JPH1084146A - 非線形抵抗素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】硫化亜鉛を主成分とする非線形抵抗層に、有機
材料によって構成された絶縁膜を積層し、その絶縁膜に
コンタクトホールを形成して、コンタクトホール内にて
非線形抵抗層と第２電極とを接続する場合にも、第２電
極が有機材料の残渣によって汚染されるおそれがなく、
Ｉ−Ｖ特性の経時変化がない。 【解決手段】絶縁性の基板１１上に積層された第１電極
１２に、硫化亜鉛を主成分とする非線形抵抗層１３が積
層され、非線形抵抗層１３上に酸化亜鉛または硫酸化亜
鉛によって構成された保護絶縁膜１６と、有機感光性樹
脂によって構成された絶縁膜１４とが、順番に積層され
ている。そして、絶縁膜１４に貫通孔を形成した後に、
保護絶縁膜１６に貫通孔を形成して、コンタクトホール
１７を製造し、コンタクトホール１７内にて第２電極１
５と非線形抵抗層１３とが接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置のス
イッチング素子として好適に使用される非線形抵抗素子
およびその製造方法に関し、特に、非線形抵抗層として
硫化亜鉛を主成分とする材料によって構成された非線形
抵抗素子およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置のスイッチングとして、簡
潔な構成である２端子の非線形抵抗素子が使用されるよ
うになっている。このような非線形抵抗素子は、通常、
第１電極と第２電極との間に、非線形抵抗層が配置され
て構成されている。例えば、特公昭６１−３２６７４号
公報には、非線形抵抗層として酸化タンタルを使用した
非線形抵抗素子が開示されており、また、特公平６−１
７９５７号公報には、非線形抵抗層としてシリコン窒化
膜またはシリコン酸化膜を使用した非線形抵抗素子が開
示されている。

【０００３】一般的な非線形抵抗素子の構造の一例を図
５に示す。この非線形抵抗素子は、絶縁性の基板５１上
に設けられた第１電極５２に、非線形抵抗層５３が積層
されている。第１電極５２は、上面が平坦であって各側
面がテーパー状になった断面台形状に基板５１上に積層
されており、非線形抵抗層５３は、ほぼ一定の厚さで第
１電極５２を覆っている。そして、第１電極５２の上面
および一方の側面とは非線形抵抗層５３を挟んで第２電
極５５が積層されている。第２電極５５は、第１電極５
２の側方の基板５１上にも積層された状態になってい
る。このような構成の非線形抵抗素子では、第１電極５
２と第２電極５５とによって挟まれた非線形抵抗層５３
部分によって、所定のＩ−Ｖ（電流−電圧）特性が得ら
れる。

【０００４】非線形抵抗素子の第１電極５２は、通常、
基板５１上に、スパッタリング法、ＣＶＤ法等によって
成膜され、フォトプロセス後にエッチングすることによ
り、所定の形状に形成される。非線形抵抗層５３は、陽
極酸化法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等によって第１
電極５２上に積層される。この場合、第１電極５２の上
面とテーパー状になった側面との境界部分が、エッジ状
になっているために、その境界部分において非線形抵抗
層５３が確実に積層されないおそれがある。その結果、
第１電極５２と第２電極５５との間に位置する非線形抵
抗層５３の膜質が均質にならず、所定のＩ−Ｖ特性が得
られないおそれがある。また、エッジ状部分において絶
縁破壊が生じたり、テーパー状になった非線形抵抗層５
３と第２電極５５とが接触不良になるおそれもある。

【０００５】このような問題を解決するために、例え
ば、特開昭６３−１２２１０３号公報には、図６に示す
構造の非線形抵抗素子が開示されている。この非線形抵
抗素子は、絶縁性の基板６１に設けられた第１電極６２
が、非線形抵抗層６３によって覆われた状態で、基板６
１上に積層された絶縁膜６４内に埋設された状態になっ
ている。第１電極６２の上面を覆う非線形抵抗層６３の
上面は、絶縁膜６４から露出しており、その非線形抵抗
層６３の上面に、第２電極６５が積層されている。第２
電極６５は、非線形抵抗層６３の上面にのみ積層されて
おり、非線形抵抗層６３のテーパー状部分を覆う絶縁膜
６４上に積層された状態になっている。

