JPH09205236A - 薄膜ダイオード及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光装置の解像度の限界を超える微細な素子
面積を有する薄膜ダイオード及びその製造方法を提供
し、薄膜ダイオードの寄生容量を従来に比べて小さくす
ることにより高精細な液晶表示装置を実現する。 【解決手段】 薄膜ダイオードの素子面積をコントロー
ルし、かつ微小化するために、レジストパターンを用い
て第１の金属層をエッチング加工した後に、アッシング
処理によりレジストパターンの寸法を小さくする技術を
採用し、第１の金属層上面に新規で微小な露出部を形成
し、かつパターンの寸法を小さくしたレジストパターン
を用いて第１の金属層をエッチングすることにより微小
な下段部を有する凸状の下部電極を形成する。しかるの
ちに下部電極の下段部上に絶縁体層を形成し、更に絶縁
体層上に上部電極を形成することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜ダイオード及
びその製造方法に関し、更に詳しくは液晶を駆動するア
クティブ素子としての薄膜ダイオード及びその製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶を駆動して所定の画像表示を行うア
クティブ素子としての薄膜ダイオードの構造について、
従来例を図２８及び図２９を用いて説明する。図２８は
従来例における薄膜ダイオードの平面形状を示す模式拡
大図である。図２９は、図２８におけるＡ−Ａ断面形状
を示す模式拡大図である。図２８に示すように従来の薄
膜ダイオード３９は、下部電極３２と上部電極３４とが
交差する部分で、その構造は、図２９に示すようにガラ
ス基板３１上に形成された下部電極３２と、下部電極３
２を覆う絶縁体層３３と、絶縁体層３３を介して下部電
極３２を覆う上部電極３４とからなる「金属層−絶縁体
層−金属層」構造となっている。

【０００３】次に従来の薄膜ダイオードの製造方法につ
いて図２９、図３０、図３１、図３２を用いて説明す
る。図３０に示すように、ガラス基板３１上にスパッタ
リング法もしくは化学気相成長法によって第１の金属層
３５を形成し、この第１の金属層３５上にフォトリソグ
ラフィー法によってレジストパターンを形成する。その
後、このレジストパターンをエッチングマスク３６とし
て、ウェットエッチング法もしくはドライエッチング法
によって図３１に示すように下部電極３２を形成する。
次に前記エッチングマスク３６を除去し、図３２に示す
ように下部電極３２を陽極とする陽極酸化法によって前
記下部電極３２の表面に絶縁体層３３を形成する。更
に、絶縁体層３３上にスパッタリング法もしくは化学気
相成長法によって第２の金属層（図示せず）を形成し、
この第２の金属層上にフォトリソグラフィー法によって
レジストパターン（図示せず）を形成する。その後、こ
のレジストパターンをエッチングマスクとして、ウェッ
トエッチング法もしくはドライエッチング法によってパ
ターニングを行い、図２９に示すように上部電極３４を
形成する。この結果、アクティブ素子としての「金属層
−絶縁体層−金属層」構造の薄膜ダイオード３９を形成
することができる。

【０００４】上記の素子面積は、下部電極３２と上部電
極３４をフォトリソグラフィー技術によって加工成形す
るときに用いる露光装置の解像度で最小値が決められ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】液晶を駆動して所定の
画像表示を行うアクティブ素子として薄膜ダイオードを
用いる場合、素子特性を向上させるために薄膜ダイオー
ドの寄生容量を液晶層の容量の数分の１程度にする必要
がある。一方、画素の点灯面積とＭＩＭ素子面積の比は
できるだけ大きくする必要がある。これにたいして絶縁
体層の厚みを厚くすれば容量は減るが、駆動特性が悪く
なる。このため薄膜ダイオードの素子面積を小さくする
必要がある。現在製品化されている素子パターンの寸法
は小さくても３μｍ程度となっているが、従来技術にお
ける薄膜ダイオードの最小素子面積は、露光装置の解像
度によって限定されている。

【０００６】特に微細な液晶表示体では画素面積の縮小
にともない液晶層の容量が小さくなり、薄膜ダイオード
の寄生容量を更に小さくすることが必要になる。これに
ともない微細な素子を形成するための解像度の高い露光
装置が必要になってくるが、解像度の高い露光装置はス
ループットが遅いという欠点がある。また、素子が微細
になって露光装置の限界に近い寸法となってくると、わ
ずかなフォーカスのズレや露光量の分布などによるレジ
スト寸法の違いが無視できない量になってくる。つま
り、露光装置の解像度の限界を超える微細な素子面積を
有する薄膜ダイオードを製造することは困難であるとい
う問題がある。

【０００７】そこで本発明の課題は、露光装置の解像度
の限界を超える微細な素子面積を有する薄膜ダイオード
及びその製造方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明のうちで請求項１記載の発明である薄膜
ダイオードの製造方法は、薄膜ダイオードの素子面積を
コントロールし、かつ微小化するために、レジストパタ
ーンを用いて第１の金属層をエッチング加工した後に、
アッシング処理によりレジストパターンの寸法を小さく
する技術を採用し、第１の金属層上に新規で微小な露出
部を形成し、かつパターンの寸法を小さくしたレジスト
パターンを用いて第１の金属層をエッチングすることに
より微小な下段部を有する凸状の下部電極を形成する。
しかるのちに下部電極の下段部上に絶縁体層を形成し、
更に絶縁体層上に上部電極を形成することを特徴とす
る。

