素子に十分に電圧がかからず、ス
イッチング特性が悪くなるという問題点を有していた。
この問題点を解決する検討も以下のように実施されてき
た。
した際、液晶と素子の容量比が２以下（通常１．６程
度）であるためＭＩＭ素子に十分に電圧がかからず、ス
イッチング特性が悪くなるという問題点を有していた。
この問題点を解決する検討も以下のように実施されてき
た。
【０００４】素子の更なる微細化検討：例えば３μm
×３μm素子の検討。
×３μm素子の検討。
【０００５】絶縁膜厚の増大検討：例えば陽極酸化絶
縁膜を１０００Åとする検討。
縁膜を１０００Åとする検討。
【０００６】しかし、については、素子基板の製造歩
留りが極端に低下してしまった。また、は、素子容量
を低下させることはできたが素子の電流−電圧特性（Ｉ
−Ｖ特性）の非直線係数（β値）が悪くなり効果として
は小さかった。
留りが極端に低下してしまった。また、は、素子容量
を低下させることはできたが素子の電流−電圧特性（Ｉ
−Ｖ特性）の非直線係数（β値）が悪くなり効果として
は小さかった。
【０００７】また、従来、素子のＩ−Ｖ特性の非直線係
数（β値）は常温のβでも３．４以下であり、６０℃と
もなれば２．５程度にまで減少してしまう。かつ低電圧
域でのＭＩＭ素子抵抗は低く、常温でＲ（３Ｖ）が１×
１０11Ω程度、６０℃では５×１０9Ω程度と小さかっ
た。
数（β値）は常温のβでも３．４以下であり、６０℃と
もなれば２．５程度にまで減少してしまう。かつ低電圧
域でのＭＩＭ素子抵抗は低く、常温でＲ（３Ｖ）が１×
１０11Ω程度、６０℃では５×１０9Ω程度と小さかっ
た。
【０００８】更に、ごく最近はＴＦＴも画素分割等の冗
長設計をする様になり、製造歩留りが上がってきた。し
かし、ＭＩＭは前述した素子キャパシタンスの理由によ
り画素分割はできずにいる。
長設計をする様になり、製造歩留りが上がってきた。し
かし、ＭＩＭは前述した素子キャパシタンスの理由によ
り画素分割はできずにいる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】以上の様に素子静電容
量、β値、低電圧域での素子抵抗、それらの温度特性に
より、現在まで依然ＭＩＭパネルの表示品質はＴＦＴパ
ネルより劣るという課題を有している。更に、冗長設計
により製造歩留りの上がってきたＴＦＴパネルと製造コ
ストが変わらなくなってきたという課題も有する。
量、β値、低電圧域での素子抵抗、それらの温度特性に
より、現在まで依然ＭＩＭパネルの表示品質はＴＦＴパ
ネルより劣るという課題を有している。更に、冗長設計
により製造歩留りの上がってきたＴＦＴパネルと製造コ
ストが変わらなくなってきたという課題も有する。
【００１０】そこで本発明はこのような課題を解決する
ものであって、その目的とするところは、アクティブマ
トリックス方式の中での２端子素子本来の特徴である低
コスト、高製造歩留りに付け加えてＴＦＴ並み、もしく
はそれ以上の画質を得ることにある。
ものであって、その目的とするところは、アクティブマ
トリックス方式の中での２端子素子本来の特徴である低
コスト、高製造歩留りに付け加えてＴＦＴ並み、もしく
はそれ以上の画質を得ることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に、複
数の行電極と、マトリックス状に形成された画素電極
と、前記行電極及び前記画素電極に電気的に接続された
第１導電層−絶縁層−第２導電層構造の非線形抵抗素子
とが形成されてなるアクティブマトリックス基板の製造
方法において、基板上に、導電性材料により前記第１導
電層を形成する第１の工程と、前記第１導電層上に前記
絶縁層を形成する第２の工程と、前記絶縁層に不純物を
添加する第３の工程と、前記第１導電層の少なくとも一
部と重なり部分を有するように、前記絶縁層上に前記第
２導電層を形成する第４の工程と、を有することを特徴
とする。
数の行電極と、マトリックス状に形成された画素電極
と、前記行電極及び前記画素電極に電気的に接続された
第１導電層−絶縁層−第２導電層構造の非線形抵抗素子
とが形成されてなるアクティブマトリックス基板の製造
方法において、基板上に、導電性材料により前記第１導
電層を形成する第１の工程と、前記第１導電層上に前記
絶縁層を形成する第２の工程と、前記絶縁層に不純物を
添加する第３の工程と、前記第１導電層の少なくとも一
部と重なり部分を有するように、前記絶縁層上に前記第
２導電層を形成する第４の工程と、を有することを特徴
とする。
【００１２】また、本発明は、基板上に、複数の行電極
と、マトリックス状に形成された画素電極と、前記行電
極及び前記画素電極に電気的に接続された第１導電層−
絶縁層−第２導電層構造の非線形抵抗素子とが形成され
てなるアクティブマトリックス基板の製造方法におい
て、基板上に、不純物が添加された導電性材料により前
記第１導電層を形成する第１の工程と、前記第１導電層
の表面を酸化することにより前記絶縁層を形成する第２
の工程と、前記第２導電層の少なくとも一部と重なり部
分を有するように、前記絶縁層上に前記第２導電層を形
成する第３の工程とを有することを特徴とする。
と、マトリックス状に形成された画素電極と、前記行電
極及び前記画素電極に電気的に接続された第１導電層−
絶縁層−第２導電層構造の非線形抵抗素子とが形成され
てなるアクティブマトリックス基板の製造方法におい
て、基板上に、不純物が添加された導電性材料により前
記第１導電層を形成する第１の工程と、前記第１導電層
の表面を酸化することにより前記絶縁層を形成する第２
の工程と、前記第２導電層の少なくとも一部と重なり部
分を有するように、前記絶縁層上に前記第２導電層を形
成する第３の工程とを有することを特徴とする。
【００１３】素子インシュレーター（絶縁層）に添加す
る他元素（不純物）はインシュレーターの比誘電率を下
げ、β値、β値の温度特性、Ｒ（３Ｖ）等の素子特性を
改善できるものであればなんでも良い。ただし、特にそ
の効果の大きいＢｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，
Ｓ，Ｃａ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，
Ｚｎ，Ｓｒ，Ｙ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｂａ，Ｐｂ，Ｌａ，Ｃ
ｅ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔ
ｍ，Ｙｂ，Ｌｕが好ましい。特に、現在、下電極は、Ｃ
Ｆ4＋Ｏ2のケミカルドライエッチングにてパターニング
することができるため、同時にエッチングできるＢｅ，
Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｒが特に好ましい。
る他元素（不純物）はインシュレーターの比誘電率を下
げ、β値、β値の温度特性、Ｒ（３Ｖ）等の素子特性を
改善できるものであればなんでも良い。ただし、特にそ
の効果の大きいＢｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，
Ｓ，Ｃａ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，
Ｚｎ，Ｓｒ，Ｙ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｂａ，Ｐｂ，Ｌａ，Ｃ
ｅ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔ
ｍ，Ｙｂ，Ｌｕが好ましい。特に、現在、下電極は、Ｃ
Ｆ4＋Ｏ2のケミカルドライエッチングにてパターニング
することができるため、同時にエッチングできるＢｅ，
Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｒが特に好ましい。
【００１４】インシュレーターに添加する酸化物、チッ
化物、酸チッ化物は、インシュレーターの比誘電率を下
げ、β値、β値の温度特性、Ｒ（３Ｖ）等の素子特性を
改善するものであれば何でも良い。ただし、特に、その
効果の大きいＢｅ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆ
ｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｓｒ，Ｙ，Ｓｎ，Ｂａ，Ｌａ，
Ｃｅ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔ
ｍ，Ｙｂ，Ｌｕの酸化物、チッ化物、酸チッ化物が好ま
しい。その中でも、特に、同時にケミカルドライエッチ
ングできるＢｅ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｒの酸化物、チ
ッ化物、酸チッ化物が好ましい。
化物、酸チッ化物は、インシュレーターの比誘電率を下
げ、β値、β値の温度特性、Ｒ（３Ｖ）等の素子特性を
改善するものであれば何でも良い。ただし、特に、その
効果の大きいＢｅ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆ
ｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｓｒ，Ｙ，Ｓｎ，Ｂａ，Ｌａ，
Ｃｅ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔ
ｍ，Ｙｂ，Ｌｕの酸化物、チッ化物、酸チッ化物が好ま
しい。その中でも、特に、同時にケミカルドライエッチ
ングできるＢｅ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｒの酸化物、チ
ッ化物、酸チッ化物が好ましい。
【００１５】さらに、本発明は、基板上に、複数の行電
極と、マトリックス状に形成された画素電極と、前記行
電極及び前記画素電極に電気的に接続された第１導電層
−絶縁層−第２導電層構造の非線形抵抗素子とが形成さ
れてなるアクティブマトリックス基板の製造方法におい
て、基板上に、第１の不純物が添加された下地絶縁膜を
形成する第１の工程と、前記下地絶縁膜上に、第２の不
純物が添加された導電性材料により前記第１導電層を形
成する第２の工程と、前記第１導電層の表面を酸化する
ことにより前記第２の不純物が添加された前記絶縁層を
形成する第３の工程と、前記第２導電層の少なくとも一
部と重なり部分を有するように、前記絶縁層上に前記第
２導電層を形成する第４の工程とを有することを特徴と
する。
極と、マトリックス状に形成された画素電極と、前記行
電極及び前記画素電極に電気的に接続された第１導電層
−絶縁層−第２導電層構造の非線形抵抗素子とが形成さ
れてなるアクティブマトリックス基板の製造方法におい
て、基板上に、第１の不純物が添加された下地絶縁膜を
形成する第１の工程と、前記下地絶縁膜上に、第２の不
純物が添加された導電性材料により前記第１導電層を形
成する第２の工程と、前記第１導電層の表面を酸化する
ことにより前記第２の不純物が添加された前記絶縁層を
形成する第３の工程と、前記第２導電層の少なくとも一
部と重なり部分を有するように、前記絶縁層上に前記第
２導電層を形成する第４の工程とを有することを特徴と
する。
【００１６】下地絶縁膜（図１（ｂ））２は素子の基板
への密着度を向上させ、素子の絶縁破壊電圧を上昇させ
るために用いられる。また、素子インシュレーターに他
元素を添加する場合には、下電極のドライエッチング時
に基板を露出させない効果も重要となる。すなわち、基
板がドライエッチングされるとマイクロクラックが発生
し、水分の吸着が増大し、その結果、素子特性の異常を
ひきおこしやすくなるためである。よって、そのような