【０００６】このような構成の非線形抵抗素子では、第
２電極６５が、第１電極６２のテーパー状側面を覆う非
線形抵抗層６３とは接触せず、第１電極６２の上面を覆
う非線形抵抗層６３の上面にのみ接触した状態になって
いるために、非線形抵抗層６３のテーパー状になった側
面部分およびエッジ部分は抵抗層とは機能しない。従っ
て、非線形抵抗層６３がエッジ部において膜質が劣化し
ていても、所定のＩ−Ｖ特性が得られる。また、第２電
極６５が非線形抵抗層６３の上面にのみ接触しているた
めに、両者の接触不良が生じるおそれもない。

【０００７】従って、図６に示す非線形抵抗素子は、非
線形抵抗素子の信頼性を向上させるためには有効な素子
構造になっている。

【０００８】さらに、図５および図６に示す非線形抵抗
素子では、非線形抵抗層５３および６３として、酸化タ
ンタル、シリコン窒化膜またはシリコン酸化膜等を使用
しているために、Ｉ−Ｖ特性にバラツキがあり、液晶表
示装置のスイッチング素子として使用すると、表示画像
の画質がばらつくという問題がある。

【０００９】特開平７−１３４３１５号公報には、非線
形抵抗層として硫化亜鉛（ＺｎＳ）を使用する構成が開
示されている。このように、非線形抵抗層として硫化亜
鉛を使用した非線形抵抗素子は、Ｉ−Ｖ（電流−電圧）
特性の非線形性が大きく、しかも、硫化亜鉛中に不純物
をドーピングすることによりＩ−Ｖ特性を制御すること
が可能であるために、表示媒体の電気光学的特性に対応
したＩ−Ｖ特性を有する非線形抵抗素子が得られる。従
って、非線形抵抗層として硫化亜鉛を使用した非線形抵
抗素子をスイッチング素子として使用した液晶表示装置
は、高コントラストが得られるという大きな特徴を有し
ている。

【００１０】非線形抵抗層に硫化亜鉛を使用するとも
に、非線形抵抗層のテーパー部分を絶縁膜で覆った非線
形素子の構造の一例を、図７に示す。この非線形抵抗素
子は、絶縁性基板７１上に設けられた第１電極７２が、
基板７１の上面全体を覆う非線形抵抗層７３によって覆
われた状態になっている。そして、この非線形抵抗層７
３上に、絶縁膜７４が積層されている。絶縁膜７４に
は、第１電極７２の上面を覆う非線形抵抗層７３の表面
が露出するように、コンタクトホール７４ａが設けられ
ており、このコンタクトホール７４ａ内に、第２電極７
５が設けられている。第２電極７５は、コンタクトホー
ル７４ａ内に露出した非線形抵抗層７３に接触されると
ともに、絶縁膜７４上にまで積層されている。

【００１１】このような構成の非線形抵抗素子は、非線
形抵抗層７３における第１電極７２の上面を覆う部分だ
けが、素子の機能部分として使用されており、また、エ
ッジ部には接触していないために、第１電極７２および
第２電極７５間の絶縁破壊、第２電極７５と非線形抵抗
層７３との接触不良等が生じるおそれがない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】図７に示すように、コ
ンタクトホールを有する絶縁膜を形成する場合には、非
線形抵抗層７３に積層された絶縁膜７４として、有機材
料および無機材料のいずれも使用することができる。絶
縁膜７４として有機材料を使用する場合には、スピナ
ー、ロールコーター等によって非線形抵抗層７３上に積
層することができるが、無機材料を使用する場合には、
スパッタリング法、ＣＶＤ法等によって非線形抵抗層７
３上に積層しなければならない。従って、絶縁膜７４と
して無機材料を使用すると、非線形抵抗層７３上に積層
するために真空成膜装置が必要になり、積層作業および
工程が複雑になるという問題がある。このために、絶縁
膜７４としては、比較的簡略な作業および工程によって
積層することができる有機材料を使用することが好まし
い。

【００１３】絶縁膜７４として有機材料を使用する場合
には、硫化亜鉛によって構成された非線形抵抗層７３上
に、有機材料によって構成された絶縁膜７４を全面にわ
たって塗布した後に、露光工程および現像工程を経て、
絶縁膜７４の所定位置にコンタクトホール７４ａが形成
される。コンタクトホール７４ａ内には、硫化亜鉛によ
って構成された非線形抵抗層７３が露出した状態にな
る。