【０００９】請求項２記載の発明である薄膜ダイオード
の製造方法は、請求項１記載の構成のうち、第１の金属
層に直接レジストパターン形成する工程を、第１の金属
層に第１の金属層よりも耐エッチング性に優れる薄膜か
らなる絶縁性保護層を形成し、この絶縁性保護層の上に
レジストパターンを形成する工程に変えたことを特徴と
する。

【００１０】請求項３記載の発明である薄膜ダイオード
の製造方法は、レジストパターンを用いて第１の金属層
をエッチング加工することにより下部電極を形成した後
に、アッシング処理によりレジストパターンの寸法を小
さくする技術を採用し、下部電極上面に新規で微小な露
出部を形成する。しかるのちに前記レジストパターンが
残存する状態で、下部電極の微小な露出部に絶縁体層を
形成し、更に絶縁体層上に上部電極を形成することを特
徴とする。

【００１１】請求項４記載の発明である薄膜ダイオード
は、中央の凸部を挟んで対称に配置され、面積がほぼ等
しい一対の微小な下段部を有する凸状の下部電極と、下
部電極の下段部上に形成される絶縁体層と、絶縁体層を
介して下部電極の下段部上に形成される上部電極とを備
え、かつ一対の寄生容量が互いにほぼ等しいことを特徴
とする。

【００１２】請求項５記載の発明である薄膜ダイオード
は、中央で分離された状態で対称に配置され、面積がほ
ぼ等しい一対の微小露出部を有する下部電極と、前記下
部電極の微小露出部に形成される絶縁体層と、前記絶縁
体層を介して前記下部電極の微小露出部に形成される上
部電極とを備え、かつ一対の寄生容量が互いにほぼ等し
いことを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明により製造する薄膜ダイオードの素子面
積は、下部電極をフォトリソグラヒィー技術で成形加工
するときにエッチングマスクとして用いるレジストパタ
ーンをアッシング処理する寸法によって決めることがで
きる。また前記レジストパターンをアッシング処理する
寸法は、アッシング処理する時間により制御することが
可能であり露光装置の解像度に依存せずに素子面積の大
きさを決めることができる。このため露光装置の解像度
の限界を超える、より微細な素子面積を有する薄膜ダイ
オードを形成することができる。更に、アッシング処理
は、等方性を有し、パターン全体を均等に小さくする。
このため下部電極上においてレジストパターンを挟んで
対称で互いにほぼ等しい面積を有する一対の微小露出部
を形成する。この結果、極めて微細な素子面積と寄生容
量とを有し、それぞれの値が互いに、ほぼ等しい一対の
薄膜ダイオードを形成することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施例を図面に基
づいて説明する。図１は、本発明における第１の実施例
の対象とする液晶表示装置の模式拡大斜視図である。図
２は本発明の第１の実施例において液晶表示装置のアク
ティブマトリックス基板に適応した場合の単位画素及び
薄膜ダイオードの平面形状を示す模式拡大図である。図
３は、図２におけるＡ−Ａ断面形状を示す模式拡大図で
ある。

【００１５】まず本発明の第１の実施例の対象とする液
晶表示装置の構造について、図１を参照してカラー表示
の液晶表示装置の場合の全体構成を説明する。２枚のガ
ラス基板１及び、ガラス基板４１は対向するように配置
され、一方のガラス基板１上に、ストライブ状のデータ
線４２及びドットマトリクス状に配列した駆動電極４３
を形成すると共に、そのデータ線４２と各駆動電極４３
との間にアクティブ素子（スイッチング素子）として薄
膜ダイオード（ＴＦＤ）４８を設けている。そして、こ
れらのデータ線４２，駆動電極４３，及び薄膜ダイオー
ド４８上に、液晶を配向させるためのポリイミド樹脂膜
からなる配向膜４５を設けている。

【００１６】他方のガラス基板４１の下面には、その境
界領域にブラックマトリクス４６を設けるようにカラー
フィルター４７を設け、その赤（Ｒ），緑（Ｇ），青
（Ｂ）のカラーフィルター・エレメントを、それぞれ一
方のガラス基板１上の各駆動電極４３に対応させてい
る。このカラーフィルター４７の下面に図示しない絶縁
膜を介して、一方のガラス基板１上のデータ線４２と直
交する方向にストライプ状の走査電極（図示せず）を設
けている。更に、この走査電極上に液晶を配向させるた
めのポリイミド樹脂膜からなる配向膜５１を設けてい
る。

【００１７】そして、配向膜４５と配向膜５１との間に
図示しない液晶を封入し、更に、一方と他方のガラス基
板１及び、ガラス基板４１の外側に、その偏光軸が互い
に直交するようにそれぞれ偏光板４９，５０を配置して
いる。なお、カラーフィルター４７の形成を省略する
と、白黒表示の液晶表示装置となる。

【００１８】つぎに図２、及び図３を用いて、この液晶
表示装置における薄膜ダイオード４８の構造を説明す
る。図３に示すように、前記薄膜ダイオード４８の構造
は、絶縁体であるガラス基板１上に形成する微小な下段
部８を有する凸状の下部電極２と、下部電極の下段部８
上に形成される絶縁体層３と、前記絶縁体層３を介して
前記下部電極の下段部８上に形成される上部電極４とに
よる「金属層−絶縁層−金属層」構造となっている。