効果のある材料であれば何でも良いが、特に効果の大き
いＢｅ，Ｍｇ，Ｓｃ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，
Ｎｉ，Ｃｕ，Ｓｒ，Ｙ，Ｚｎ，Ｍｏ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔ
ａ，Ｗ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，
Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕの酸化物、チッ化
物、酸チッ化物が好ましい。更に、素子上電極形成時、
素子端面部の上電極に切れが生ずることがある。これは
素子端面のテーパーが適当でないためで、下地絶縁膜が
下電極エッチング時にエッチングされなかったり、逆に
エッチングされすぎたりすると同じ現象が生ずる。よっ
て、適度にＣＦ4＋Ｏ2でエッチングされるＢｅ，Ｍｇ，
Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｔａの酸化物、チッ化物、酸チッ化
物が好ましい。
への密着度を向上させ、素子の絶縁破壊電圧を上昇させ
るために用いられる。また、素子インシュレーターに他
元素を添加する場合には、下電極のドライエッチング時
に基板を露出させない効果も重要となる。すなわち、基
板がドライエッチングされるとマイクロクラックが発生
し、水分の吸着が増大し、その結果、素子特性の異常を
ひきおこしやすくなるためである。よって、そのような
効果のある材料であれば何でも良いが、特に効果の大き
いＢｅ，Ｍｇ，Ｓｃ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，
Ｎｉ，Ｃｕ，Ｓｒ，Ｙ，Ｚｎ，Ｍｏ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔ
ａ，Ｗ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，
Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕの酸化物、チッ化
物、酸チッ化物が好ましい。更に、素子上電極形成時、
素子端面部の上電極に切れが生ずることがある。これは
素子端面のテーパーが適当でないためで、下地絶縁膜が
下電極エッチング時にエッチングされなかったり、逆に
エッチングされすぎたりすると同じ現象が生ずる。よっ
て、適度にＣＦ4＋Ｏ2でエッチングされるＢｅ，Ｍｇ，
Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｔａの酸化物、チッ化物、酸チッ化
物が好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】ポジ表示用及びネガ表示用の代表
的なパネル構造をそれぞれ図８、図９に示す。図９の構
成では、液晶に電圧を印加する際、カラーフィルター層
のために電圧降下を起こし、かつカラーフィルター層の
静電容量のため見かけの液晶の静電容量が下がってしま
い、容量比がとれなくなる恐れがある。この理由によ
り、ポジ表示より比較的低電圧駆動で、４０程度のコン
トラストを得られるネガ表示を選択することになる。ネ
ガ表示にすれば、パネル構造は簡単であるものの、ポジ
表示に比較してコントラストが低く、色調が悪いという
欠点を持つ。
的なパネル構造をそれぞれ図８、図９に示す。図９の構
成では、液晶に電圧を印加する際、カラーフィルター層
のために電圧降下を起こし、かつカラーフィルター層の
静電容量のため見かけの液晶の静電容量が下がってしま
い、容量比がとれなくなる恐れがある。この理由によ
り、ポジ表示より比較的低電圧駆動で、４０程度のコン
トラストを得られるネガ表示を選択することになる。ネ
ガ表示にすれば、パネル構造は簡単であるものの、ポジ
表示に比較してコントラストが低く、色調が悪いという
欠点を持つ。
【００１８】一方、ポジ表示は、一般に色調が良く、コ
ントラストも高いが、高いコントラストを得るためには
ネガ表示よりも高い駆動電圧が必要となる。しかし、現
在は、図９の様な効率の悪いパネル構造でポジ表示でき
るようなＩＣが無く、図８の様な電極上付けカラーフィ
ルターを有するパネル構造にせざるを得ない。また、上
記のカラーフィルターを用いてポジ表示を行った場合、
常温においては高い画質が得られるものの、長時間駆動
させると、バックライト等の熱により高温の状態にさら
され、大幅にコントラストが低下するという問題も有し
ていた。しかし、ＣCF×ＣLC／〔（ＣCF＋ＣLC）×Ｃ
MIM〕＞２、かつインシュレーターの比誘電率εをＴａ
Ｏxの比誘電率未満とすることにより、ポジ表示でも、
低温から高温にかけて高いコントラストを得ることがで
きる様になった。また、ネガ表示でも、コントラストの
向上、温度特性の向上の効果が認められている。
ントラストも高いが、高いコントラストを得るためには
ネガ表示よりも高い駆動電圧が必要となる。しかし、現
在は、図９の様な効率の悪いパネル構造でポジ表示でき
るようなＩＣが無く、図８の様な電極上付けカラーフィ
ルターを有するパネル構造にせざるを得ない。また、上
記のカラーフィルターを用いてポジ表示を行った場合、
常温においては高い画質が得られるものの、長時間駆動
させると、バックライト等の熱により高温の状態にさら
され、大幅にコントラストが低下するという問題も有し
ていた。しかし、ＣCF×ＣLC／〔（ＣCF＋ＣLC）×Ｃ
MIM〕＞２、かつインシュレーターの比誘電率εをＴａ
Ｏxの比誘電率未満とすることにより、ポジ表示でも、
低温から高温にかけて高いコントラストを得ることがで
きる様になった。また、ネガ表示でも、コントラストの
向上、温度特性の向上の効果が認められている。
【００１９】以下、本発明をより具体的に説明するため
に、実施例を示す。
に、実施例を示す。
【００２０】（実施例１）本発明のＭＩＭ素子の基本製
造工程を図１を用いて説明する。図１（ａ）は、加工工
程を示すフローチャートであり、図１（ｂ）〜（ｉ）
は、フローチャートに対応したＭＩＭ素子の断面図を示
している。図１（ｂ）において、基板１の上に下地絶縁
膜２を形成する。基板１にはＢａホウケイ酸ガラスを用
い、下地絶縁膜２としては、Ｎが添加されたＴａを４０
０Åスパッタした。これを熱酸化して透明ＴａＯx膜と
することにより下地絶縁膜は完成する。次に（ｃ）にお
いて、下地絶縁膜２の上に、Ｎが添加されたＴａ膜３を
３５００Åスパッタし、（ｄ）に示すように、レジスト
（図示せず）を所定パターンに塗布形成した後、ＣＦ4
＋Ｏ2ガス中でケミカルドライエッチングして下電極の
形状３にパターニングする。次に、このレジストを除去
し、（ｅ）に示すようにクエン酸水溶液中にて陽極酸化
し、６００Åの絶縁膜、すなわちインシュレーター４と
してＴａＯxを形成する。
造工程を図１を用いて説明する。図１（ａ）は、加工工
程を示すフローチャートであり、図１（ｂ）〜（ｉ）
は、フローチャートに対応したＭＩＭ素子の断面図を示
している。図１（ｂ）において、基板１の上に下地絶縁
膜２を形成する。基板１にはＢａホウケイ酸ガラスを用
い、下地絶縁膜２としては、Ｎが添加されたＴａを４０
０Åスパッタした。これを熱酸化して透明ＴａＯx膜と
することにより下地絶縁膜は完成する。次に（ｃ）にお
いて、下地絶縁膜２の上に、Ｎが添加されたＴａ膜３を
３５００Åスパッタし、（ｄ）に示すように、レジスト
（図示せず）を所定パターンに塗布形成した後、ＣＦ4
＋Ｏ2ガス中でケミカルドライエッチングして下電極の
形状３にパターニングする。次に、このレジストを除去
し、（ｅ）に示すようにクエン酸水溶液中にて陽極酸化
し、６００Åの絶縁膜、すなわちインシュレーター４と
してＴａＯxを形成する。
【００２１】この上に、（ｆ）で示すようにＣｒ５をス
パッタし、（ｇ）で示すようにレジスト（図示せず）を
所定の形に形成した後、エッチングして上電極５を形成
する。そして、レジストを除去することによりＭＩＭ素
子は完成する。
パッタし、（ｇ）で示すようにレジスト（図示せず）を
所定の形に形成した後、エッチングして上電極５を形成
する。そして、レジストを除去することによりＭＩＭ素
子は完成する。
【００２２】次に、（ｈ）に示すように、ＩＴＯ６をス
パッタし、（ｉ）に示すように、（ｇ）と同様な加工を
した後エッチングしてＣｒに接続する画素電極を形成す
る。図２は、図１で示した工程で加工されたＭＩＭ素子
の一例を示した平面図であり、図３はそのA−A’断面図
である。
パッタし、（ｉ）に示すように、（ｇ）と同様な加工を
した後エッチングしてＣｒに接続する画素電極を形成す
る。図２は、図１で示した工程で加工されたＭＩＭ素子
の一例を示した平面図であり、図３はそのA−A’断面図
である。
【００２３】このようにして作成されたＭＩＭ素子を用
いたポジ表示ＭＩＭパネルの常温コントラストと素子容
量と画素液晶容量との比の関係を、図４に示す。容量比
は素子面積、インシュレーター膜厚を一定にし、インシ
ュレーターの比誘電率εを下電極Ｔａに添加するＮ量を
変えて変化させた。
いたポジ表示ＭＩＭパネルの常温コントラストと素子容
量と画素液晶容量との比の関係を、図４に示す。容量比
は素子面積、インシュレーター膜厚を一定にし、インシ
ュレーターの比誘電率εを下電極Ｔａに添加するＮ量を
変えて変化させた。
【００２４】通常、ＴａＯxの比誘電率εは３０程度で
あるが、容量比がとれていないため（前述したように
１．６程度）、コントラストは５０〜６０程度と低い。
しかし、比誘電率εが低下するに従い、コントラストは
向上し、飽和する。
あるが、容量比がとれていないため（前述したように
１．６程度）、コントラストは５０〜６０程度と低い。
しかし、比誘電率εが低下するに従い、コントラストは
向上し、飽和する。
【００２５】ここで、比誘電率εを減少させる手法の安
定性を、図１０、図１１に示す。図１０（１）は、下電
極Ｔａをスパッタする際、任意の濃度に調整されたＡｒ
−Ｎ 2混合ボンベよりガスをスパッタチャンバー中に導
入してスパッタした場合を示している。図１０（３）
は、混合ボンベを用いずＡｒとＮ2を別々にマスフロー
メーターで流量をコントロールしながらスパッタチャン
バー内に導入、混合してスパッタしている点で（１）と
異なっている。（２）はスパッタガスをＡｒのみとして
いるが、Ｎが添加されたＴａターゲットを使用してい
る。図１０よりわかる様に、マスフローメーターによる
スパッタＮ2濃度の微妙なコントロールは雑しく、再現
性がない。しかし、混合ボンベとＮ−Ｔａターゲットに
よる方法は係数による補正で比誘電率εの減少度合いが
全く一致し、優れた方法であることがわかる。
定性を、図１０、図１１に示す。図１０（１）は、下電
極Ｔａをスパッタする際、任意の濃度に調整されたＡｒ
−Ｎ 2混合ボンベよりガスをスパッタチャンバー中に導
入してスパッタした場合を示している。図１０（３）
は、混合ボンベを用いずＡｒとＮ2を別々にマスフロー
メーターで流量をコントロールしながらスパッタチャン
バー内に導入、混合してスパッタしている点で（１）と
異なっている。（２）はスパッタガスをＡｒのみとして
いるが、Ｎが添加されたＴａターゲットを使用してい
る。図１０よりわかる様に、マスフローメーターによる
スパッタＮ2濃度の微妙なコントロールは雑しく、再現
性がない。しかし、混合ボンベとＮ−Ｔａターゲットに
よる方法は係数による補正で比誘電率εの減少度合いが
全く一致し、優れた方法であることがわかる。
【００２６】また、Ｎが添加されていない通常の陽極酸
化ＴａＯxを形成した後、Ｎプラズマ処理を行うことに
より、ＮをＴａＯx中に添加する方法も検討したが、素
子Ｉ−Ｖ特性の極性差が大きくなってしまうという問題