【００１４】このように、硫化亜鉛によって構成された
非線形抵抗層７３の表面は、一旦、有機材料によって構
成された絶縁膜７４によって、全面にわたって覆われた
状態になる。このために、硫化亜鉛によって構成された
非線形抵抗層７３の表面が、非線形抵抗層７３を構成す
る有機材料の残渣によって汚染されて、第２電極７５が
汚染された非線形抵抗層７３に接続されるおそれがあ
る。非線形抵抗素子においては、非線形抵抗層７３と第
２電極７５との界面の状態が、素子特性に大きな影響を
与え、非線形抵抗層７３の表面が汚染されていることに
よって、非線形抵抗素子のＩ−Ｖ特性が経時的に変化す
るとともに、Ｉ−Ｖ特性に非対称性が現れる。このよう
に、非線形抵抗層と電極との界面が汚染された非線形抵
抗素子を液晶表示装置のスイッチング素子として使用す
ると、経時的なコントラストの低下、残像現象、チラツ
キ等の発生等により、表示品位が経時的に低下するおそ
れがある。

【００１５】硫化亜鉛によって構成された非線形抵抗層
７３の表面における有機材料の残渣は、アッシングによ
って除去することができるが、この場合には、有機材料
によって構成された絶縁膜７４もダメージを受ける。ま
た、非線形抵抗層７３の表面を薬液によってエッチング
することより、有機材料の残渣を非線形抵抗層７３の表
面から除去することも考えられるが、硫化亜鉛によって
構成された非線形抵抗層７３の表面を数ｎｍ程度だけエ
ッチングすることはほとんど不可能である。

【００１６】特開昭６０−３０１８８号公報には、第１
金属（第１電極）と、絶縁体（非線形抵抗層）と、第２
金属（第２電極）とを連続的に成膜することにより、非
線形抵抗素子としてのＭ−Ｉ−Ｍ素子を製造する方法が
開示されている。この方法では、非線形抵抗層の表面が
汚染されるおそれがない。しかし、このような方法で
は、第１電極、非線形抵抗層、第２電極が、全て同一の
形状にパターニングされるために、これらの積層体のエ
ッジ部にリーク電流が流れやすく、素子特性が不安定に
なるという問題がある。また、このような方法では、硫
化亜鉛によって構成された非線形抵抗層と、第２電極と
を、非線形抵抗層に積層された絶縁膜のコンタクトホー
ル内にて接続する非線形抵抗素子を製造することができ
ない。

【００１７】本発明は、このような問題を解決するもの
であり、その目的は、硫化亜鉛を主成分とする非線形抵
抗層に、有機材料によって構成された絶縁膜を積層し、
その絶縁膜にコンタクトホールを形成して、コンタクト
ホール内にて第２電極を非線形抵抗層に接続する場合に
も、非線形抵抗層の表面が有機材料の残渣によって汚染
されるおそれがなく、従って、Ｉ−Ｖ特性等の経時変化
のない非線形抵抗素子およびその製造方法を提供するこ
とにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の非線形抵抗素子
は、絶縁性の基板上に積層された第１電極と、第１電極
を覆うように前記基板上に積層されており、硫化亜鉛を
主成分とする材料によって構成されている非線形抵抗層
と、非線形抵抗層上に積層されており、非線形抵抗層を
溶解させない物質によって溶解し得る無機材料によって
構成された保護絶縁膜と、保護絶縁膜上に積層されてお
り、有機材料によって構成された絶縁膜と、前記第１電
極の上面を覆う非線形抵抗層の表面が露出するように、
絶縁膜および保護絶縁膜を貫通するコンタクトホール
と、コンタクトホール内に露出した非線形抵抗層に接続
された状態で絶縁膜上に積層された第２電極と、を具備
することを特徴とする。

【００１９】前記保護絶縁膜は、酸化亜鉛および硫酸化
亜鉛のいずれかを主成分とする材料によって構成されて
いる。

【００２０】本発明の非線形抵抗素子の製造方法は、絶
縁性の基板上に第１電極を積層する工程と、硫化亜鉛を
主成分とする非線形抵抗層を、第１電極を覆うように基
板上に積層する工程と、非線形抵抗層を溶解させない物
質によって溶解し得る無機材料によって構成された保護
絶縁膜を非線形抵抗層上に積層する工程と、有機材料に
よって構成された絶縁膜を保護絶縁膜上に積層する工程
と、第１電極の上方に積層された保護絶縁膜が露出する
ように、絶縁膜を貫通する貫通孔を形成する工程と、そ
の貫通孔内に露出した保護絶縁膜を、非線形抵抗層が露
出するように、非線形抵抗層を溶解させない物質によっ
て溶解させて、保護絶縁膜を貫通する貫通孔を形成する
工程と、保護絶縁膜の貫通孔内に露出した非線形抵抗層
に接続されて絶縁膜上に積層されるように第２電極を設
ける工程と、を包含することを特徴とする。