【００１９】なお、前記下部電極の下段部８は、中央の
凸部１４を挟んで対称に配置されており、この一対の前
記下部電極の下段部８は微小で、互いにほぼ等しい面積
を有する。また図２に示すように前記上部電極４は、駆
動電極４３の一部をなし、前記下部電極の下段部８と交
差するような平面パターン形状をなしている。

【００２０】また各部材の材質としては、前記下部電極
２にタンタル（Ｔａ）を、前記絶縁体層３には陽極酸化
法により形成する酸化タンタル（ＴａＯｘ）を、前記上
部電極４には酸化インジュウムスズ（ＩＴＯ）を用いて
いる。

【００２１】次に本発明の第１の実施例における薄膜ダ
イオードの製造工程について、液晶表示装置のアクティ
ブマトリックス基板に適応した場合を例に説明する。図
６、図７、図８、図９、図１０、図１１、図１２、図１
３、図１４は、本発明の第１の実施例における薄膜ダイ
オードの製造工程を説明するための断面形状を示す模式
拡大図である。

【００２２】まず、図６に示すように、ガラス基板１上
に、スパッタリング法によって５０ｎｍ〜５００ｎｍの
膜厚のタンタルからなる第１の金属層１２を形成する。
次に図７に示すように前記第１の金属層１２上にフォト
リソグラフィー法により下部電極２と同じ形状のレジス
トパターンを形成し、これを第１のエッチングマスク５
とする。つぎに図８に示すように、前記第１のエッチン
グマスク５を用いて前記第１の金属層１２のドライエッ
チング処理を行い、厚さ方向の途中までエッチングを進
め、下段部６を有する凸状の第１の金属層１２ａを形成
する。

【００２３】前記第１の金属層１２のドライエッチング
処理は、ドライエッチング装置内に１００ｓｃｃｍ〜３
００ｓｃｃｍの流量で六フッ化硫黄（ＳＦ６）を導入
し、これに０ｓｃｃｍ〜１００ｓｃｃｍの酸素を加え、
全体の圧力を５０ｍＴｏｒｒ〜２００ｍＴｏｒｒとし
て、これに１００Ｗ〜１０００ＷのＲＦ電力（１３．５
６ＭＨｚ）を印加して生成したプラズマによって行う。

【００２４】つぎに図９に示すように、前記第１の金属
層１２ａ上の前記第１のエッチングマスク５をアッシン
グ処理によりパターンの寸法を小さくすることにより、
第２のエッチングマスク５ａを形成する。これと同時に
第１の金属層の上段部１０に前記第２のエッチングマス
ク５ａを挟んで一対の新規な第１の金属層の微小露出部
７を形成する。このアッシング処理は等方性を有し、パ
ターン全体を均等に小さくするから、前記一対の第１の
金属層の微小露出部７は、前記第２のエッチングマスク
５ａを挟んで対称で互いにほぼ等しい面積に形成され
る。

【００２５】また、このアッシング処理の条件は、ドラ
イエッチング装置内に５０ｓｃｃｍ〜３００ｓｃｃｍの
流量で酸素を導入し、これに０ｓｃｃｍ〜１００ｓｃｃ
ｍの六フッ化硫黄（ＳＦ６）を加え、全体の圧力を１０
０ｍＴｏｒｒ〜３００ｍＴｏｏｒとして、これに１００
Ｗ〜５００ＷのＲＦ電力（１３．５６ＭＨｚ）を印加し
て生成したプラズマによって行う。

【００２６】なお、前記第１の金属層１２のエッチング
処理においては、図１２に示すようにガラス基板１が露
出するまで前記第１の金属層１２のエッチング処理を行
い、第１の金属層１２ｂを形成し、その後、前記第１の
エッチングマスク５のアッシング処理を行い図１３に示
すように、第２のエッチングマスク５ａと第１の金属層
の微小露出部７ａを形成しても良い。このアッシング処
理により小さくするパターン寸法（第１のエッチングマ
スク５と第２のエッチングマスク５ａとのパターン寸法
の差）は、１００ｎｍ〜１０００ｎｍである。

【００２７】つぎに、パターン寸法が小さな前記第２の
エッチングマスク５ａを用いて前記第１の金属層１２ａ
のドライエッチング処理を行い、図１０に示すように、
一対の微小な下段部８を有する凸状の下部電極２を形成
する。前記一対をなす下部電極の下段部８は、前記第２
のエッチングマスク５ａを挟んで対称に配置され、互い
にほぼ等しい面積に形成される。この時のエッチング処
理条件は、前記第１の金属層１２のドライエッチング処
理と同じである。なお、図１３に示す前記第１の金属層
１２ｂの場合も同じ方法で下部電極２を形成できる。

【００２８】また、このエッチング処理においては、図
１０に示す下部電極の下段部８が残るようにエッチング
処理時間を設定するが、前記第１の金属層１２ａのエッ
チングにおいては図９に示す第１の金属層の下段部６を
完全に除去し、かつ図１０に示す下部電極の下段部８が
残るようにエッチング処理時間を設定する。なお、前記
第１の金属層の下段部６の除去終了を目安とすること
で、エッチング処理時間の設定が容易となる。