があった。しかし比誘電率εは下がり、β値も大幅に向
上し、また電極Ｔａの低抗も増大しないという利点もあ
るため、ＭＩＭ素子を２つ直列に接続するＴａ／Ｎ−Ｔ
ａＯx／Ｃｒ／Ｔａ／Ｎ−ＴａＯx／Ｃｒにより極性差を
キャンセルさせれば特性の良い素子を得られる。
化ＴａＯxを形成した後、Ｎプラズマ処理を行うことに
より、ＮをＴａＯx中に添加する方法も検討したが、素
子Ｉ−Ｖ特性の極性差が大きくなってしまうという問題
があった。しかし比誘電率εは下がり、β値も大幅に向
上し、また電極Ｔａの低抗も増大しないという利点もあ
るため、ＭＩＭ素子を２つ直列に接続するＴａ／Ｎ−Ｔ
ａＯx／Ｃｒ／Ｔａ／Ｎ−ＴａＯx／Ｃｒにより極性差を
キャンセルさせれば特性の良い素子を得られる。
【００２７】また、図１１におけるＳｉ添加は、Ｔａタ
ーゲット上にＳｉチップを置くチップオンターゲット法
にてＳｉ添加Ｔａをスパッタし、その後陽極酸化してい
るが、特性は安定している。コントラストが向上する際
の素子特性はβ値に関しては図６、図７より常温でβ+
≧４．０、β-≧３．２（β+は下電極Ｔａをプラスに電
圧印加した場合のβ、β-は下電極Ｔａをマイナスに電
圧印加した場合のβ）、６０℃でβ+≧３．５、β-≧
２．７、Ｒ（３Ｖ）に関しては、常温で３×１０11Ω以
上、６０℃で１０10Ω以上であった。また、その際の電
極Ｔａ中のＮ濃度はオージェとエスカで分析したとこ
ろ、５〜４５ａｔ％、インシュレーターのＮ濃度は５〜
２５ａｔ％であり、Ｎ濃度がそれ以上である場合には、
更なる画質の改善はあるが、素子特性の不安定性が増大
する。この条件に入れるための前述Ｎ添加Ｔａターゲッ
トのＮ濃度は５〜５０ａｔ％であった。また、その際の
下電極Ｔａの結晶構造はα−Ｔａ、もしくはα−Ｔａ＋
Ｔａ2Ｎであった。比抵抗は３００μΩｃｍ以下であっ
た。更に、インシュレーターの構造にＴａＯxＮyの酸チ
ッ化物を有することも、ＥＳＣＡ分析より判明した。Ｎ
添加量の少ない領域では、ＴａＯxＮyも少なく、ＴａＯ
が多いが、Ｎ添加量が適正で、β値、β値温度特性、Ｒ
（３Ｖ）の特性が良い領域では、ＴａＯxＮyのみとな
る。これは、通常の陽極酸化膜中には酸素不足のため可
動のＴａイオンが多数存在する（前述ＴａＯがその存在
を示している）が、Ｎが導入されることで、ＴａＯxＮy
となり、可動イオンが固着、β値、Ｒ（３Ｖ）等が改善
されるためと考えられる。
ーゲット上にＳｉチップを置くチップオンターゲット法
にてＳｉ添加Ｔａをスパッタし、その後陽極酸化してい
るが、特性は安定している。コントラストが向上する際
の素子特性はβ値に関しては図６、図７より常温でβ+
≧４．０、β-≧３．２（β+は下電極Ｔａをプラスに電
圧印加した場合のβ、β-は下電極Ｔａをマイナスに電
圧印加した場合のβ）、６０℃でβ+≧３．５、β-≧
２．７、Ｒ（３Ｖ）に関しては、常温で３×１０11Ω以
上、６０℃で１０10Ω以上であった。また、その際の電
極Ｔａ中のＮ濃度はオージェとエスカで分析したとこ
ろ、５〜４５ａｔ％、インシュレーターのＮ濃度は５〜
２５ａｔ％であり、Ｎ濃度がそれ以上である場合には、
更なる画質の改善はあるが、素子特性の不安定性が増大
する。この条件に入れるための前述Ｎ添加Ｔａターゲッ
トのＮ濃度は５〜５０ａｔ％であった。また、その際の
下電極Ｔａの結晶構造はα−Ｔａ、もしくはα−Ｔａ＋
Ｔａ2Ｎであった。比抵抗は３００μΩｃｍ以下であっ
た。更に、インシュレーターの構造にＴａＯxＮyの酸チ
ッ化物を有することも、ＥＳＣＡ分析より判明した。Ｎ
添加量の少ない領域では、ＴａＯxＮyも少なく、ＴａＯ
が多いが、Ｎ添加量が適正で、β値、β値温度特性、Ｒ
（３Ｖ）の特性が良い領域では、ＴａＯxＮyのみとな
る。これは、通常の陽極酸化膜中には酸素不足のため可
動のＴａイオンが多数存在する（前述ＴａＯがその存在
を示している）が、Ｎが導入されることで、ＴａＯxＮy
となり、可動イオンが固着、β値、Ｒ（３Ｖ）等が改善
されるためと考えられる。
【００２８】また、素子Ｉ−Ｖ特性の極性差が｜Ｌｏｇ
（Ｉ／Ｖ）-−Lｏｇ（Ｉ／Ｖ）+｜≦２でないとフリッ
カが生じたが、素子形成後の熱処理（２５０℃）により
調整可能であった。
（Ｉ／Ｖ）-−Lｏｇ（Ｉ／Ｖ）+｜≦２でないとフリッ
カが生じたが、素子形成後の熱処理（２５０℃）により
調整可能であった。
【００２９】更に、Ｎ添加、Ｓｉ添加のＴａスパッタの
際、基板にＲＦバイアスを印加すると、基板面内の膜質
（添加量含む）のバラツキが大幅に改善されることが判
明した。バイアスを印加しない時は基板回転中心にＮ，
Ｓｉの添加量が多く、これは、プラズマ密度が基板中心
に高いためであるが、ＲＦバイアスを印加することによ
り基板周辺部のプラズマ密度が上昇するため、面内のバ
ラツキが少なくなると考えられる。
際、基板にＲＦバイアスを印加すると、基板面内の膜質
（添加量含む）のバラツキが大幅に改善されることが判
明した。バイアスを印加しない時は基板回転中心にＮ，
Ｓｉの添加量が多く、これは、プラズマ密度が基板中心
に高いためであるが、ＲＦバイアスを印加することによ
り基板周辺部のプラズマ密度が上昇するため、面内のバ
ラツキが少なくなると考えられる。
【００３０】また、本実施例では、陽極酸化によりイン
シュレーターを形成したが、これは膜質、膜厚の安定性
が良いためである。特に、本実施例の様に異種元素を添
加している場合には、その安定性が生産歩留りに大きく
寄与する。しかし、インシュレーターを、熱酸化、もし
くはリアクティブスパッタにより形成すれば、完全ドラ
イ製造プロセスが可能となり、インライン化による大幅
な製造スループット向上が期待できる。
シュレーターを形成したが、これは膜質、膜厚の安定性
が良いためである。特に、本実施例の様に異種元素を添
加している場合には、その安定性が生産歩留りに大きく
寄与する。しかし、インシュレーターを、熱酸化、もし
くはリアクティブスパッタにより形成すれば、完全ドラ
イ製造プロセスが可能となり、インライン化による大幅
な製造スループット向上が期待できる。
【００３１】また、本実施例では、Ｎのプラズマ処理を
除き、下電極Ｔａにも異元素が添加されてしまい、配線
抵抗の増大をひきおこす。そこで、インシュレーターに
なる部分以外を成膜する際、微量のＮをスパッタ雰囲気
中に添加してスパッタすることにより、α−Ｔａとする
ことで抵抗を下げる手法を検討したところ、２０インチ
以上の大型化が可能になった。
除き、下電極Ｔａにも異元素が添加されてしまい、配線
抵抗の増大をひきおこす。そこで、インシュレーターに
なる部分以外を成膜する際、微量のＮをスパッタ雰囲気
中に添加してスパッタすることにより、α−Ｔａとする
ことで抵抗を下げる手法を検討したところ、２０インチ
以上の大型化が可能になった。
【００３２】また、本実施例ではポジ表示を用いたがこ
れはカラーフィルター層をＳｉ変成ポリイミドで平担化
し、その上にＩＴＯ透明導電膜を形成した電極上付けカ
ラーフィルターを採用することで可能になっている。た
だし、基板上にＩＴＯ配線し、その上にミセル電解法に
て顔料を成膜する手法を用いれば、顔料は比誘電率εが
低く、顔料間のスキ間の存在により液晶印加電圧の低下
も大きくないため、容易な電極下付け構成で、ポジ表示
が可能となる。コントラストは電極上付けカラーフィル
ターと全く同様であった。
れはカラーフィルター層をＳｉ変成ポリイミドで平担化
し、その上にＩＴＯ透明導電膜を形成した電極上付けカ
ラーフィルターを採用することで可能になっている。た
だし、基板上にＩＴＯ配線し、その上にミセル電解法に
て顔料を成膜する手法を用いれば、顔料は比誘電率εが
低く、顔料間のスキ間の存在により液晶印加電圧の低下
も大きくないため、容易な電極下付け構成で、ポジ表示
が可能となる。コントラストは電極上付けカラーフィル
ターと全く同様であった。
【００３３】またポジ表示でなくてもコントラスト及び
コントラストの温度特性の改良はされることが判明して
いる。
コントラストの温度特性の改良はされることが判明して
いる。
【００３４】（実施例２）インシュレーターにＮが添加
されているＭＩＭ素子は、下地のＴａＯx膜Ｎが添加さ
れていないか、添加量が少ない時、図１３（２）に示す
様に、異常なＩ−Ｖ特性を示す。しかし、ある程度以上
のＮを下地に添加すると、図１２に示す様に、素子Ｉ−
Ｖ特性が正常（図１３（１））にもどる。また、リアク
ティブ下地膜（図１３（１））より、熱酸化下地膜（図
１３（２））の方が、少量のＮ添加で正常な素子を得ら
れることより、エッチングレートが大きいと下電極Ｔａ
をドライエッチングする際に基板までエッチングしてし
まい、基板にマイクロクラックを発生せしめ、前述イン
シュレーターの凹凸部に加え、水分の吸着を増大させ、
素子特性を異常にすると考えられる。更に、Ｎ添加のイ
ンシュレーター表面も凹凸が増大し、水分の吸着が増え
ていると考えられる。よって、より多くの水分の吸着を
防ぐため、下地がエッチング除去され基板が露出しない
様なドライエッチング技術が重要であり、かつ、パネル
セル内の水分量管理も大切である。セル内水分量とＮ添
加ＭＩＭ素子特性の関係を、図１４に示す。この図によ
れば、セル内水分が１００ｐｐｍ以下であれば素子特性
が安定化することがわかる。また、前述したＡｌ，Ｓ
ｉ，Ｃｒ，Ｂｅ，Ｍｇの酸化物、チッ化物、酸チッ化物
の下地絶縁膜も、適量のＮが添加されたＴａＯx下地絶
縁膜と同様、良好であった。
されているＭＩＭ素子は、下地のＴａＯx膜Ｎが添加さ
れていないか、添加量が少ない時、図１３（２）に示す
様に、異常なＩ−Ｖ特性を示す。しかし、ある程度以上
のＮを下地に添加すると、図１２に示す様に、素子Ｉ−
Ｖ特性が正常（図１３（１））にもどる。また、リアク
ティブ下地膜（図１３（１））より、熱酸化下地膜（図
１３（２））の方が、少量のＮ添加で正常な素子を得ら
れることより、エッチングレートが大きいと下電極Ｔａ
をドライエッチングする際に基板までエッチングしてし
まい、基板にマイクロクラックを発生せしめ、前述イン
シュレーターの凹凸部に加え、水分の吸着を増大させ、
素子特性を異常にすると考えられる。更に、Ｎ添加のイ
ンシュレーター表面も凹凸が増大し、水分の吸着が増え
ていると考えられる。よって、より多くの水分の吸着を
防ぐため、下地がエッチング除去され基板が露出しない
様なドライエッチング技術が重要であり、かつ、パネル
セル内の水分量管理も大切である。セル内水分量とＮ添
加ＭＩＭ素子特性の関係を、図１４に示す。この図によ
れば、セル内水分が１００ｐｐｍ以下であれば素子特性
が安定化することがわかる。また、前述したＡｌ，Ｓ
ｉ，Ｃｒ，Ｂｅ，Ｍｇの酸化物、チッ化物、酸チッ化物
の下地絶縁膜も、適量のＮが添加されたＴａＯx下地絶
縁膜と同様、良好であった。
【００３５】更に、素子インシュレーターＴａＯx中の
Ｎ濃度は、エリプソメーターによる屈折率、分光光度計
による反射率評価により絶対量を知ることができる。こ
の様子を図１５に示す。これにより製造条件の変動を即
座にスパッタにフィードバックでき、製造歩留り向上に
大いに役立つ。また、ＴａＯxへのＮ添加だけでなく、
他の絶縁膜中の他元素濃度も同じ方法で管理できる． （実施例３）本発明の第３実施例を図１６に示す。下電
極Ｔａをスパッタする際、通常Ａｒの雰囲気を用いる
が、それにＮ2を１２％混合させると、陽極酸化した素
子絶縁膜の比誘電率が、これを混合しないものと比較し
て半減する。これは、ＴａＯx膜にＮが導入されてＴａ
ＯxＮyが増加、もしくはＴａＯxＮyのみとなったためで
あると考えられる。
Ｎ濃度は、エリプソメーターによる屈折率、分光光度計
による反射率評価により絶対量を知ることができる。こ
の様子を図１５に示す。これにより製造条件の変動を即
座にスパッタにフィードバックでき、製造歩留り向上に