【００２１】前記保護絶縁膜は、酸化亜鉛および硫酸化
亜鉛のいずれかを主成分とする材料によって構成されて
いる。

【００２２】前記保護絶縁膜は、水およびアルカリ溶液
のいずれかによって溶解される。

【００２３】前記非線形抵抗膜および保護絶縁膜が、同
じ真空状態で連続して成膜されるようになっている。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて詳細に説明する。

【００２５】図１は、本発明の非線形抵抗素子の実施の
形態の一例を示す断面図である。この非線形抵抗素子
は、絶縁性の基板１１上に、一定の厚さで積層された第
１電極１２を有している。第１電極１２は、導電性金属
によって、上面が平坦で各側面がテーパー状になった断
面台形状に構成されている。第１電極１２は、基板１１
全体を覆う非線形抵抗層１３によって覆われている。非
線形抵抗層１３は、硫化亜鉛（ＺｎＳ）を主成分とする
材料によって、一定の厚さに構成されている。

【００２６】非線形抵抗層１３上には、保護絶縁膜１６
がほぼ全体にわたって積層されている。保護絶縁膜１６
は、硫化亜鉛を主成分とする非線形抵抗層１３が溶解し
ない水、アルカリ溶液等によって溶解し得る材料によっ
て構成され、特に、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫酸化亜鉛
（ＺｎＳＯ₄ ）が好適である。

【００２７】保護絶縁膜１６上には、有機感光性樹脂に
よって構成された絶縁膜１４が、ほぼ全体にわたって積
層されている。

【００２８】絶縁膜１４および保護絶縁膜１６には、第
１電極１２の上面を覆う非線形抵抗層１３の表面が露出
するように、コンタクトホール１７が形成されている。
コンタクトホール１７は、非線形抵抗層１３のエッジ部
に接触しないように、第１電極１２の上面における中央
部の上方に形成されている。

【００２９】コンタクトホール１７内には、第２電極１
５が設けられている。第２電極１５は、コンタクトホー
ル１７内に露出した非線形抵抗層１３に接触しており、
コンタクトホール１７内を通って、コンタクトホール１
７の周囲の絶縁膜１４の表面に積層されている。第２電
極１５は、導電性金属によって構成されている。

【００３０】図２（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、このよ
うな非線形抵抗素子の製造工程を示す断面図である。こ
の非線形抵抗素子の製造方法を図２に基づいて説明す
る。まず、図２（ａ）に示すように、絶縁性の基板１１
上に第１電極１２を積層する。第１電極１２は、スパッ
タリング等によって、基板１１上に所定形状に積層され
る。基板１１上に第１電極１２が積層されると、硫化亜
鉛（ＺｎＳ）を主成分とする非線形抵抗層１３が基板１
１の上面全体に積層される。これにより、基板１１上の
第１電極１２も非線形抵抗層１３によって覆われた状態
になる。硫化亜鉛を主成分とする非線形抵抗層１３は、
例えば、スパッタリング等によって基板１１上に積層さ
れる。

【００３１】次に、図２（ｂ）に示すように、非線形抵
抗層１３上に、保護絶縁膜１６が積層される。この保護
絶縁膜１６は、純水またはアルカリ溶液に溶解する酸化
亜鉛または硫酸化亜鉛によって一定の厚さに構成されて
おり、非線形抵抗層１３を全体にわたって覆っている。

【００３２】このような状態になると、保護絶縁膜１６
上に、有機感光性樹脂によって構成された絶縁膜１４が
全体にわたって積層される。有機感光性樹脂によって構
成された絶縁膜１４は、スピナー、ロールコーター等に
よって、保護絶縁膜１６の全体にわたって塗布されて積
層される。

【００３３】その後、有機感光性樹脂によって構成され
た絶縁膜１４の所定位置が露光および現像されて、図２
（ｃ）に示すように、第１電極１２の中央部上方に対応
して、貫通孔１４ａが形成される。貫通孔１４ａ内に
は、保護絶縁膜１６の表面が露出される。

【００３４】このようにして、絶縁膜１４に貫通孔１４
ａが形成されると、続いて、純水またはアルカリ溶液に
よって、貫通孔１４ａ内に露出した保護絶縁膜１６がエ
ッチング除去される。この場合、硫化亜鉛によって構成
された非線形抵抗層１３は、純水またはアルカリ溶液に
よって溶解しない。これにより、図２（ｅ）に示すよう
に、第１電極１２上に位置する保護絶縁膜１６に、絶縁
膜１４に連続する貫通孔１６ａが形成され、絶縁膜１４
に形成された貫通孔１４ａとともにコンタクトホール１
７が形成される。コンタクトホール１７内には、非線形
抵抗層１３の表面が露出している。