【００２９】つぎに図１１に示すように前記第２のエッ
チングマスク５ａを除去した後、前記下部電極２を陽極
とする陽極酸化法によって前記下部電極２の表面を覆う
ように酸化タンタル（ＴａＯｘ）からなる絶縁体層３を
形成する。この時の陽極酸化は０．０１〜１％のクエン
酸溶液を用い、陰極に白金電極を用いて前記下部電極２
の材料であるタンタルとの間に１０〜１００Ｖの電圧を
かけて行う。

【００３０】つぎにスパッタリング法により前記絶縁体
層３を覆うように酸化インジュウムスズ（ＩＴＯ）から
なる第２の金属層（図示せず）を形成する。この時のス
パッタリングの処理条件は、スパッタ装置内に１００ｓ
ｃｃｍのアルゴンガスと２ｓｃｃｍの酸素（Ｏ₂ ）ガス
を導入し、圧力を５ｍＴｏｒｒ〜３０ｍＴｏｒｒとし
て、これに１ＫＷ〜３ＫＷのＲＦ電力（１３．５６ＭＨ
ｚ）を印加して生成したプラズマによって行う。更に前
記第２の金属層上にフォトリソグラフィー法により図３
に示す前記上部電極４のパターンと同じ形状のレジスト
パターン（図示せず）を形成し、これをエッチングマス
クとして用いてウェットエッチング法により図３に示す
ような前記上部電極４を形成する。

【００３１】この時、図３に示す絶縁体層の側壁部１８
には前記上部電極４は、ほとんど形成されない。このた
め前記上部電極４は前記絶縁体層の側壁部１８の部分で
分離することができる。なお、前記絶縁体層の側壁部１
８に前記上部電極４が、わずかに形成され前記絶縁体層
の側壁部１８の部分で前記上部電極４の分離が不十分な
場合には、更に塩酸５％の水溶液を用いてライトエッチ
ング処理することで確実に分離することができる。

【００３２】以上の工程により下部電極の凸部１４を挟
んで対称に配置され、極めて微細な素子面積と寄生容量
とを有し、それぞれの値が互いにほぼ等しいことを特徴
とする一対の薄膜ダイオードを完成した。

【００３３】なお、前記第１の金属層１２のドライエッ
チング処理において、ドライエッチング装置内に導入す
る酸素ガス（Ｏ₂ ）の量をコントロールすることによ
り、図１４に示すように下部電極下段の側壁部１３のエ
ッチング断面形状がテーパ形状をなす下部電極２ｃを形
成しても良い。これにより図３に破線で示す前記上部電
極４の成長境界領域２３での断線による画素欠陥を減少
させることができる。

【００３４】以上述べたように本実施例によって製造し
た薄膜ダイオードは、従来の薄膜ダイオードに比較して
極めて微細な素子面積を有する。従来の製造方法で製造
した薄膜ダイオードの素子面積は、図２７に示すように
下部電極３２と上部電極３４の交差する部分の面積で、
この素子面積の最小値は下部電極３２と上部電極３４と
をフォトリソグラヒィー技術で成形加工するときに用い
る露光装置の解像度に依存する。この結果、従来の製造
方法では露光装置の解像度の限界を超える素子面積を有
する薄膜ダイオードを製造することは困難である。

【００３５】しかし、本実施例の薄膜ダイオードの素子
面積は、図３に示すように、微少な下段部８を有する凸
状の前記下部電極２と、前記下部電極の下段部８上に前
記絶縁体層３を介して形成した前記上部電極４とが重畳
する部分の面積であり、図２に示す前記上部電極４の幅
は前記上部電極４をフォトリソグラヒィー技術で成形加
工するときに用いる露光装置の解像度に依存するが、図
３に示す前記下部電極の下段部８の幅は前記下部電極２
を形成する時に用いるエッチングマスクをアッシング処
理する時間で決めることができる。この結果、本実施例
の薄膜ダイオードの素子面積は露光装置の解像度の限界
を超えて小さくすることができる。

【００３６】本発明の第２の実施例を図面に基づいて説
明する。図４は本発明の第２の実施例における薄膜ダイ
オード及びその製造方法を説明するための断面形状を示
す模式拡大図である。

【００３７】図４に示すように、絶縁体であるガラス基
板１上には、微小な下段部８を有する凸状の下部電極２
ａと、下部電極の下段部８上に形成される絶縁体層３ａ
と、前記絶縁体層３ａを介して前記下部電極の下段部８
上に形成される上部電極４ａとからなる薄膜ダイオード
が形成してある。なお、前記下部電極の下段部８は、中
央の凸部１４ａを挟んで対称に配置されており、この一
対の前記下部電極の下段部８は、微小で、互いにほぼ等
しい面積を有する。また各部材の材質は、第１の実施例
と同じ材質を用いている。

【００３８】次に本発明の第２の実施例における薄膜ダ
イオードの製造工程について、液晶表示装置のアクティ
ブマトリックス基板に適応した場合を例に説明する。図
１５、図１６、図１７、図１８、図１９、図２０、図２
１は、本発明の第２の実施例における薄膜ダイオードの
製造工程を説明するための断面形状を示す模式拡大図で
ある。

【００３９】まず、第１の実施例と同様にガラス基板１
上に、スパッタリング法によって５０ｎｍ〜５００ｎｍ
の膜厚のタンタルからなる第１の金属層１２を形成す
る。次に図１５に示すように前記第１の金属層１２上
に、スパッタリング法によってタンタルよりも耐エッチ
ング性に優れる１０ｎｍの膜厚の酸化タンタル（ＴａＯ
ｘ）膜からなる絶縁性保護層９を形成する。次に前記絶
縁性保護層９上にフォトリソグラフィー法により下部電
極２と同じ形状のレジストパターンを形成し、これを第
１のエッチングマスク５とする。