大いに役立つ。また、ＴａＯxへのＮ添加だけでなく、
他の絶縁膜中の他元素濃度も同じ方法で管理できる． （実施例３）本発明の第３実施例を図１６に示す。下電
極Ｔａをスパッタする際、通常Ａｒの雰囲気を用いる
が、それにＮ2を１２％混合させると、陽極酸化した素
子絶縁膜の比誘電率が、これを混合しないものと比較し
て半減する。これは、ＴａＯx膜にＮが導入されてＴａ
ＯxＮyが増加、もしくはＴａＯxＮyのみとなったためで
あると考えられる。
【００３６】次に、１２％Ｎ2−Ａｒ雰囲気を用いてＴ
ａをスパッタしたＮドープＭＩＭ素子を、図１６の様に
作成した。素子キャパシタンスが従来の素子の１／２で
あるため、画素を２分割し、冗長性を持たせている。こ
のＭＩＭ基板を用いてネガ表示液晶パネルを組み、光学
特性を調べたところ、従来よりパネルコントラストが２
〜３割増加していた。これは、Ｎドープによる素子キャ
パシタンスの減少に加えて、素子Ｉ−Ｖ特性の非直線性
を示すβ値（Ｉ∝Ｖｅｘｐ（β√Ｖ））も２０％ほど増
加しているためと思われる。また、パネル点灯時、点欠
陥を調査したところ、その存在は認められるが実用上問
題のないレベルであり、１００パネル中の歩留りは９８
％であった。これは分割された画素が両方とも欠陥にな
ることが確率的に非常に小さいためであり、片側が欠陥
となっても、もう片側が正常であれば欠陥として認識し
づらいためである。また、素子へのＮドープ量を増や
し、素子キャパシタンスを更に下げて画素分割数を４以
上にすることも可能であり、そのようにすれば欠陥は全
く認められなくなった。
ａをスパッタしたＮドープＭＩＭ素子を、図１６の様に
作成した。素子キャパシタンスが従来の素子の１／２で
あるため、画素を２分割し、冗長性を持たせている。こ
のＭＩＭ基板を用いてネガ表示液晶パネルを組み、光学
特性を調べたところ、従来よりパネルコントラストが２
〜３割増加していた。これは、Ｎドープによる素子キャ
パシタンスの減少に加えて、素子Ｉ−Ｖ特性の非直線性
を示すβ値（Ｉ∝Ｖｅｘｐ（β√Ｖ））も２０％ほど増
加しているためと思われる。また、パネル点灯時、点欠
陥を調査したところ、その存在は認められるが実用上問
題のないレベルであり、１００パネル中の歩留りは９８
％であった。これは分割された画素が両方とも欠陥にな
ることが確率的に非常に小さいためであり、片側が欠陥
となっても、もう片側が正常であれば欠陥として認識し
づらいためである。また、素子へのＮドープ量を増や
し、素子キャパシタンスを更に下げて画素分割数を４以
上にすることも可能であり、そのようにすれば欠陥は全
く認められなくなった。
【００３７】次に、Ｎ添加の代わりにＴａターゲット上
に必要数Ｓｉチップを置いて、素子キャパシタンスを１
／２にしたＭＩＭ素子を図１６の様に作成した。素子キ
ャパシタンスが従来の素子の１／２であるため、画素も
２分割して冗長性を持たせている。このＭＩＭ基板を用
いてネガ表示液晶パネルを組み、光学特性を調べたとこ
ろ、従来の画素分割しない通常のＭＩＭパネルとコント
ラストは全く同じであった。これは、素子と液晶の容量
比が一定に保たれており、かつＳｉ添加による素子Ｉ−
Ｖ特性の変化もないためと考えられる。また、パネル点
灯時に点欠陥を調査したところ、存在は認められるが実
用上問題のないレベルであり、１００パネル中の歩留り
は９８％であった。これは、分割された画素が両方とも
欠陥になることが確率的に非常に小さいためであり、片
側が欠陥となっても、もう片側が正常であれば、欠陥と
して認識しづらいためである。ただ、素子へのＳｉ添加
量を増やし、素子キャパシタンスを更に下げて、画素分
割数を４以上にすることも可能であり、そのようにすれ
ば欠陥は全く認められなくなった． （実施例４）本発明第４の実施例の基本製造プロセスを
第１図を用いて説明する。Ｂａホウケイ酸ガラス基板上
にＴａ膜をチッ素を含む雰囲気中で４００Åリアクティ
ブスパッタしたのち、前記Ｔａ膜を５００℃大気中で熱
酸化して、下地絶縁膜を形成した。
に必要数Ｓｉチップを置いて、素子キャパシタンスを１
／２にしたＭＩＭ素子を図１６の様に作成した。素子キ
ャパシタンスが従来の素子の１／２であるため、画素も
２分割して冗長性を持たせている。このＭＩＭ基板を用
いてネガ表示液晶パネルを組み、光学特性を調べたとこ
ろ、従来の画素分割しない通常のＭＩＭパネルとコント
ラストは全く同じであった。これは、素子と液晶の容量
比が一定に保たれており、かつＳｉ添加による素子Ｉ−
Ｖ特性の変化もないためと考えられる。また、パネル点
灯時に点欠陥を調査したところ、存在は認められるが実
用上問題のないレベルであり、１００パネル中の歩留り
は９８％であった。これは、分割された画素が両方とも
欠陥になることが確率的に非常に小さいためであり、片
側が欠陥となっても、もう片側が正常であれば、欠陥と
して認識しづらいためである。ただ、素子へのＳｉ添加
量を増やし、素子キャパシタンスを更に下げて、画素分
割数を４以上にすることも可能であり、そのようにすれ
ば欠陥は全く認められなくなった． （実施例４）本発明第４の実施例の基本製造プロセスを
第１図を用いて説明する。Ｂａホウケイ酸ガラス基板上
にＴａ膜をチッ素を含む雰囲気中で４００Åリアクティ
ブスパッタしたのち、前記Ｔａ膜を５００℃大気中で熱
酸化して、下地絶縁膜を形成した。
【００３８】次に、前記下地絶縁膜上にＴａ膜をチッ素
を含む寡囲気中で３５００Åリアクティブスパッタして
形成されたＴａ膜を、ＣＦ4＋Ｏ2ケミカルドライエッチ
ングでパターンエッチングして下電極とした。
を含む寡囲気中で３５００Åリアクティブスパッタして
形成されたＴａ膜を、ＣＦ4＋Ｏ2ケミカルドライエッチ
ングでパターンエッチングして下電極とした。
【００３９】次に、パターンエッチングしたＴａ膜を１
％クエン酸溶液中で陽極酸化して、６００Åの絶縁膜
（インシュレーター）を形成した後、形成された絶縁膜
上にＣｒを１５００Å成膜、パターンエッチングして上
電極とし、ＭＩＭ素子を形成した。
％クエン酸溶液中で陽極酸化して、６００Åの絶縁膜
（インシュレーター）を形成した後、形成された絶縁膜
上にＣｒを１５００Å成膜、パターンエッチングして上
電極とし、ＭＩＭ素子を形成した。
【００４０】次に、ＩＴＯを成膜し、前記ＩＴＯをエッ
ツチングして画素電極とした。この時、下電極Ｔａに添
加するＮ量を、スパッタ雰囲気中のＮ2濃度を変えるこ
とにより変化させ、ＭＩＭ素子インシュレーターの比誘
電率を３０以下で変動させた。
ツチングして画素電極とした。この時、下電極Ｔａに添
加するＮ量を、スパッタ雰囲気中のＮ2濃度を変えるこ
とにより変化させ、ＭＩＭ素子インシュレーターの比誘
電率を３０以下で変動させた。
【００４１】次に、このＭＩＭ素子基板と電極上付けカ
ラーフィルター基板とを組み合わせ、ポジ表示用のパネ
ルを作成した。そのパネルコントラストとＭＩＭ素子と
画素液晶との容量比との関係を図４に示す。この時の下
電極Ｔａの結晶構造、比抵抗もあわせて示している。
又、図５には比誘電率εを変えた時のコントラストの温
度特性、図６には比誘電率εを変えた時のβ値の温度特
性、図７には比誘電率εを変えた時のＲ（３Ｖ）（３Ｖ
印加時の素子低抗）の温度特性を示している。
ラーフィルター基板とを組み合わせ、ポジ表示用のパネ
ルを作成した。そのパネルコントラストとＭＩＭ素子と
画素液晶との容量比との関係を図４に示す。この時の下
電極Ｔａの結晶構造、比抵抗もあわせて示している。
又、図５には比誘電率εを変えた時のコントラストの温
度特性、図６には比誘電率εを変えた時のβ値の温度特
性、図７には比誘電率εを変えた時のＲ（３Ｖ）（３Ｖ
印加時の素子低抗）の温度特性を示している。
【００４２】図５よりわかる様に、比誘電率εが２２以
下であると、６００℃でもコントラスト８５を確保でき
る。ＴＦＴパネルのコントラストは、一般に１００以上
であるが、人間の目では７０〜８０以上のコントラスト
は明確に識別できないため、２２以下であればＴＦＴ並
みのコントラストを得ることができる。また、比誘電率
ε＝２６について、β値、Ｒ（３Ｖ）は良い値であるの
に、６０℃のパネルコントラストが悪いのは、容量比が
１．９と小さいためであると考えられる。ただ、比誘電
率ε＝２３でもコントラストが非常に良くなっており、
これはＲ（３Ｖ）、β値の温度特性が良いためと考えら
れるが、徳田製作所５０Ｂスパッタ装置でスパッタした
際のみのデータであり、同社４ＥＳ、日電アネルバ５３
０Ｈでは、比誘電率ε≦２２がＴＦＴ並みのコントラス
トを得る条件であった。
下であると、６００℃でもコントラスト８５を確保でき
る。ＴＦＴパネルのコントラストは、一般に１００以上
であるが、人間の目では７０〜８０以上のコントラスト
は明確に識別できないため、２２以下であればＴＦＴ並
みのコントラストを得ることができる。また、比誘電率
ε＝２６について、β値、Ｒ（３Ｖ）は良い値であるの
に、６０℃のパネルコントラストが悪いのは、容量比が
１．９と小さいためであると考えられる。ただ、比誘電
率ε＝２３でもコントラストが非常に良くなっており、
これはＲ（３Ｖ）、β値の温度特性が良いためと考えら
れるが、徳田製作所５０Ｂスパッタ装置でスパッタした
際のみのデータであり、同社４ＥＳ、日電アネルバ５３
０Ｈでは、比誘電率ε≦２２がＴＦＴ並みのコントラス
トを得る条件であった。
【００４３】以上より、比誘電率ε≦２２、かつ容量比
が２より大きい時に、ＴＦＴ並みのコントラストが得ら
れると考えられる。しかし、それを満足しなくても（例
えば２２＜ε＜εTaOx）、コントラスト向上の効果は十
分にある。比誘電率ε≦１０であれば、画素２分割の冗
長設計が可能になる。その上、分割画素と素子との容量
比を２より大きく確保できるため、ＴＦＴ並みのコント
ラストも得られる。又は、従来のＭＩＭパネル並みのコ
ントラストであれば、５００００画素の１インチパネル
が得られ、ビューファインダー等の従来不可能であった
応用も可能である。
が２より大きい時に、ＴＦＴ並みのコントラストが得ら
れると考えられる。しかし、それを満足しなくても（例
えば２２＜ε＜εTaOx）、コントラスト向上の効果は十
分にある。比誘電率ε≦１０であれば、画素２分割の冗
長設計が可能になる。その上、分割画素と素子との容量
比を２より大きく確保できるため、ＴＦＴ並みのコント
ラストも得られる。又は、従来のＭＩＭパネル並みのコ
ントラストであれば、５００００画素の１インチパネル
が得られ、ビューファインダー等の従来不可能であった
応用も可能である。
【００４４】（実施例５）ガラス基板（コーニング社製
７０５９Ｂａホウケイ酸ガラス）を洗浄し、次にＴａを
Ｎ2を含む雰囲気中でスパッタした。次に熱酸化して下
地絶縁膜とした。その下地絶縁膜として、更にＴａを成
膜した。そのスパッタ条件は、ガス圧１．５×１０-2Ｔ
ｏｒｒ、パワー１．５ｋＷで実施した。この時のスパッ
タガスは、Ａｒ＋Ｎ2とした。Ｎ2、Ａｒのガス分圧は、
それぞれ３％、及び、９７％とした。この時の膜厚は２
５００Åとした。さらに同一チャンバー内でＮ2ガス分
圧を１０％、Ａｒガス分圧を９０％とし、連続的にＴａ
膜を５００Åスパッタした。次に、Ｔａを所定の寸法に
フォトリソグラフィー・エッチング技術を用い、パター
ニングした。エッチング特性は特に変化せず、ＣＦ4６
０％＋Ｏ2４０％の混合ガスで何ら問題なくエッチング
が可能であった。
７０５９Ｂａホウケイ酸ガラス）を洗浄し、次にＴａを
Ｎ2を含む雰囲気中でスパッタした。次に熱酸化して下
地絶縁膜とした。その下地絶縁膜として、更にＴａを成
膜した。そのスパッタ条件は、ガス圧１．５×１０-2Ｔ
ｏｒｒ、パワー１．５ｋＷで実施した。この時のスパッ
タガスは、Ａｒ＋Ｎ2とした。Ｎ2、Ａｒのガス分圧は、
それぞれ３％、及び、９７％とした。この時の膜厚は２
５００Åとした。さらに同一チャンバー内でＮ2ガス分