【００３５】絶縁膜１４および保護絶縁膜１６を貫通す
るコンタクトホール１７が形成されると、絶縁膜１４上
およびコンタクトホール１７内に、第２電極１５となる
金属層が、例えばスパッタリング法によって、全体に一
定の厚さで積層される。そして、絶縁膜１４上およびコ
ンタクトホール１７内に積層された金属層が所定形状に
パターニングされることにより、図１に示すように、コ
ンタクトホール１７内を挿通して非線形抵抗層１３に接
続されるとともに、絶縁膜１４上に積層された状態の第
２電極１５が形成される。これにより、図１に示す非線
形抵抗素子が製造される。

【００３６】このような非線形抵抗素子は、硫化亜鉛に
よって構成された非線形抵抗層１３上に、硫化亜鉛が溶
解されない水、アルカリ溶液等によって溶解される保護
絶縁膜１６を積層した後に、有機感光性樹脂によって構
成された絶縁膜１４を塗布するようになっているため
に、非線形抵抗層１３の表面が絶縁膜１４と直接接触す
るおそれがない。そして、有機感光性樹脂によって構成
された絶縁膜１４を、露光および現像することにより、
貫通孔１４ａを形成した後に、保護絶縁膜１６は、硫化
亜鉛によって構成された非線形抵抗層１３が影響されな
い水、アルカリ溶液によって溶解されて貫通孔１６ａが
形成されるようになっているために、非線形抵抗層１３
の表面が有機感光性樹脂により汚染されるおそれはな
い。

【００３７】これにより、非線形抵抗層１３と第２電極
１５との界面状態が良好になり、得られる非線形抵抗素
子は、Ｉ−Ｖ特性の非線形特性が大きく、しかも、安定
したＩ−Ｖ特性が得られる。

【００３８】本発明の非線形抵抗素子は、液晶表示装置
のスイッチング素子として好適に使用することができ
る。図３（ａ）は、本発明の非線形抵抗素子を使用した
反射型ホワイトテーラ型ゲストホスト液晶表示装置にお
ける１画素分の要部を示す平面図、図３（ｂ）は、その
Ａ−Ａ線における断面図である。この液晶表示装置は、
配線基板２０と対向基板３０との間に、ホワイトテーラ
形ゲストホスト液晶４０が封入されて構成されている。

【００３９】配線基板２０は、ガラス基板２１上に、多
数の正方形状をした画素電極２８がマトリクス状に配置
されており、縦方向に並んだ各画素電極２８が、本発明
の非線形抵抗素子を介して、１本の走査電極２２にそれ
ぞれ接続されている。走査電極２２には、非線形抵抗素
子の第１電極２２ａが、各画素電極２８に向かって突出
した状態でそれぞれ設けられている。

【００４０】第１電極２２ａが設けられた走査電極２２
は、タンタル（Ｔａ）によって構成されており、ガラス
基板２１全体に積層された非線形抵抗層２３によって覆
われている。非線形抵抗層２３は、ニッケルを含む硫化
亜鉛（ＺｎＳ）によって構成されている。非線形抵抗層
２３には、硫酸化亜鉛（ＺｎＳＯ₄ ）によって構成され
た保護絶縁膜２６が積層されており、保護絶縁膜２６
に、有機感光性樹脂によって構成された絶縁膜２４が積
層されている。絶縁膜２４は、画素電極２８が積層され
る部分の表面が凹凸状になっている。

【００４１】絶縁膜２４および保護絶縁膜２６には、コ
ンタクトホール２７が設けられている。このコンタクト
ホール２７内には、走査電極２２の第１電極２２ａにお
ける上面上に積層された非線形抵抗層２３が露出してい
る。コンタクトホール２７内は、モリブデン（Ｍｏ）に
よって構成された第２電極２５が設けられている。第２
電極２５は、コンタクトホール２７内にて非線形抵抗層
２３と接触した状態になっており、コンタクトホール２
７内を挿通して、絶縁膜２４上に積層された状態になっ
ている。絶縁膜２４の凹凸状になった部分に積層された
第２電極２５は、絶縁膜２４の表面と同様の凹凸状に積
層されている。そして、凹凸状になった第２電極２５上
に画素電極２８が積層されている。第２電極２５および
画素電極２８は、同様の正方形状になっている。