【００４０】つぎに、前記第１のエッチングマスク５を
用いて前記絶縁性保護層９及び前記第１の金属層１２の
ドライエッチング処理を行い、厚さ方向の途中までエッ
チングを進め図１６に示すような絶縁性保護層９ａと、
下段部６を有する凸状の第１の金属層１２ｃとを形成す
る。前記絶縁性保護層９及び前記第１の金属層１２のド
ライエッチング処理は、第１の実施例における第１の金
属層１２のドライエッチング処理と同じ処理条件で行
う。なお、このエッチング処理において除去される部分
は、前記絶縁性保護層９だけで前記第１の金属層１２
は、そのまま残っていても良い。

【００４１】つぎに、前記絶縁性保護層９ａ上の前記第
１のエッチングマスク５のアッシング処理を行い、図１
７に示すように、前記第１のエッチングマスク５のパタ
ーン寸法より小さな第２エッチングマスク５ａを形成す
る。またこれと同時に前記絶縁性保護層９ａに新規な絶
縁性保護層の微小露出部１１を形成する。このアッシン
グ処理は、第１の実施例におけるアッシング処理と同じ
処理条件で行う。

【００４２】なお、前記絶縁性保護層９及び前記第１の
金属層１２のエッチング処理においては、図２０に示す
ようにガラス基板１が露出するまで前記第１の金属層１
２のエッチング処理を行い、第１の金属層１２ｂを形成
し、その後、前記第１のエッチングマスク５のアッシン
グ処理を行い図２１に示すように、第２のエッチングマ
スク５ａと絶縁性保護層の微小露出部１１とを形成して
も良い。

【００４３】つぎに、パターン寸法が小さな前記第２の
エッチングマスク５ａを用いて前記絶縁性保護層９ａ及
び前記第１の金属層１２ｃのドライエッチングを行い、
図１８に示すように、一対の微小な下段部８を有する凸
状の下部電極２ａを形成する。前記一対の下部電極の下
段部８の面積は、第１の実施例の場合と同様に互いにほ
ぼ等しくなるように形成する。

【００４４】また本実施例においては、ドライエッチン
グ処理条件を第１の実施例の場合に比べてドライエッチ
ング装置内の全体の圧力を１００ｍｔｏｒｒ〜２００ｍ
ｔｏｒｒと高く設定した。これによりエッチングの等方
性が増すことと、前記絶縁性保護層９ａを設けることと
により、図１８に示すように前記下部電極上段の側壁部
２０の断面形状がアンダーカットの形状となる。

【００４５】なお、図２１に示す前記第１の金属層１２
ｂの場合も同じ方法で前記下部電極２ａを形成できる。
このエッチング処理においては、図１８に示す下部電極
の下段部８が残るようにエッチング処理時間を設定する
が、図１７に示す前記絶縁性保護層９ａ及び前記第１の
金属層１２ａのエッチング処理においては、第一の金属
層の下段部６及び絶縁性保護層の微小露出部１１を完全
に除去し、かつ前記下部電極の下段部８が残るようにエ
ッチング処理時間を設定する。

【００４６】つぎに図１９に示すように前記第２エッチ
ングマスク５ａを除去した後に前記下部電極２ａを陽極
とし、陽極酸化法によって前記下部電極２ａの表面を覆
うように酸化タンタル（ＴａＯｘ）からなる絶縁体層３
ａを形成する。なお、陽極酸化の条件は、第１の実施例
における陽極酸化の条件と同じである。

【００４７】つぎにスパッタリング法により前記絶縁体
層３ａを覆うように酸化インジュウムスズ（ＩＴＯ）か
らなる第２の金属層（図示せず）を形成する。この時の
スパッタリング法の処理条件は、第１の実施例の場合と
同じである。更に前記第２の金属層にフォトリソグラフ
ィー法により図４に示す前記上部電極４ａと同じ形状の
レジストパターン（図示せず）を形成し、これをエッチ
ングマスクとして、ウェットエッチング法により図４に
示すような前記上部電極４ａを形成する。

【００４８】この時、図４に示す絶縁体層の側壁部１８
ａには前記上部電極４ａは、ほとんど形成されない。特
に本実施例のように前記絶縁体層の側壁部１８ａの形状
がアンダーカットの形状であると、前記絶縁体層の側壁
部１８ａにおける前記上部電極４ａの形成がより制限さ
れる。このため前記絶縁体層の側壁部１８の部分で前記
上部電極４ａの分離が第１の実施例と比べて容易とな
る。

【００４９】なお、前記絶縁体層の側壁部１８ａに前記
上部電極４ａがわずかに形成され前記絶縁体層の側壁部
１８ａの部分での前記上部電極４ａの分離が不十分な場
合には、更に塩酸５％の水溶液を用いてライトエッチン
グ処理することで確実に分離することができる。

【００５０】以上の工程により下部電極の凸部１４ａを
挟んで対称に配置され、極めて微細な素子面積と寄生容
量とを有し、それぞれの値が互いにほぼ等しいことを特
徴とする一対の薄膜ダイオードを完成した。