圧を１０％、Ａｒガス分圧を９０％とし、連続的にＴａ
膜を５００Åスパッタした。次に、Ｔａを所定の寸法に
フォトリソグラフィー・エッチング技術を用い、パター
ニングした。エッチング特性は特に変化せず、ＣＦ4６
０％＋Ｏ2４０％の混合ガスで何ら問題なくエッチング
が可能であった。
【００４５】次に、１％クエン酸を用い、陽極酸化法に
て酸化膜を形成した。正確に表現すれば、Ｔａスパッタ
膜の表面５００Åは、Ｔａチッ化膜が存在しているた
め、酸チッ化膜の複合絶縁膜となっていると思われる。
て酸化膜を形成した。正確に表現すれば、Ｔａスパッタ
膜の表面５００Åは、Ｔａチッ化膜が存在しているた
め、酸チッ化膜の複合絶縁膜となっていると思われる。
【００４６】次に、Ｃｒをスパッタリングした。Ａｒ圧
は２×１０-2Ｔｏｒｒ、パワーは２ｋＷとした。厚みは
１５００Åとした。周知のフォトリソグラフィー技術を
用い、エッチングによりＣｒを所定の寸法にパターニン
グした。さらに、画素電極として、ＩＴＯをスパッタリ
ングで形成し、フォトリソグラフィーで所定の寸法にパ
ターニングした。厚みは１０００Åとした。
は２×１０-2Ｔｏｒｒ、パワーは２ｋＷとした。厚みは
１５００Åとした。周知のフォトリソグラフィー技術を
用い、エッチングによりＣｒを所定の寸法にパターニン
グした。さらに、画素電極として、ＩＴＯをスパッタリ
ングで形成し、フォトリソグラフィーで所定の寸法にパ
ターニングした。厚みは１０００Åとした。
【００４７】電極の比低抗を測定したところ１．０×１
０-4Ω・ｃｍであり、通常のものと比較して５０％〜１
０％程度抵抗が低くなっていることが分る。
０-4Ω・ｃｍであり、通常のものと比較して５０％〜１
０％程度抵抗が低くなっていることが分る。
【００４８】以上のようにして作成したＭＩＭ基板を用
いてパネルを組み立て、画質を確認したところ、画像に
いわゆるシミ・ムラがなく鮮明な画質となった。またＴ
ａ電極がＴａＮとなっているパネルは、外部電源の接続
端子からの距離が近いところと遠いところとでの画質の
差があり、ムラになっていたことと比較して、本実施例
の有効性が確認出来る。
いてパネルを組み立て、画質を確認したところ、画像に
いわゆるシミ・ムラがなく鮮明な画質となった。またＴ
ａ電極がＴａＮとなっているパネルは、外部電源の接続
端子からの距離が近いところと遠いところとでの画質の
差があり、ムラになっていたことと比較して、本実施例
の有効性が確認出来る。
【００４９】また、Ｔａ電極がどの様な結晶構造になっ
ているか、上述のスパッタ条件でスパッタし、結晶構造
をＸ線回折にて確認した。Ｘ線回折のピークは、α−Ｔ
ａのピークだけであった。
ているか、上述のスパッタ条件でスパッタし、結晶構造
をＸ線回折にて確認した。Ｘ線回折のピークは、α−Ｔ
ａのピークだけであった。
【００５０】（実施例６）コーニング社製７０５９Ｂａ
ホウケイ酸ガラスに、スパッタ装置を用いて下電極用Ｔ
ａ膜を成膜した。
ホウケイ酸ガラスに、スパッタ装置を用いて下電極用Ｔ
ａ膜を成膜した。
【００５１】スパッタガスはＡｒ（アルゴン）とＮ
2（窒素）ガスを用いた。トータルのガス圧は２×１０
-2Ｔｏｒｒとし、Ｎ2ガスをそれぞれ分圧で０％、２
％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、２８％と
した。加熱は１８０℃一定とした。スパッタ膜厚は、全
て２８００Åになる様に時間でコントロールした。ま
た、スパッタパワーは１．５ｋＷとした。
2（窒素）ガスを用いた。トータルのガス圧は２×１０
-2Ｔｏｒｒとし、Ｎ2ガスをそれぞれ分圧で０％、２
％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、２８％と
した。加熱は１８０℃一定とした。スパッタ膜厚は、全
て２８００Åになる様に時間でコントロールした。ま
た、スパッタパワーは１．５ｋＷとした。
【００５２】次に、Ｔａを既知のフォトリソグラフィ
ー、エッチング技術を用い、所定寸法にパターニングし
た。エッチングはケミカルドライエッチング装置を用
い、ＣＦ4６０％＋Ｏ2４０％の混合ガスで行なったが、
何ら問題なくエッチングが可能であった。
ー、エッチング技術を用い、所定寸法にパターニングし
た。エッチングはケミカルドライエッチング装置を用
い、ＣＦ4６０％＋Ｏ2４０％の混合ガスで行なったが、
何ら問題なくエッチングが可能であった。
【００５３】次に、１％クエン酸を用い、陽極酸化法に
て酸化膜を形成した。これが、ＭＩＭ素子のインシュレ
ーターである絶縁膜となる。この絶縁膜は、正確にはＮ
を含む膜であるため、酸チッ化膜となっている。この酸
チッ化膜のチッ素をイオンマイクロアナライザー（ＩＭ
Ａ）、光電子分析装置（ＸＰＳ）、オージェ分析装置
（ＡＥＳ）で分析したところ、表１に示す含有量となっ
ていた。
て酸化膜を形成した。これが、ＭＩＭ素子のインシュレ
ーターである絶縁膜となる。この絶縁膜は、正確にはＮ
を含む膜であるため、酸チッ化膜となっている。この酸
チッ化膜のチッ素をイオンマイクロアナライザー（ＩＭ
Ａ）、光電子分析装置（ＸＰＳ）、オージェ分析装置
（ＡＥＳ）で分析したところ、表１に示す含有量となっ
ていた。
【００５４】
【表１】
【００５５】また、この酸チッ化膜は６００Åとした。
次にＣｒをスパッタリングした。Ａｒ圧は２×１０-2Ｔ
ｏｒｒ、パワーは２ｋＷとした。厚みは１５００Åとし
た。周知のフォトリソグラフィーを用い、エッチングで
Ｃｒを所定の寸法にパターニングした。さらに画素電極
として、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）をスパックリング
で形成し、フォトリソグラフィーで所定の寸法にパター
ニングした。厚みは１０００Åとした。なお、ＭＩＭ素
子の寸法は、５μｍ×４μｍとした。
次にＣｒをスパッタリングした。Ａｒ圧は２×１０-2Ｔ
ｏｒｒ、パワーは２ｋＷとした。厚みは１５００Åとし
た。周知のフォトリソグラフィーを用い、エッチングで
Ｃｒを所定の寸法にパターニングした。さらに画素電極
として、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）をスパックリング
で形成し、フォトリソグラフィーで所定の寸法にパター
ニングした。厚みは１０００Åとした。なお、ＭＩＭ素
子の寸法は、５μｍ×４μｍとした。
【００５６】表１にそれぞれのキャパシタンス、電圧１
０Ｖの時のＭＩＭ素子の抵抗を示す。キャパシタンスは
１０ｋＨｚの時の値であり、ＬＣＲメーターを用いて測
定した。さらに、このＭＩＭ基板を用いて、ネガ表示パ
ネルを組み立て、コントラスト比を測定した結果も表１
に示す。
０Ｖの時のＭＩＭ素子の抵抗を示す。キャパシタンスは
１０ｋＨｚの時の値であり、ＬＣＲメーターを用いて測
定した。さらに、このＭＩＭ基板を用いて、ネガ表示パ
ネルを組み立て、コントラスト比を測定した結果も表１
に示す。
【００５７】表１に示す通り、Ｎ2量が５ａｔ％よりも
低いＭＩＭパネルは、コントラスト比が十分でない。ま
た、Ｎが２５ａｔ％以上のＭＩＭパネルは素子の抵抗が
高く、Ｎ添加Ｔａの比抵抗が３００μΩ・ｃｍ以上ある
ためと思われるが、コントラストが十分でない。駆動電
圧を上げれば、コントラストは高くなるが、特別なＩＣ
の製造や駆動回路の変更等、問題がある。
低いＭＩＭパネルは、コントラスト比が十分でない。ま
た、Ｎが２５ａｔ％以上のＭＩＭパネルは素子の抵抗が
高く、Ｎ添加Ｔａの比抵抗が３００μΩ・ｃｍ以上ある
ためと思われるが、コントラストが十分でない。駆動電
圧を上げれば、コントラストは高くなるが、特別なＩＣ
の製造や駆動回路の変更等、問題がある。
【００５８】表１から明らかな様に、Ｎ2量が５ａｔ％
〜２５ａｔ％含有したＭＩＭパネルはコントラストが高
くなったことが分る。
〜２５ａｔ％含有したＭＩＭパネルはコントラストが高
くなったことが分る。
【００５９】（実施例７）コーニング社製７０５９Ｂａ
ホウケイ酸ガラスにＮをそれぞれ０ａｔ％、３ａｔ％、
５ａｔ％、１０ａｔ％、２０ａｔ％、３０ａｔ％、４０
ａｔ％、５０ａｔ％、５５ａｔ％、６０ａｔ％を含有す
るＴａターゲットを用い、スパッタリングした。Ａｒガ
ス圧は２×１０-2Ｔｏｒｒ、基板加熱は１８０℃、スパ
ッタパワーは１．５ｋＷで実施した。この下電極になる
Ｔａ膜をＸ線回析により結晶構造を調査した。
ホウケイ酸ガラスにＮをそれぞれ０ａｔ％、３ａｔ％、
５ａｔ％、１０ａｔ％、２０ａｔ％、３０ａｔ％、４０
ａｔ％、５０ａｔ％、５５ａｔ％、６０ａｔ％を含有す
るＴａターゲットを用い、スパッタリングした。Ａｒガ
ス圧は２×１０-2Ｔｏｒｒ、基板加熱は１８０℃、スパ
ッタパワーは１．５ｋＷで実施した。この下電極になる
Ｔａ膜をＸ線回析により結晶構造を調査した。
【００６０】その結果を表２に示す。
【００６１】
【表２】
【００６２】表２に示す如く、Ｔａターゲット中のＮが
１０ａｔ％〜５０ａｔ％の場合には結晶構造が安定して
いることが分る。
１０ａｔ％〜５０ａｔ％の場合には結晶構造が安定して
いることが分る。
【００６３】次に、該Ｔａ膜を従来から知られているフ
ォトリソグラフィー・エッチングにより所定の寸法に形
成し、１％クエン酸溶液で陽極酸化した。これらは０ａ
ｔ％ＮのＴａターゲットから作成したものを除き、ＸＰ
Ｓ分析により、インシュレーターがＴａの酸チッ化物を
含んでいることを確認した。厚さはＩＭＡでエッチング
しながら０のピークを追っていき、約６００Åであるこ
とを確認した。
ォトリソグラフィー・エッチングにより所定の寸法に形
成し、１％クエン酸溶液で陽極酸化した。これらは０ａ
ｔ％ＮのＴａターゲットから作成したものを除き、ＸＰ
Ｓ分析により、インシュレーターがＴａの酸チッ化物を
含んでいることを確認した。厚さはＩＭＡでエッチング
しながら０のピークを追っていき、約６００Åであるこ
とを確認した。
【００６４】次に、従来と同様、Ｃｒをスパッタし、フ
ォトリソグラフィー・エッチングにより所定の寸法に形
成し、さらに画素電極としてＩＴＯを形成した。そし
て、キャパシタンスをＬＣＲメータを用いて測定した。
また、上述のＴａ膜の比抵抗を四端子測定法にて測定し
た結果を表３に示す。
ォトリソグラフィー・エッチングにより所定の寸法に形
成し、さらに画素電極としてＩＴＯを形成した。そし
て、キャパシタンスをＬＣＲメータを用いて測定した。
また、上述のＴａ膜の比抵抗を四端子測定法にて測定し
た結果を表３に示す。
【００６５】
【表３】
【００６６】この時のＭＩＭ素子寸法は５μｍ×４μ
ｍ、インシュレーター厚さは６００Åである。
ｍ、インシュレーター厚さは６００Åである。
【００６７】本基板を用い、液晶パネル完成体とした。
比較として、マスフローにてＮ２とＡｒの分圧をコント
ロールしたＡｒ＋Ｎ２雰囲気中でＴａをスパッタし、陽
極酸化して得たＭＩＭパネルの画質を調べた。
比較として、マスフローにてＮ２とＡｒの分圧をコント
ロールしたＡｒ＋Ｎ２雰囲気中でＴａをスパッタし、陽
極酸化して得たＭＩＭパネルの画質を調べた。
【００６８】まず、Ｎが０〜３ａｔ％のパネルは、コン
トラスト比が１：３０であり、Ｎが５ａｔ％〜５０ａｔ
％を含有するＴａターゲットを用いたものは、それぞれ
１：５０、１：７０、１：７５、１：８０、１：９０、
１：９５であった。Ｎを５５ａｔ％、６０ａｔ％含有す
るＴａターゲットを用いたものは、コントラストが１：
８０、及び、１：５０であった。さらに、Ａｒ＋Ｎ2中
でのＴａスパッタのパネルは、コントラストが１：１０
０であったが、画面全体ではムラ・シミが生じていた。
つまり、素子特性のバラツキがあり、一様な素子状態に
なっていなかったものと推測される。
トラスト比が１：３０であり、Ｎが５ａｔ％〜５０ａｔ
％を含有するＴａターゲットを用いたものは、それぞれ