【００４２】このような配線基板２０は、画素電極２８
等が設けられた表面が配向膜２９によって全体にわたっ
て覆われた状態になっている。

【００４３】配線基板２０に対して液晶４０を挟んで対
向配置された対向基板３０は、ガラス基板３１における
液晶４０側の表面に、ストライプ状にパターニングした
ＩＴＯによって構成された対向電極３２が積層されてお
り、この対向電極３２が、配向膜３３によって、全体に
わたって覆われている。

【００４４】このような液晶表示装置は、次のように製
造される。まず、ガラス基板２１上に、タンタル（Ｔ
ａ）を、スパッタリングにより、約２００ｎｍの膜厚に
積層して、所定の形状にパターニングすることにより、
第１電極２２ａを有する走査電極２２を形成する。

【００４５】次いで、硫化亜鉛（ＺｎＳ）を主成分とす
る非線形抵抗層２３を、スパッタリング法によって、ガ
ラス基板２１の上面全体にわたって積層する。この場
合、焼成ターゲットとして、ニッケルが０．３重量％混
合した硫化亜鉛（ＺｎＳ）を使用するとともに、スパッ
タガスとして、アルゴン（Ａｒ）ガスおよび水素ガス
を、それぞれ、５０ｓｃｃｍおよび５ｓｃｃｍの流量で
チャンバー内に導入し、ニッケルを含む硫化亜鉛（Ｚｎ
Ｓ）を約１００ｎｍの厚さに積層することによって非線
形抵抗層２３が形成される。

【００４６】なお、硫化亜鉛によって構成された非線形
抵抗層２３を形成する方法としては、このようなスパッ
タリング法に限らず、ＥＢ（Electron Beam ）蒸着法、
ＣＶＤ（Chemical Vapour Deposition）、ＭＢＥ（Mole
cular Beam Epitaxy）法等も採用し得る。

【００４７】次に、非線形抵抗層２３上に、硫酸化亜鉛
（ＺｎＳＯ₄ ）によって構成された保護絶縁膜２６を、
スパッタリング法によって積層する。この場合、焼成タ
ーゲットとして、硫化亜鉛を積層した際に使用したター
ゲットと同様のものを使用するとともに、スパッタガス
としてアルゴン（Ａｒ）ガスと酸素ガスとの混合ガスを
使用して、硫酸化亜鉛（ＺｎＳＯ₄ ）を５０ｎｍの膜厚
に積層することにより、保護絶縁膜２６が形成される。

【００４８】このように、硫化亜鉛（ＺｎＳ）を主成分
とする非線形抵抗層２３と、硫酸化亜鉛（ＺｎＳＯ₄ ）
によって構成された保護絶縁層２６とは、同一の焼成タ
ーゲットを使用したスパッタリング法によって、連続し
て容易に積層することができる。

【００４９】保護絶縁膜２６が形成されると、有機感光
性樹脂が、スピンコート法によって、保護絶縁膜２６上
に、約１．４μｍの厚さに塗布して、絶縁膜２４が形成
される。有機感光性樹脂によって構成された絶縁膜２４
が形成されると、第１電極２２ａ上方部分を露光および
現像することにより、コンタクトホール２７の一部とな
る貫通孔を形成する。この貫通孔は、保護絶縁膜２６に
達しており、その内部に、保護絶縁膜２６の表面が露出
している。また、絶縁膜２４における画素電極２８が積
層される表面部分が、フォトプロセスによって、凹凸状
にパターニングされる。有機感光性樹脂によって構成さ
れた絶縁膜２４は、このような貫通孔の形成、表面のパ
ターニング等が容易にできる。

【００５０】次に、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）およ
び純水によって、絶縁膜２４の貫通孔内に露出した硫酸
化亜鉛製の保護絶縁膜２６をエッチング除去し、保護絶
縁膜２６に貫通孔を形成する。保護絶縁膜２６に形成さ
れた貫通孔は、絶縁膜２４に形成された貫通孔に連続し
ており、これにより、硫化亜鉛を主成分とする非線形抵
抗層２３の表面が露出したコンタクトホール２７が形成
される。

【００５１】続いて、絶縁膜２４上に、第２電極２５と
されるモリブデン（Ｍｏ）を１００ｎｍの厚さに積層す
るとともに、そのモリブデン（Ｍｏ）上に、画素電極２
８とされるアルミニウム（Ａｌ）を１００ｎｍの厚さに
積層する。そして、連続して積層されたモリブデン（Ｍ
ｏ）およびアルミニウム（Ａｌ）を同時に同形状に一体
的にパターニングすることにより、正方形状になった第
２電極２５と画素電極２８とが形成される。その後、ガ
ラス基板２１の表面全体にわたって配向膜２９を塗布し
て配向処理する。これにより、配線側基板２０が得られ
る。