【００５１】以上述べたように本実施例によって製造し
た薄膜ダイオードの素子面積は、第１の実施例と同様
に、露光装置の解像度の限界を超えて小さくすることが
できる。更に図４に示すように前記絶縁体層の側壁部１
８ａがアンダーカットの形状となる。この結果前記絶縁
体層の側壁部１８ａにおける前記上部電極４ａの形成が
より制限され、前記上部電極４ａの側壁部１８ａの部分
での分離が第１の実施例よりも容易となる。

【００５２】本発明の第３の実施例を図面に基づいて説
明する。図５は本発明の第３の実施例における薄膜ダイ
オード及びその製造方法を説明するための断面形状を示
す模式拡大図である。

【００５３】図５に示すように、絶縁体であるガラス基
板１上には、中央で分離された状態で対称に配置され、
面積がほぼ等しい一対の微小露出部１９を有する下部電
極２ｂと、前記下部電極２ｂの表面を覆うように形成す
る絶縁体層３ｂと、前記絶縁体層３ｂを介して前記下部
電極２ｂ上に形成される上部電極４ｂとからなる一対の
薄膜ダイオードが形成してある。また各部材の材質は、
第１の実施例と同じ材質を用いている。

【００５４】次に本発明の第３の実施例における薄膜ダ
イオードの製造工程について、液晶表示装置のアクティ
ブマトリックス基板に適応した場合を例に説明する。図
２２、図２３、図２４、図２５は、本発明の第３の実施
例における薄膜ダイオードの製造工程を説明するための
断面形状を示す模式拡大図である。

【００５５】まず、図２２に示すように、ガラス基板１
上に、スパッタリング法によって５０ｎｍ〜５００ｎｍ
の膜厚のタンタルからなる第１の金属層１２ｄを形成
し、つぎに前記第１の金属層１２ｄ上にフォトリソグラ
フィー法により図５に示す下部電極２ｂのパターンと同
じ形状のレジストパターンを形成し、これを第１のエッ
チングマスク５とする。

【００５６】つぎに図２３に示すように、前記第１のエ
ッチングマスク５を用いて前記第１の金属層１２ｄのド
ライエッチング処理を行い、下部電極２ｂを形成する。
前記第１の金属層１２ｄのドライエッチング処理は、第
１の実施例における第１の金属層１２のドライエッチン
グ処理と同じ処理条件で行う。

【００５７】つぎに図２４に示すように、前記下部電極
２ｂ上の前記第１のエッチングマスク５のアッシング処
理を行い、前記第１のエッチングマスク５のパターン寸
法より小さな第２のエッチングマスク５ａを形成する。
また、これと同時に前記下部電極２ｂに一対の新規な下
部電極の微小露出部１９を形成する。前記一対の下部電
極の微小露出部１９は、前記第２のエッチングマスク５
ａを挟んで対称に配置され、互いにほぼ等しい面積に形
成される。なお、このアッシング処理の条件は、第１の
実施例におけるアッシング処理と同じ処理条件で行う。

【００５８】つぎに図２５に示すように、前記第２のエ
ッチングマスク５ａが残存する状態で前記下部電極２ｂ
を陽極とする陽極酸化法によって前記下部電極２ｂの表
面を覆うように酸化タンタル（ＴａＯｘ）からなる絶縁
体層３ｂを形成する。この時の陽極酸化の条件は、第１
の実施例における陽極酸化の条件と同じである。

【００５９】つぎに前記第２のエッチングマスク５ａが
残存する状態でスパッタリング法により前記絶縁体層３
ｂを覆うように酸化インジュウムスズ（ＩＴＯ）からな
る第２の金属層（図示せず）を形成する。この時のスパ
ッタリング法の処理条件は、第１の実施例の場合と同じ
である。この時、前記第２の金属層は、前記第２のエッ
チングマスク５ａにより、前記下部電極２ｂのほぼ中央
で分離される。

【００６０】更に前記第２の金属層上にフォトリソグラ
フィー法により図５に示す前記上部電極４ｂと同じ形状
のレジストパターンを形成する。これを図２６に示すよ
うに第３のエッチングマスク１５として、ウェットエッ
チング法により前記上部電極４ｂを形成する。この時、
上部電極４ｂは、第２のエッチングマスク５ａにより前
記下部電極２ｂ上のほぼ中央部で分離されている。最後
に図５に示すように第３のエッチングマスク１５を除去
する。この時、前記第２のエッチングマスク５ａは同時
に除去されるが残っていても差し支えない。

【００６１】以上の工程により中央で分離された状態で
対称に配置され、極めて微細な素子面積と寄生容量とを
有し、それぞれの値が互いにほぼ等しいことを特徴とす
る一対の薄膜ダイオードを完成した。

【００６２】以上述べたように本実施例によって製造し
た薄膜ダイオードの素子面積は図５に示すように下部電
極２ｂと、前記下部電極の微少露出部１９に絶縁体層３
ｂを介して形成した上部電極４ｂとが重畳する部分の面
積である。この結果、第１の実施例と同様に薄膜ダイオ
ードの素子面積は露光装置の解像度に依存せず露光装置
の解像度の限界を超えて小さくすることができる。

【００６３】第１の実施例から第３の実施例において
は、第１の金属層がタンタル、絶縁体層が酸化タンタ
ル、第２の金属層が酸化インジュウムスズからなる薄膜
ダイオードについて記載したが、本発明はこのような材
料を用いた薄膜ダイオードに限定されるものではない。
上記以外の材料からなる薄膜ダイオードに対しても素子
面積を小さくし、寄生容量を小さくする効果を得ること
ができる。