１：５０、１：７０、１：７５、１：８０、１：９０、
１：９５であった。Ｎを５５ａｔ％、６０ａｔ％含有す
るＴａターゲットを用いたものは、コントラストが１：
８０、及び、１：５０であった。さらに、Ａｒ＋Ｎ2中
でのＴａスパッタのパネルは、コントラストが１：１０
０であったが、画面全体ではムラ・シミが生じていた。
つまり、素子特性のバラツキがあり、一様な素子状態に
なっていなかったものと推測される。
【００６９】また、Ｎを５５ａｔ％、６０ａｔ％含有し
たＴａターゲットを用いたパネルは、外部電源の接続端
子からの距離が近いところと遠いところでの画質の差が
あり、ムラを生じていた。これは、比抵抗３０μΩ・ｃ
ｍ以上と高く、遠いところの画素には電圧降下により充
分な電圧がかからなかったためであると推測される。 （実施例８）コーニング社製７０５９Ｂａホウケイ酸ガ
ラスを８０℃の熱硫酸で洗浄し、さらに水洗した。この
基板（数量８０枚）にスパッタリング装置を用い、Ａｒ
ガス圧１．８×１０-2Ｔｏｒｒ＋Ｎ2ガス圧２×１０-3
ＴｏｒｒでＴａ膜スパッタした。厚みは５００Åとし
た。Ｘ線回析で確認したところ、ＴａＮ，Ｔａ2Ｎ等が
確認された。
たＴａターゲットを用いたパネルは、外部電源の接続端
子からの距離が近いところと遠いところでの画質の差が
あり、ムラを生じていた。これは、比抵抗３０μΩ・ｃ
ｍ以上と高く、遠いところの画素には電圧降下により充
分な電圧がかからなかったためであると推測される。 （実施例８）コーニング社製７０５９Ｂａホウケイ酸ガ
ラスを８０℃の熱硫酸で洗浄し、さらに水洗した。この
基板（数量８０枚）にスパッタリング装置を用い、Ａｒ
ガス圧１．８×１０-2Ｔｏｒｒ＋Ｎ2ガス圧２×１０-3
ＴｏｒｒでＴａ膜スパッタした。厚みは５００Åとし
た。Ｘ線回析で確認したところ、ＴａＮ，Ｔａ2Ｎ等が
確認された。
【００７０】次に、４３０℃×４時間、大気中にて熱酸
化した。炉より取り出したガラス基板は透明になってお
り、透過率は９０％であり、全く問題ない透明度を有し
ている。光電子分析装置（ＸＰＳ）で分析したところ、
Ｏ，Ｎ，Ｔａが検出され、Ｔａの酸チッ化膜が形成され
たことを確認した。
化した。炉より取り出したガラス基板は透明になってお
り、透過率は９０％であり、全く問題ない透明度を有し
ている。光電子分析装置（ＸＰＳ）で分析したところ、
Ｏ，Ｎ，Ｔａが検出され、Ｔａの酸チッ化膜が形成され
たことを確認した。
【００７１】次に、下電極用のＴａをＮ2を含む雰囲気
中でスパッタリングし、フォトリソグラフィー・エッチ
ングで所定の寸法に加工する。エッチングは徳田製作所
のＣＤＥ装置（ドライエッチング装置）を用い、ＣＦ4
６０％＋Ｏ2４０％の分圧にしたガスを、流量３５０Ｓ
ＣＣＭにコントロールし、実施した。
中でスパッタリングし、フォトリソグラフィー・エッチ
ングで所定の寸法に加工する。エッチングは徳田製作所
のＣＤＥ装置（ドライエッチング装置）を用い、ＣＦ4
６０％＋Ｏ2４０％の分圧にしたガスを、流量３５０Ｓ
ＣＣＭにコントロールし、実施した。
【００７２】エッチングした基板を上述のＸＰＳで面内
のＮ及びＴａの分布を確認したところ、一様に下地膜形
成時と同様のＮ，Ｔａが確認され、下地膜のＴａ酸チッ
化膜が全て残っていることが分った。Ｎが添加されない
Ｔａ酸化膜の下地膜では、Ｔａが一様には確認されな
く、下地の残っている箇所と下地がなくなっている箇所
が存在していた。
のＮ及びＴａの分布を確認したところ、一様に下地膜形
成時と同様のＮ，Ｔａが確認され、下地膜のＴａ酸チッ
化膜が全て残っていることが分った。Ｎが添加されない
Ｔａ酸化膜の下地膜では、Ｔａが一様には確認されな
く、下地の残っている箇所と下地がなくなっている箇所
が存在していた。
【００７３】次に、パターニングしたＴａを１％クエン
酸を用い、陽極酸化法によるＭＩＭのインシュレータで
ある絶縁膜を作成した。酸化膜の厚みはエリプソメータ
ーで測定したところ約５００Åであった。
酸を用い、陽極酸化法によるＭＩＭのインシュレータで
ある絶縁膜を作成した。酸化膜の厚みはエリプソメータ
ーで測定したところ約５００Åであった。
【００７４】次に、従来と同様にＣｒ膜をスパッタし
た。厚みは１５００Åとした。このＣｒを所定の寸法に
レジストでバターニングし、諸星インク製ＭＰＭ−Ｅ３
０を用いてエッチングした。次に、画素電極のＩＴＯを
スパックタリングで形成し、フォトリソグラフィーを用
いて硝酸２０％、塩酸２０％の水溶液で所定の寸法にエ
ッチングした。
た。厚みは１５００Åとした。このＣｒを所定の寸法に
レジストでバターニングし、諸星インク製ＭＰＭ−Ｅ３
０を用いてエッチングした。次に、画素電極のＩＴＯを
スパックタリングで形成し、フォトリソグラフィーを用
いて硝酸２０％、塩酸２０％の水溶液で所定の寸法にエ
ッチングした。
【００７５】本実施例のＭＩＭ素子部の電流−電圧特性
を測定したところ、β値（６Ｖ〜８Ｖ間での電流値の傾
き）は基板間で４．２〜４．５のバラツキ内におさまっ
ていた。
を測定したところ、β値（６Ｖ〜８Ｖ間での電流値の傾
き）は基板間で４．２〜４．５のバラツキ内におさまっ
ていた。
【００７６】また、Ｃｒのテーパー部での切れ断線は、
一箇所もなく、Ｃｒ切れでの歩留り落ちはなかった。
一箇所もなく、Ｃｒ切れでの歩留り落ちはなかった。
【００７７】（実施例９）コーニング社製７０５９Ｂａ
ホウケイ酸ガラスを８０℃の熱硫酸で洗浄した。この基
板をスパッタリング装置を使用して、１５％Ｎ2−Ａｒ
雰囲気中でＴａ膜をスパッタ形成した。このＴａ膜をＸ
線回折したところ、Ｔａ（α構造）、及び、Ｔａ２Ｎか
らなっていた。通常のＴａ膜はβ構造のＴａである。比
抵抗を測定したところ、本発明による下電極は２．２×
１０-4Ω・ｃｍ、β構造の下部電極は２．１×１０-4Ω
・ｃｍであった。本発明の比低抗は、Ｎが添加されない
ものとほぼ同一であることが分る。
ホウケイ酸ガラスを８０℃の熱硫酸で洗浄した。この基
板をスパッタリング装置を使用して、１５％Ｎ2−Ａｒ
雰囲気中でＴａ膜をスパッタ形成した。このＴａ膜をＸ
線回折したところ、Ｔａ（α構造）、及び、Ｔａ２Ｎか
らなっていた。通常のＴａ膜はβ構造のＴａである。比
抵抗を測定したところ、本発明による下電極は２．２×
１０-4Ω・ｃｍ、β構造の下部電極は２．１×１０-4Ω
・ｃｍであった。本発明の比低抗は、Ｎが添加されない
ものとほぼ同一であることが分る。
【００７８】次に、Ｔａを所定の寸法にフォトリソグラ
フィー・エッチング技術を使いパターニングした。Nが
添加されたＴａは、ＣＦ4６０％＋Ｏ2４０％の混合ガス
で何ら問題なくエッチングすることが可能であった。
フィー・エッチング技術を使いパターニングした。Nが
添加されたＴａは、ＣＦ4６０％＋Ｏ2４０％の混合ガス
で何ら問題なくエッチングすることが可能であった。
【００７９】次に、１％クエン酸を用い、陽極酸化法に
て酸化膜（インシュレーター）を形成した。この酸化膜
は、正確にはＮが存在しているため、ＴａのＮ添加酸化
膜である。アモルファス状態のため、Ｘ線回折では構造
が確認出来なかったが、ＸＰＳ分析により、酸チッ化物
を示すBinding Energy ピークを確認した。その他に、
ＴａＯ、及び、ＴａＮのピークも存在していた。
て酸化膜（インシュレーター）を形成した。この酸化膜
は、正確にはＮが存在しているため、ＴａのＮ添加酸化
膜である。アモルファス状態のため、Ｘ線回折では構造
が確認出来なかったが、ＸＰＳ分析により、酸チッ化物
を示すBinding Energy ピークを確認した。その他に、
ＴａＯ、及び、ＴａＮのピークも存在していた。
【００８０】次に、Ｃｒをスパッタリングした。厚みは
１５００Åとした。周知のフォトリソグラフィーを用
い、エッチングでＣｒを所定の寸法にパターニングし
た。さらに、画素電極としてＩＴＯをスパッタリングで
形成し、フォトリソグラフィーで所定の寸法にパターニ
ングした。厚みは１０００Åとした。
１５００Åとした。周知のフォトリソグラフィーを用
い、エッチングでＣｒを所定の寸法にパターニングし
た。さらに、画素電極としてＩＴＯをスパッタリングで
形成し、フォトリソグラフィーで所定の寸法にパターニ
ングした。厚みは１０００Åとした。
【００８１】本実施例のＭＩＭ素子のキャパシタンスを
任意の箇所の１００点を、ＬＣＲメータを用いて測定し
た。この時の素子の面積は、５μｍ×４μｍである。Ｔ
ａ酸チッツ化物の厚みは、エリプソメーターにより６０
０Åであることを確認した。その結果、キャパシタンス
は２．７ｎＦ／ｍｍ2となっており、従来のＭＩＭは
３．８ｎＦ／ｍｍ2であることから、約２／３に減少し
ていることが分る。
任意の箇所の１００点を、ＬＣＲメータを用いて測定し
た。この時の素子の面積は、５μｍ×４μｍである。Ｔ
ａ酸チッツ化物の厚みは、エリプソメーターにより６０
０Åであることを確認した。その結果、キャパシタンス
は２．７ｎＦ／ｍｍ2となっており、従来のＭＩＭは
３．８ｎＦ／ｍｍ2であることから、約２／３に減少し
ていることが分る。
【００８２】本パネルを用い、ポジ表示パネルを組み立
てて画質を確認した。コントラスト比を確認したとこ
ろ、１：１００となっており、従来の１：６０より格段
にコントラストが向上していた。更に、下電極へのＮ添
加量を変えたところ、インシュレーターの構造がＴａ酸
チッ化物のみとなり、その時の素子特性βは５と非常に
高く、かつパネルコントラストも１５０：１であった。
てて画質を確認した。コントラスト比を確認したとこ
ろ、１：１００となっており、従来の１：６０より格段
にコントラストが向上していた。更に、下電極へのＮ添
加量を変えたところ、インシュレーターの構造がＴａ酸
チッ化物のみとなり、その時の素子特性βは５と非常に
高く、かつパネルコントラストも１５０：１であった。
【００８３】また、下電極がＴａチッ化物（Ｔａ2Ｎ）
のみのパネルも作成し、画質を調べた。このパネルは、
外部電源の接続端子からの距離が近いところと遠いとこ
ろでの画質の差があり、ムラが生じていた。
のみのパネルも作成し、画質を調べた。このパネルは、
外部電源の接続端子からの距離が近いところと遠いとこ
ろでの画質の差があり、ムラが生じていた。
【００８４】（実施例１０）コーニング社製７０５９Ｂ
ａホウケイ酸ガラスを８０℃の熱硫酸で洗浄した。この
基板上に、スパッタリング装置を使用してＡｒガス圧
１．５×１０-2Ｔｏｒｒ、パワー１．５ｋＷでＴａ膜を
２８０Å形成した。
ａホウケイ酸ガラスを８０℃の熱硫酸で洗浄した。この
基板上に、スパッタリング装置を使用してＡｒガス圧
１．５×１０-2Ｔｏｒｒ、パワー１．５ｋＷでＴａ膜を
２８０Å形成した。
【００８５】次に、Ｔａを所定の寸法に周知のフォトリ
ソグラフィ・エッチング技術を使いてパターニングし
た。素子部の寸法は５μmとした。
ソグラフィ・エッチング技術を使いてパターニングし
た。素子部の寸法は５μmとした。
【００８６】次に、１％クエン酸を用い、陽極酸化法に
て酸化膜を形成した。初期電圧は３２Ｖとした。この酸
化膜の厚みはエリプソメータで確認したところ５００Å
のであった。
て酸化膜を形成した。初期電圧は３２Ｖとした。この酸
化膜の厚みはエリプソメータで確認したところ５００Å
のであった。
【００８７】次に、このようにして陽極酸化を施した基
板を、プラズマエッチング装置（日電アネルバ製ＤＥＭ
４５１）に装入し、Ｎ２ガスを２×１０-2Ｔｏｒｒのガ
ス圧でプラズマ処理を実施した。パワーはＲＦで５００
Ｗとした。該基板を光電子分析装置を用いて分析したと
ころ、ＴａＯ、及び、ＴａＮのピークとＴａ酸チッ化物
のピークが確認され、この膜がＮ添加Ｔａ酸化膜となっ
ていることが証明された。
板を、プラズマエッチング装置（日電アネルバ製ＤＥＭ
４５１）に装入し、Ｎ２ガスを２×１０-2Ｔｏｒｒのガ
ス圧でプラズマ処理を実施した。パワーはＲＦで５００