【００５２】対向基板３０は、ガラス基板３１上に、ス
トライプ状にパターニングされたＩＴＯによって構成さ
れた対向電極３２を形成した後に、対向電極３２の表面
全体に配向膜３３を塗布して配向処理することにより、
形成される。

【００５３】このようにして、得られた配線基板２０お
よび対向基板３０は、それぞれの配向膜２９および３３
を、適当な間隔をあけて対向配置し、その間隔内にホワ
イトテーラ型ゲストホスト液晶が封入される。これによ
り、図３に示す液晶表示装置が得られる。

【００５４】このようにして製造される液晶表示装置
は、非線形抵抗素子を構成する非線形抵抗層２３の表面
が、絶縁膜２４によって汚染されるおそれがないため
に、Ｉ−Ｖ特性の非線形特性が大きく、しかも、安定し
たＩ−Ｖ特性が得られる。従って、このような非線形抵
抗素子を用いた液晶表示装置は、コントラストが高く、
しかも、残像やチラツキがなく、高品位の表示が得られ
る。また、非線形素子のＩ−Ｖ特性の経時変化がないた
めに、長期にわたって安定した高品位表示が得られる。

【００５５】なお、本例の液晶表示装置では、製造工程
を簡略化するために、同一のターゲットを使用し、スパ
ッタガスのみを変更することにより、硫化亜鉛（Ｚｎ
Ｓ）を主成分とする非線形抵抗層２３と、硫酸化亜鉛
（ＺｎＳＯ₄ ）によって構成された保護絶縁膜２６とを
連続して積層する構成であったが、硫化亜鉛（ＺｎＳ）
を主成分とする非線形抵抗層２３をスパッタリング法に
よって積層した後に、ターゲットとして亜鉛（Ｚｎ）を
使用したスパッタリングによって、保護絶縁膜２６とし
て酸化亜鉛（ＺｎＯ）を積層するようにしてもよい。

【００５６】また、ターゲットとしてニッケルが混合し
た亜鉛（Ｚｎ）を用い、スパッタガスとして硫化水素と
アルゴンガスの混合ガスによって、非線形抵抗層を積層
することもできる。さらに、同じターゲットを用い、ス
パッタガスとして酸素とアルゴンの混合ガスによって、
酸化亜鉛（ＺｎＯ）を連続して容易に積層することがで
きる。

【００５７】図４は、本発明の非線形抵抗素子を使用し
た透過型液晶表示装置の要部の断面図である。この液晶
表示装置では、保護絶縁膜２６が酸化亜鉛（ＺｎＯ）に
よって構成されている。また、液晶表示装置は透過型で
あるために、保護絶縁膜２６および絶縁膜２４は、非線
形抵抗素子が形成される部分にのみ積層されており、第
２電極２５も、第１電極２２ａの上方にのみ設けられて
いる。そして、画素電極２８は、ＩＴＯが非線形抵抗層
２３上に直接積層されて形成されている。

【００５８】この液晶表示装置では、酸化亜鉛（Ｚｎ
Ｏ）によって構成された保護絶縁膜２６は、ターゲット
としてＺｎ（亜鉛）を使用するとともに、スパッタガス
としてアルゴン（Ａｒ）ガスと酸素ガスとを使用したス
パッタリング法によって、５０ｎｍの厚さに積層して形
成されるようになっている。

【００５９】このような液晶表示装置も、非線形抵抗素
子のＩ−Ｖ特性の経時変化がなく、長期にわたって高品
位の安定した表示が得られる。

【００６０】

【発明の効果】本発明の非線形抵抗素子は、このよう
に、硫化亜鉛を主成分とする非線形抵抗層に、非線形抵
抗層が溶解されない物質にて溶解される無機材料によっ
て構成された保護絶縁膜が積層されて、その保護絶縁膜
上に、有機材料によって構成された絶縁膜が積層される
とともに、絶縁膜に形成されたコンタクトホール内にて
第２電極が非線形抵抗層に接続されているために、第２
電極と非線形抵抗層とを接続する際に、絶縁膜を構成す
る有機材料の残渣が非線形抵抗層上に残るおそれがな
く、従って、Ｉ−Ｖ特性等が経時変化するおそれがな
い。その結果、液晶表示装置のスイッチング素子として
好適に使用することができる。