【００６４】また、実施例の説明の中では、陽極酸化法
ににより絶縁体層を形成するときの電極の接続方法の説
明を省略したが、図２６に示すように複数の隣接する下
部電極２を下部電極接続線２２で接続した状態で陽極酸
化処理を行い、上部電極の形成後にエッチング法によっ
て、１個づつの下部電極２に分離する。なお、下部電極
２ａ、２ｂ、２ｃについても同様である。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、薄
膜ダイオードの素子面積は下部電極をフォトリソグラフ
ィー技術で形成するときに用いるエッチングマスクをア
ッシング処理する時間で決まる。これにより薄膜ダイオ
ードの最小素子面積は露光装置の解像度に依存せず露光
装置の解像度の限界を超えて小さくすることができ、微
細で、かつ均一な素子が形成できる。この結果、薄膜ダ
イオードの寄生容量を従来に比べて小さくできるので高
精細な液晶表示装置を実現することができる。更に、本
発明によれば、一対の薄膜ダイオードは直列に組み合わ
せた構造になっているためバックトゥバツクダイオード
としても利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例から第３の実施例におけ
る液晶表示装置の全体構成を説明するための模式拡大斜
視図である。

【図２】本発明の第１の実施例における薄膜ダイオード
及びその製造方法を説明するための平面形状を示す模式
拡大図である。

【図３】図２におけるＡ−Ａ断面形状を示す模式拡大図
である。

【図４】本発明の第２の実施例における薄膜ダイオード
及びその製造方法を説明するための断面形状を示す模式
拡大図である。

【図５】本発明の第３の実施例における薄膜ダイオード
及びその製造方法を説明するための断面形状を示す模式
拡大図である。

【図６】本発明の第１の実施例における薄膜ダイオード
の製造工程を説明するための断面形状を示す模式拡大図
である。

【図７】本発明の第１の実施例における薄膜ダイオード
の製造工程を説明するための断面形状を示す模式拡大図
である。

【図８】本発明の第１の実施例における薄膜ダイオード
の製造工程を説明するための断面形状を示す模式拡大図
である。

【図９】本発明の第１の実施例における薄膜ダイオード
の製造工程を説明するための断面形状を示す模式拡大図
である。

【図１０】本発明の第１の実施例における薄膜ダイオー
ドの製造工程を説明するための断面形状を示す模式拡大
図である。

【図１１】本発明の第１の実施例における薄膜ダイオー
ドの製造工程を説明するための断面形状を示す模式拡大
図である。

【図１２】本発明の第１の実施例における薄膜ダイオー
ドの製造工程を説明するための断面形状を示す模式拡大
図である。

【図１３】本発明の第１の実施例における薄膜ダイオー
ドの製造工程を説明するための断面形状を示す模式拡大
図である。

【図１４】本発明の第１の実施例における薄膜ダイオー
ドの製造工程を説明するための断面形状を示す模式拡大
図である。

【図１５】本発明の第２の実施例における薄膜ダイオー
ドの製造工程を説明するための断面形状を示す模式拡大
図である。

【図１６】本発明の第２の実施例における薄膜ダイオー
ドの製造工程を説明するための断面形状を示す模式拡大
図である。

【図１７】本発明の第２の実施例における薄膜ダイオー
ドの製造工程を説明するための断面形状を示す模式拡大
図である。

【図１８】本発明の第２の実施例における薄膜ダイオー
ドの製造工程を説明するための断面形状を示す模式拡大
図である。

【図１９】本発明の第２の実施例における薄膜ダイオー
ドの製造工程を説明するための断面形状を示す模式拡大
図である。

【図２０】本発明の第２の実施例における薄膜ダイオー
ドの製造工程を説明するための断面形状を示す模式拡大
図である。

【図２１】本発明の第２の実施例における薄膜ダイオー
ドの製造工程を説明するための断面形状を示す模式拡大
図である。

【図２２】本発明の第３の実施例における薄膜ダイオー
ドの製造工程を説明するための断面形状を示す模式拡大
図である。

【図２３】本発明の第３の実施例における薄膜ダイオー
ドの製造工程を説明するための断面形状を示す模式拡大
図である。

【図２４】本発明の第３の実施例における薄膜ダイオー
ドの製造工程を説明するための断面形状を示す模式拡大
図である。

【図２５】本発明の第３の実施例における薄膜ダイオー
ドの製造工程を説明するための断面形状を示す模式拡大
図である。

【図２６】本発明の第３の実施例における薄膜ダイオー
ドの製造工程を説明するための断面形状を示す模式拡大
図である。

【図２７】本発明の第１の実施例から第３の実施例にお
ける薄膜ダイオードの製造工程を説明するための平面形
状を示す模式拡大図である。

【図２８】従来例における薄膜ダイオード構造を説明す
るための平面形状を示す模式拡大図である。

【図２９】図２８におけるＡ−Ａ断面形状を示す模式拡
大図である。

【図３０】従来例における薄膜ダイオードの製造工程を
説明するための断面形状を示す模式拡大図である。

【図３１】従来例における薄膜ダイオードの製造工程を
説明するための断面形状を示す模式拡大図である。