Ｗとした。該基板を光電子分析装置を用いて分析したと
ころ、ＴａＯ、及び、ＴａＮのピークとＴａ酸チッ化物
のピークが確認され、この膜がＮ添加Ｔａ酸化膜となっ
ていることが証明された。
【００８８】次に、Ｃｒをスパッタリングした。Ａｒ圧
は２×１０-2Ｔｏｒｒ、パワーは２ｋＷとした。厚みは
１５００Åとした。周知のフォトリソグラフィーを用
い、エッチングでＣｒを所定の寸法（ＭＩＭの箇所の寸
法は４μm）にパターニングした。さらに、画素電極と
して、ＩＴＯをスパッタリングで形成し、フォトリソグ
ラフィーで所定の寸法にパターニングした。厚みは１０
００Åとした。
は２×１０-2Ｔｏｒｒ、パワーは２ｋＷとした。厚みは
１５００Åとした。周知のフォトリソグラフィーを用
い、エッチングでＣｒを所定の寸法（ＭＩＭの箇所の寸
法は４μm）にパターニングした。さらに、画素電極と
して、ＩＴＯをスパッタリングで形成し、フォトリソグ
ラフィーで所定の寸法にパターニングした。厚みは１０
００Åとした。
【００８９】このＭＩＭ素子基板の任意の１００箇所の
電流−電圧特性を確認したところ、電圧１０Ｖの印加電
圧で流れる電流は２×１０-10Ａから３．５×１０-10Ａ
となっていた。通常のＴａをマスフローメーターにてそ
れぞれ流量管理したＡｒガス＋Ｎ2ガス中でスパッタリ
ングし、陽極酸化法にて作成した素子の電流−電圧特性
が５×１０-9Ａから１×１０-11Ａとばらついていたの
と比較し、本実施例の素子のばらつきは非常に小さいこ
とが分る。更に、β値が非常に高く良好であった（β＝
９）。ただ、Ｉ−Ｖ特性の極性差が存在していたため２
つのＭＩＭ素子を直列に接続し、極性差をキャンセルさ
せた。
電流−電圧特性を確認したところ、電圧１０Ｖの印加電
圧で流れる電流は２×１０-10Ａから３．５×１０-10Ａ
となっていた。通常のＴａをマスフローメーターにてそ
れぞれ流量管理したＡｒガス＋Ｎ2ガス中でスパッタリ
ングし、陽極酸化法にて作成した素子の電流−電圧特性
が５×１０-9Ａから１×１０-11Ａとばらついていたの
と比較し、本実施例の素子のばらつきは非常に小さいこ
とが分る。更に、β値が非常に高く良好であった（β＝
９）。ただ、Ｉ−Ｖ特性の極性差が存在していたため２
つのＭＩＭ素子を直列に接続し、極性差をキャンセルさ
せた。
【００９０】また、素子のキャパシタンスも２．５〜
２．７ｎＦ／ｍｍ2となっており、マスフロー管理のＡ
ｒ＋Ｎ2ガスを用い、陽極酸化法にて得た酸チッ化物の
キャパシタンスが１．７〜３．７ｎＦ／ｍｍ2のバラツ
キを持っていることを考えると、素子特性が安定してい
ることが分る。
２．７ｎＦ／ｍｍ2となっており、マスフロー管理のＡ
ｒ＋Ｎ2ガスを用い、陽極酸化法にて得た酸チッ化物の
キャパシタンスが１．７〜３．７ｎＦ／ｍｍ2のバラツ
キを持っていることを考えると、素子特性が安定してい
ることが分る。
【００９１】該パネルを用い、パネルを組み立て、画質
を確認したところ、いわゆる画質のシミ、ムラがなく、
鮮明な画質となった。また、下電極をＡｒとＮ2ガスで
スパッタしたパネルは、外部電源の接続端子からの距離
が近いところと遠いところでの画質の差があり、ムラに
なっていたことと比較して、本実施例の有効性が確認で
きる。ただ、大型基板（たとえば３００ｍｍ2）ではプ
ラズマ密度のバラツキによるものと思われる素子特性の
バラツキが発生した。
を確認したところ、いわゆる画質のシミ、ムラがなく、
鮮明な画質となった。また、下電極をＡｒとＮ2ガスで
スパッタしたパネルは、外部電源の接続端子からの距離
が近いところと遠いところでの画質の差があり、ムラに
なっていたことと比較して、本実施例の有効性が確認で
きる。ただ、大型基板（たとえば３００ｍｍ2）ではプ
ラズマ密度のバラツキによるものと思われる素子特性の
バラツキが発生した。
【００９２】
【発明の効果】以上述べた様に、本発明の製造方法によ
れば、従来ＴＦＴ液晶ディスプレイより劣っていたＭＩ
Ｍディスプレイの画質を大幅にアップさせ、ＴＦＴと同
等、もしくはそれ以上にまでさせることができた。ま
た、画素分割の冗長設計で製造歩留りを大幅にアップさ
せ、最近ＴＦＴと製造コストに大差なかったのを再び拡
大させ、２端子素子本来の製造歩留りを達成することが
できた。また、従来不可能とされていた１インチ程度の
小型ディスプレイの製造をも可能となった。更に、下電
極の結晶構造を制御することにより、６０μΩ・ｃｍの
低抵抗を実現し、２０インチ以上の大型ディスプレイの
可能性を拡大させた。本来、ＭＩＭは大型ディスプレイ
に適していると考えられていたが、冗長設計や配線の抵
抗化、インシュレーターの膜質のタイムリーなスパッタ
条件へのフィードバック等の達成により初めて可能とな
った。
れば、従来ＴＦＴ液晶ディスプレイより劣っていたＭＩ
Ｍディスプレイの画質を大幅にアップさせ、ＴＦＴと同
等、もしくはそれ以上にまでさせることができた。ま
た、画素分割の冗長設計で製造歩留りを大幅にアップさ
せ、最近ＴＦＴと製造コストに大差なかったのを再び拡
大させ、２端子素子本来の製造歩留りを達成することが
できた。また、従来不可能とされていた１インチ程度の
小型ディスプレイの製造をも可能となった。更に、下電
極の結晶構造を制御することにより、６０μΩ・ｃｍの
低抵抗を実現し、２０インチ以上の大型ディスプレイの
可能性を拡大させた。本来、ＭＩＭは大型ディスプレイ
に適していると考えられていたが、冗長設計や配線の抵
抗化、インシュレーターの膜質のタイムリーなスパッタ
条件へのフィードバック等の達成により初めて可能とな
った。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の基本製造プロセスを示すプロセス
図、及び、それに対応した基板断面図。
図、及び、それに対応した基板断面図。
【図２】 ＭＩＭ素子の上面図。
【図３】 図２のＡ−Ａ’断面図。
【図４】 液晶静電容量と素子容量の比とパネルコント
ラストとの関係図、及び、容量比に対応した下電極Ｔａ
の結晶構造と比抵抗を示す図。
ラストとの関係図、及び、容量比に対応した下電極Ｔａ
の結晶構造と比抵抗を示す図。
【図５】 インシュレーターの比誘電率εとコントラス
トの温度特性との関係を示す図。
トの温度特性との関係を示す図。
【図６】 素子β値の温度特性とインシュレーターの比
誘電率εとの関係を示す図。
誘電率εとの関係を示す図。
【図７】 ３Ｖ印加時の素子抵抗の温度特性とインシュ
レーターの比誘電率εとの関係を示す図。
レーターの比誘電率εとの関係を示す図。
【図８】 電極上付けカラーフィルターを用いたパネル
構造図。
構造図。
【図９】 電極下付けカラーフィルターを用いたパネル
構成図。
構成図。
【図１０】 各種インシュレーターヘのN添加方法と比
誘電率εの安定性との関係を示す図であり、（１）は任
意の濃度に調整されたＡｒ−Ｎ2混合ガスを使用したも
の、（２）はN添加Ｔａターゲットを使用したもの、
（３）はマスフローメーターにてＡｒとＮ2とを別々に
スパッタチャンバー内に導入したものである。
誘電率εの安定性との関係を示す図であり、（１）は任
意の濃度に調整されたＡｒ−Ｎ2混合ガスを使用したも
の、（２）はN添加Ｔａターゲットを使用したもの、
（３）はマスフローメーターにてＡｒとＮ2とを別々に
スパッタチャンバー内に導入したものである。
【図１１】 インシュレーターヘのＳｉ添加量と比誘電
率εとの関係を示す図。
率εとの関係を示す図。
【図１２】 下地絶縁膜ＴａＯxへのＮ添加量と下地絶
縁膜のエッチングレート、及び、素子特性を示す図であ
り、（１）はリアクティブスパッタにより形成した下
地、（２）は熱酸化により形成した下地を示す。
縁膜のエッチングレート、及び、素子特性を示す図であ
り、（１）はリアクティブスパッタにより形成した下
地、（２）は熱酸化により形成した下地を示す。
【図１３】 安定した素子特性と不安定な素子特性を示
す図。
す図。
【図１４】 液晶パネルセル内の水分濃度と素子のＩ−
Ｖ特性を示す図。
Ｖ特性を示す図。
【図１５】 ＴａＯx膜中のＮ濃度とＴａＯx膜屈折率、
ＴａＯx膜反射率の関係を示す図。
ＴａＯx膜反射率の関係を示す図。
【図１６】 素子容量を通常素子の１／２とし、画素分
割の冗長設計を行なった例を示すＭＩＭ上面図。
割の冗長設計を行なった例を示すＭＩＭ上面図。
【符号の説明】 １ ・・・ 基板 ２ ・・・ 下地絶縁膜 ３ ・・・ 下電極 ４ ・・・ インシュレーター ５ ・・・ 上電極 ６ ・・・ 画素電極 ６’・・・ 従来の画素電極形状 ６”・・・ 分割画素 ７ ・・・ ＭＩＭ素子 ８ ・・・ カラーフィルター層 ９ ・・・ 平坦化用中間膜 １０・・・ ＩＴＯ透明電極 １１・・・ 液晶
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平1−100685 (32)優先日 平１(1989)４月20日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平1−103719 (32)優先日 平１(1989)４月24日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平1−105043 (32)優先日 平１(1989)４月25日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平1−105044 (32)優先日 平１(1989)４月25日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平1−105045 (32)優先日 平１(1989)４月25日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平1−105046 (32)優先日 平１(1989)４月25日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平1−106428 (32)優先日 平１(1989)４月26日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平1−115572 (32)優先日 平１(1989)５月９日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ）
Claims (27)
- 【請求項１】基板上に設けられた複数の行電極と、前記
基板と対向する対向基板上に前記行電極と交差して配置
された複数の列電極が備えられ、前記両電極の交差部の
マトリックス状に形成された画素部にスイッチング用非
線形抵抗素子を配し、前記基板間に封入された液晶を電
気的に駆動させて表示するアクティブマトリックス型液
晶表示装置において、前記非線形抵抗素子にＭＩＭ（メ
タル・インシュレーター・メタル）の２端子素子を用
い、前記インシュレーターの比誘電率εがＴａＯx（但
しｘは任意の数値を示す）の比誘電率未満であり、前記
対向基板の有する静電容量ＣCF、画素部の液晶の静電容
量ＣLC、ＭＩＭ素子の静電容量CMIMが、 ＣCF×ＣLC／〔（ＣCF＋ＣLC）×ＣMIM〕＞２ であることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶
表示装置。 - 【請求項２】前記対向基板がカラーフィルター層を有
し、そのカラーフィルター層の下に電極形成されており
前記ＣCFがカラーフィルター層の静電容量であることを
特徴とする請求項１記載のアクティブマトリックス型液
晶表示装置。 - 【請求項３】 前記対向基板がカラーフィルター層を有
し、そのカラーフィルター層の上に電極形成されており
前記ＣCF＝∞であることを特徴とする請求項１記載のア
クティブマトリックス型液晶表示装置。 - 【請求項４】 前記アクティブマトリックス型液晶表示