【００６１】本発明の非線形抵抗素子の製造方法は、有
機材料によって構成された絶縁膜内に貫通孔を形成した
後に、無機材料によって構成された保護絶縁膜に貫通孔
を形成して、硫化亜鉛を主成分とする非線形抵抗層を露
出させて、第２電極を接続するようになっているため
に、貫通孔を形成する際の絶縁膜の残渣によって非線形
抵抗層が汚染されるおそれがない。しかも、保護絶縁膜
が、非線形抵抗層が溶解されない物質にて溶解される材
質であるために、保護絶縁膜に貫通孔を形成する際に、
非線形抵抗層が溶解されるおそれもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の非線形抵抗素子の実施の形態の一例を
示す断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、その非線形抵抗
素子の製造工程を示す断面図である。

【図３】（ａ）は、その非線形抵抗素子を使用した反射
型ホワイトテーラ型ゲストホスト液晶表示装置における
１画素分の要部を示す平面図、（ｂ）は、そのＡ−Ａ線
における断面図である。

【図４】（ａ）は、その非線形抵抗素子を使用した透過
型液晶表示装置における１画素分の要部を示す平面図、
（ｂ）は、そのＡ−Ａ線における断面図である。

【図５】従来の非線形抵抗素子の一例を示す断面図であ
る。

【図６】従来の非線形抵抗素子の他の例を示す断面図で
ある。

【図７】従来の非線形抵抗素子のさらに他の例を示す断
面図である。

【符号の説明】

１１ 基板 １２ 第１電極 １３ 非線形抵抗層 １４ 絶縁膜 １４ａ 貫通孔 １５ 第２電極 １６ 保護絶縁膜 １６ａ 貫通孔 １７ コンタクトホール ２０ 配線基板 ２１ ガラス基板 ２２ 第１電極 ２３ 非線形抵抗層 ２４ 絶縁膜 ２５ 第２電極 ２６ 保護絶縁膜 ２７ コンタクトホール ２８ 画素電極 ２９ 配向膜 ３０ 対向基板 ３１ ガラス基板 ３２ 対向電極 ３３ 配向膜 ４０ 液晶

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性の基板上に積層された第１電極
   と、 第１電極を覆うように前記基板上に積層されており、硫
   化亜鉛を主成分とする材料によって構成されている非線
   形抵抗層と、 非線形抵抗層上に積層されており、非線形抵抗層を溶解
   させない物質によって溶解し得る無機材料によって構成
   された保護絶縁膜と、 保護絶縁膜上に積層されており、有機材料によって構成
   された絶縁膜と、 前記第１電極の上面を覆う非線形抵抗層の表面が露出す
   るように、絶縁膜および保護絶縁膜を貫通するコンタク
   トホールと、 コンタクトホール内に露出した非線形抵抗層に接続され
   た状態で絶縁膜上に積層された第２電極と、 を具備することを特徴とする非線形抵抗素子。
2. 【請求項２】 前記保護絶縁膜は、酸化亜鉛および硫酸
   化亜鉛のいずれかを主成分とする材料によって構成され
   ている請求項１に記載の非線形抵抗素子。
3. 【請求項３】 絶縁性の基板上に第１電極を積層する工
   程と、 硫化亜鉛を主成分とする非線形抵抗層を、第１電極を覆
   うように基板上に積層する工程と、 非線形抵抗層を溶解させない物質によって溶解し得る無
   機材料によって構成された保護絶縁膜を非線形抵抗層上
   に積層する工程と、 有機材料によって構成された絶縁膜を保護絶縁膜上に積
   層する工程と、 第１電極の上方に積層された保護絶縁膜が露出するよう
   に、絶縁膜を貫通する貫通孔を形成する工程と、 その貫通孔内に露出した保護絶縁膜を、非線形抵抗層が
   露出するように、非線形抵抗層を溶解させない物質によ
   って溶解させて、保護絶縁膜を貫通する貫通孔を形成す
   る工程と、 保護絶縁膜の貫通孔内に露出した非線形抵抗層に接続さ
   れて絶縁膜上に積層されるように第２電極を設ける工程
   と、 を包含することを特徴とする非線形抵抗素子の製造方
   法。
4. 【請求項４】 前記保護絶縁膜は、酸化亜鉛および硫酸
   化亜鉛のいずれかを主成分とする材料によって構成され
   ている請求項３に記載の非線形抵抗素子の製造方法。
5. 【請求項５】 前記保護絶縁膜は、水およびアルカリ溶
   液のいずれかによって溶解される請求項３に記載の非線
   形抵抗素子の製造方法。
6. 【請求項６】 前記非線形抵抗膜および保護絶縁膜が、
   同じ真空状態で連続して成膜されるようになっている請
   求項３に記載の非線形抵抗素子の製造方法。