【図３２】従来例における薄膜ダイオードの製造工程を
説明するための断面形状を示す模式拡大図である。

【符号の説明】

１ ガラス基板 ２ 下部電極 ２ａ 下部電極 ２ｂ 下部電極 ２ｃ 下部電極 ３ 絶縁体層 ３ａ 絶縁体層 ３ｂ 絶縁体層 ４ 上部電極 ４ａ 上部電極 ４ｂ 上部電極 ５ 第１のエッチングマスク ５ａ 第２のエッチングマスク ６ 第１の金属層の下段部 ７ 第１の金属層の微小露出部 ７ａ 第１の金属層の微小露出部 ８ 下部電極の下段部 ９ 絶縁性保護層 ９ａ 絶縁性保護層 １０ 第１の金属層の上段部 １１ 絶縁性保護層の微小露出部 １２ 第１の金属層 １２ａ 第１の金属層 １２ｂ 第１の金属層 １２ｃ 第１の金属層 １２ｄ 第１の金属層 １３ 下部電極下段の側壁部 １４ 凸部 １４ａ 凸部 １５ 第３のエッチングマスク １８ 絶縁体層の側壁部 １８ａ 絶縁体層の側壁部 １９ 微小露出部 ２０ 下部電極上段の側壁部 ２２ 下部電極接続線 ２３ 成長境界領域 ３１ ガラス基板 ３２ 下部電極 ３３ 絶縁体層 ３４ 上部電極 ３５ 第１の金属層 ３６ エッチングマスク ３９ 薄膜ダイオード ４１ ガラス基板 ４２ データー線 ４３ 駆動電極 ４５ 配向膜 ４６ ブラックマトリックス ４７ カラーフィルター ４８ 薄膜ダイオード ４９ 偏光板 ５０ 偏光板 ５１ 配向膜

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス基板上に第１の金属層を形成する
   工程と、前記第１の金属層の表面にフォトリソグラフィ
   ー法により形成するレジストパターンを第１のエッチン
   グマスクとして前記第１の金属層をエッチングする工程
   と、アッシング処理により前記レジストパターンの寸法
   を小さくすることにより前記第１の金属層上に新規な第
   １の金属層の微小露出部を形成する工程と、前記パター
   ンの寸法を小さくしたレジストパターンを第２のエッチ
   ングマスクとして前記第１の金属層をエッチングするこ
   とにより微小な下段部を有する凸状の下部電極を形成す
   る工程と、前記下部電極の表面を覆うように陽極酸化法
   により絶縁体層を形成する工程と、少なくとも下部電極
   の下段部を前記絶縁体層を介して覆うように上部電極を
   形成する工程とを含むことを特徴とする薄膜ダイオード
   の製造方法。
2. 【請求項２】 ガラス基板上に第１の金属層を形成する
   工程と、前記第１の金属層の表面に前記第１の金属層よ
   りも耐エッチング性に優れる薄膜からなる絶縁性保護層
   を形成する工程と、前記絶縁性保護層の表面にフォトリ
   ソグラフィー法により形成するレジストパターンを第１
   のエッチングマスクとして前記絶縁性保護層と前記第１
   の金属層をエッチングする工程と、アッシング処理によ
   り前記レジストパターンの寸法を小さくすることにより
   前記絶縁性保護層上に新規な絶縁性保護層の微小露出部
   を形成する工程と、前記パターンの寸法を小さくしたレ
   ジストパターンを第２のエッチングマスクとして前記絶
   縁性保護層と前記第１の金属層とをエッチングすること
   により微小な下段部を有する凸状の下部電極を形成する
   工程と、前記下部電極の表面を覆うように陽極酸化法に
   より絶縁体層を形成する工程と、少なくとも下部電極の
   下段部を前記絶縁体層を介して覆うように上部電極を形
   成する工程とを含むこと特徴とする薄膜ダイオードの製
   造方法。
3. 【請求項３】 ガラス基板上に第１の金属層を形成する
   工程と、前記第１の金属層の表面にフォトリソグラフィ
   ー法により形成するレジストパターンを第１のエッチン
   グマスクとして前記第１の金属層をエッチングすること
   により下部電極を形成する工程と、アッシング処理によ
   り前記レジストパターンの寸法を小さくすることにより
   前記下部電極上に新規な下部電極の微小露出部を形成す
   る工程と、パターンの寸法を小さくしたレジストパター
   ンが残存する状態で前記下部電極の表面を覆うように陽
   極酸化法により絶縁体層を形成する工程と、パターンの
   寸法を小さくしたレジストパターンが残存する状態で前
   記下部電極の表面を前記絶縁体層を介して覆うように上
   部電極を形成する工程とを含むことを特徴とする薄膜ダ
   イオードの製造方法。
4. 【請求項４】 中央の凸部を挟んで対称に配置され、面
   積がほぼ等しい一対の微小な下段部を有する凸状の下部
   電極と、下部電極の下段部上に形成される絶縁体層と、
   絶縁体層を介して下部電極の下段部上に形成される上部
   電極とを備え、かつ一対の寄生容量が互いにほぼ等しい
   ことを特徴とする薄膜ダイオード。
5. 【請求項５】 中央で分離された状態で対称に配置さ
   れ、面積がほぼ等しい一対の微小露出部を有する下部電
   極と、前記下部電極の微小露出部に形成される絶縁体層
   と、前記絶縁体層を介して前記下部電極の微小露出部に
   形成される上部電極とを備え、かつ一対の寄生容量が互
   いにほぼ等しいことを特徴とする薄膜ダイオード。