装置の駆動方法がポジ又はネガ表示であることを特徴と
する請求項１記載のアクティブマトリックス型液晶表示
装置。 - 【請求項５】 前記電気的に駆動させる液晶中の水分濃
度が１００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１
記載のアクティブマトリックス型液晶表示装置。 - 【請求項６】 前記ＭＩＭの２端子素子がＴａ／ＴａＯ
x／Ｃｒであり、ＴａＯxに他の元素が添加されているこ
とを特徴とする請求項１記載のアクティブマトリックス
型液晶表示装置。 - 【請求項７】 前記他元素を添加されたＴａＯxの比誘
電率が２２以下であることを特徴とする請求項６記載の
アクティブマトリックス型液晶表示装置。 - 【請求項８】 前記他元素を添加されたＴａＯxの比誘
電率が１０以下であることを特徴とする請求項６記載の
アクティブマトリックス型液晶表示装置。 - 【請求項９】 前記添加する元素がＮまたはＳｉである
ことを特徴とする請求項６記載のアクティブマトリック
ス型液晶表示装置。 - 【請求項１０】 前記添加する元素が酸化物、チッ化
物、酸チッ化物の形で添加されていることを特徴とする
請求項６記載のアクティブマトリックス型液晶表示装
置。 - 【請求項１１】 前記基板上に酸化物、チッ化物、酸チ
ッ化物の下地絶縁膜が形成されたのちＭＩＭの２端子素
子が形成されていることを特徴とする請求項６記載のア
クティブマトリックス型液晶表示装置。 - 【請求項１２】 前記ＭＩＭ２端子素子に用いる下電極
Ｔａの結晶構造がα−Ｔａであることを特徴とする請求
項６記載のアクティブマトリックス型液晶表示装置。 - 【請求項１３】 前記添加されているＮの濃度がＴａＯ
x中に５〜２５ａｔ％であることを特徴とする請求項９
記載のアクティブマトリックス型液晶表示装置。 - 【請求項１４】 前記ＭＩＭ２端子素子の下電極Ｔａ中
にＮが５〜４５aｔ％含まれていることを特徴とする請
求項９記載のアクティブマトリックス型液晶表示装置。 - 【請求項１５】前記下電極Ｔａの結晶構造がα−Ｔａ又
はα−ＴａとＴａ2Ｎの混徴とする請求項１４記載のア
クティブマトリックス型液晶表示装置。 - 【請求項１６】 前記Ｎが添加された下電極Ｔａの比抵
抗が６０〜３００μΩ・ｃｍであることを特徴とする請
求項１５記載のアクティブマトリックス型液晶表示装
置。 - 【請求項１７】 前記基板上に形成される酸チッ化膜が
Ｔａの酸チッ化物であることを特徴とする請求項１１記
載のアクティブマトリックス型液晶表示装置。 - 【請求項１８】 前記Ｎが添加されているＴａＯx膜中
にＴａ酸チッ化物（ＴａＯxＮy）（ただしｘ，yは任意
の数を示す）が存在することを特徴とする請求項９記載
のアクティブマトリックス型液晶表示装置。 - 【請求項１９】 前記行電極と列電極の交差部の1つ1つ
の画素電極が複数に分割され、そのそれぞれに前記Ｔａ
Ｏxに他元素が添加されているＭＩＭ２端子素子が接続
されている請求項６記載のアクティブマトリックス型液
晶表示装置。 - 【請求項２０】 前記ＴａＯxにＮまたはＳｉが添加さ
れていることを特徴とする請求項１９記載のアクティブ
マトリックス型液晶表示装置。 - 【請求項２１】 基板上に設けられた複数の行電極と、
前記基板と対向する対向基板上に前記行電極と交差して
配置された複数の列電極が備えられ、前記両電極の交差
部のマトリックス状に形成された画素部にスイッチング
用非線形抵抗素子を配し、前記基板間に封入された液晶
を電気的に駆動させて表示するアクティブマトリックス
型液晶表示装置の製造方法において、前記基板上にＴａ
膜をチッ素を含む募囲気中でリアクティブスパッタした
のち前記Ｔａ膜を酸化して下地絶縁膜を形成する第1の
工程と、前記下地絶縁膜上にＴａ膜をチッ素を含む雰囲
気中でリアクティブスパッタする第２の工程と、前記第
２の工程で形成されたＴａ膜をパターンエッチングして
下電極とする第３の工程と、前記パターンエッチングし
たＴａ膜を酸化して絶縁膜（インシュレーター）とする
第4の工程と、前記第4の工程で形成された絶縁膜上にＣ
ｒを成膜する第５の工程と、前記第５の工程で成膜され
たＣｒをパターンエッチングして上電極とし、ＭＩＭ素
子を形成する第６の工程と、前記第６の工程を経たの
ち、ＩＴＯを成膜する第７の工程と、前記ＩＴＯをエッ
チングして画素電極とする第８の工程を有することを特
徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置の製造
方法。 - 【請求項２２】 前記第１または第４工程の酸化方法
が、熱酸化または陽極酸化であることを特徴とする請求
項２１記載のアクティブマトリックス型液晶表示装置の
製造方法。 - 【請求項２３】 前記第１工程の絶縁膜または第４工程
のインシュレーターを反応性リアクティブスパッタによ
って行なうことを特徴とする請求項２１記載のアクティ
ブマトリックス型液晶表示装置の製造方法。 - 【請求項２４】 前記第１、または第２工程のチッ素を
含む雰囲気中にＡｒを含むことを特徴とする請求項２１
記載のアクティブマトリックス型液晶表示装置の製造方
法。 - 【請求項２５】 前記第１、または第２の工程でチッ素
雰囲気に代えて５〜５０ａｔ％のＮを含有するＴａター
ゲットをチッ素を含まない雰囲気中でスパッタすること
を特徴とする請求項２１記載のアクティブマトリックス
型液晶表示装置の製造方法。 - 【請求項２６】 前記第２の工程でＲＦバイアスを基板
に印加してスパッタすることを特徴とする請求項２１記
載のアクティブマトリックス型液晶表示装置の製造方
法。 - 【請求項２７】 前記第１または第２の工程でチッ素雰
囲気に代えて、酸化後、またはリアクティブスパッタ後
Ｎプラズマ処理にてＮを絶縁膜またはインシュレーター
に添加することを特徴とする請求項２１記載のアクティ
ブマトリックス型液晶表示装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29654796A JP2964964B2 (ja) | 1989-03-23 | 1996-11-08 | 液晶表示装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (23)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7111789 | 1989-03-23 | ||
| JP9245889 | 1989-04-12 | ||
| JP9563489 | 1989-04-14 | ||
| JP10068589 | 1989-04-20 | ||
| JP10371989 | 1989-04-24 | ||
| JP10504589 | 1989-04-25 | ||
| JP10504489 | 1989-04-25 | ||
| JP10504689 | 1989-04-25 | ||
| JP10504389 | 1989-04-25 | ||
| JP10642889 | 1989-04-26 | ||
| JP1-115572 | 1989-05-09 | ||
| JP1-103719 | 1989-05-09 | ||
| JP1-105043 | 1989-05-09 | ||
| JP1-71117 | 1989-05-09 | ||
| JP1-105044 | 1989-05-09 | ||
| JP1-105046 | 1989-05-09 | ||
| JP1-92458 | 1989-05-09 | ||
| JP1-95634 | 1989-05-09 | ||
| JP1-106428 | 1989-05-09 | ||
| JP11557289 | 1989-05-09 | ||
| JP1-100685 | 1989-05-09 | ||
| JP1-105045 | 1989-05-09 | ||
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29052589A Division JP2841571B2 (ja) | 1889-04-24 | 1989-11-08 | アクティブマトリックス型液晶装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09166792A true JPH09166792A (ja) | 1997-06-24 |
| JP2964964B2 JP2964964B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=27583359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29654796A Expired - Fee Related JP2964964B2 (ja) | 1989-03-23 | 1996-11-08 | 液晶表示装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2964964B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8148711B2 (en) | 2007-05-18 | 2012-04-03 | Panasonic Corporation | Nonvolatile memory element, manufacturing method thereof, and nonvolatile semiconductor apparatus using nonvolatile memory element |
| US9236381B2 (en) | 2006-11-17 | 2016-01-12 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Nonvolatile memory element, nonvolatile memory apparatus, nonvolatile semiconductor apparatus, and method of manufacturing nonvolatile memory element |
-
1996
- 1996-11-08 JP JP29654796A patent/JP2964964B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9236381B2 (en) | 2006-11-17 | 2016-01-12 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Nonvolatile memory element, nonvolatile memory apparatus, nonvolatile semiconductor apparatus, and method of manufacturing nonvolatile memory element |
| US8148711B2 (en) | 2007-05-18 | 2012-04-03 | Panasonic Corporation | Nonvolatile memory element, manufacturing method thereof, and nonvolatile semiconductor apparatus using nonvolatile memory element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2964964B2 (ja) | 1999-10-18 |
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