JPH1168194A - ２端子非線形素子の製造方法及び２端子非線形素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板内の膜質の分布が均一な陽極酸化膜を形
成し、均一な特性を有する２端子非線形素子の製造方法
および２端子非線形素子を提供する。 【解決手段】 下部電極と、上部電極と、該下部電極と
該上部電極との間に挟持された第１絶縁膜とを有する複
数の２端子非線形素子を製造する方法であって、基板の
ほぼ全面を覆う金属薄膜を形成する工程と、該金属薄膜
を陽極酸化することによって、該金属薄膜の表層に陽極
酸化膜を形成する工程と、該金属薄膜と該陽極酸化膜と
をエッチングし、該複数の２端子非線形素子の該下部電
極および該第１絶縁膜を形成する工程とを包含する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は２端子非線形素子お
よびその製造方法、特に、液晶表示装置に好適に用いら
れる２端子非線形素子およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置はその低消費電力、
薄型、軽量である特徴から、パーソナルコンピュータ
ー、ワードプロセッサ、オフィスオートメーション用の
端末表示装置、テレビジョンなどの表示用途に使用され
てきており、より大容量表示、高画質が求められてい
る。

【０００３】従来の液晶表示装置は、ＴＮ（Twisted Ne
matic）方式あるいはＳＴＮ（SuperTwisted Nematic）
方式の電圧平均化法による単純マトリクス駆動を行って
いたが、この方式では走査線の増加によってコントラス
ト比が十分に得られなくなるため、大容量表示に適さな
い。

【０００４】そこで、表示画面を構成している個々の画
素にスイッチング素子を設けたアクティブ駆動が開発さ
れている。上記スイッチング素子としては、薄膜トラン
ジスタや２端子非線形素子が用いられているが、構造が
簡単で、製造コストの面で有利な２端子非線形素子を用
いた液晶表示装置が有望視されており、金属−絶縁体−
金属（Metal-Insulator-Metal，以降ＭＩＭと呼称す
る。）構造を有するものは実用化がなされている。

【０００５】従来のＭＩＭ素子は、例えば以下のように
して製造することができる。図１および図２を参照しな
がら、従来の製造方法を説明する。

【０００６】まず、図１（ｂ）のガラス基板１１上にス
パッタリング法などにより、図１（ａ）、図２（ａ）の
信号配線１２および図１（ａ）、図１（ｂ）の下部電極
１３となる金属薄膜、例えばタンタル薄膜、を厚み約３
００ｎｍに積層する。得られたタンタル薄膜をフォトリ
ソグラフィー法により所定の形状にパターニングして、
信号配線１２および下部電極１３とする。なお、下部電
極の材料としては、Ａｌ等でもよい。

【０００７】その後、陽極酸化法により、タンタル薄膜
からなる下部電極１３の表面を陽極酸化して厚み約６０
ｎｍの五酸化タンタルからなる絶縁膜１４を形成する。
このとき、タンタル薄膜の陽極酸化をさせたくない部分
（例えば端子電極）は、保護膜でカバーする。

【０００８】次に、この状態の基板のほぼ全面にスパッ
タリング法などにより、上部電極１５となるチタン薄膜
を厚み約４００ｎｍに積層する。得られたチタン薄膜を
フォトリソグラフィー法により所定の形状にパターニン
グして、上部電極１５を形成する。さらにＩＴＯ（イン
ジウム錫酸化物）などからなる透明電極膜を積層し、こ
れをパターニングして画素電極１７及び端子電極１８を
形成する。端子電極１８は信号配線１２と信号配線１２
の上面及びテーパー部（側面）で電気的に接続されてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のＭＩＭ素子の製造では、タンタル薄膜等の陽極酸化可
能な金属薄膜をパターニングした後に陽極酸化が行われ
る。この方法では、陽極酸化される金属薄膜部分は細か
いパターン（例えば、下部電極）になっているので、陽
極酸化時の化成電流が基板内で均等に流れない。そのた
め、基板内で陽極酸化膜の膜質は不均一になり、得られ
るＭＩＭ素子または液晶表示装置の特性（閾値電圧：Ｖ
ｔｈ、コントラスト比：ＣＲ、耐電圧）が、基板内の位
置によってばらつくことがある。この原因は、金属薄膜
が細かいパターンとなっているため、陽極酸化時の電流
が流れる経路が複雑となり、また、パターン形成された
金属薄膜の各部分までの電気抵抗値に大きな差があるた
めである。

【００１０】陽極酸化時の基板内の電流密度を均一にす
るため、金属薄膜をパターニングする前に、基板のほぼ
全面に形成された金属薄膜を陽極酸化し、その後で表面
が陽極酸化された金属薄膜をパターニングする方法が考
えられる。このような方法は、例えば、特公平４−６９
２７号公報に開示されている。但し、この例では、陽極
酸化しない部分（例えば端子電極）を残すために、陽極
酸化前に、金属薄膜の該当する部分に印刷法等によって
保護膜を形成している。

【００１１】陽極酸化時の電流密度の基板内の分布は、
保護膜の存在によって影響されるので、電流密度の基板
内均一性は全面陽極酸化よりも低下する。すなわち、こ
の方法は、実質的に全面陽極酸化ではない。また、保護
膜を印刷する時に、スイッチング素子の下部電極となる
部分等に微量の保護膜材料が飛散等により付着し、陽極
酸化膜の形成に影響を与えることがある。その結果、基
板内で陽極酸化膜の膜質は不均一になり、上記の特性
（Ｖｔｈ、ＣＲ、耐電圧）に基板内ばらつきが生じると
いう問題がある。

【００１２】本発明は、上記の問題点を解決するもの
で、基板内の膜質の分布が均一な陽極酸化膜を形成し、
均一な特性を有する２端子非線形素子の製造方法および
２端子非線形素子を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明による２端子非線
形素子の製造方法は、下部電極と、上部電極と、該下部
電極と該上部電極との間に挟持された第１絶縁膜とを有
する複数の２端子非線形素子を製造する方法であって、
基板のほぼ全面を覆う金属薄膜を形成する工程と、該金
属薄膜を陽極酸化することによって、該金属薄膜の表層
に陽極酸化膜を形成する工程と、該金属薄膜と該陽極酸
化膜とをエッチングし、該複数の２端子非線形素子の該
下部電極および該第１絶縁膜を形成する工程と、を包含
し、そのことによって上記目的が達成される。

【００１４】前記金属薄膜と前記陽極酸化膜とをエッチ
ングする工程は、前記下部電極および前記第１絶縁膜を
形成するとともに、該陽極酸化膜を頂面に有する信号配
線を形成する工程であって、該エッチング工程の後に、
該下部電極および該第１絶縁膜のエッチング端を覆う第
２絶縁膜を形成する工程と、 該下部電極上の該第１絶
縁膜の少なくとも一部を覆う上部電極を形成する工程
と、をさらに包含してもよい。

【００１５】前記上部電極を形成する工程は、前記下部
電極上の前記第１絶縁膜の少なくとも一部と、前記信号
配線の頂面に形成された前記陽極酸化膜の一部とを覆う
上部電極を形成する工程であってもよい。

【００１６】前記上部電極を形成する工程の後に、該上
部電極に電気的に接続された画素電極と、前記信号配線
に電気的に接続された端子電極とを同じ材料を用いて形
成する工程を、さらに包含してもよい。

【００１７】前記基板のほぼ全面を覆う前記金属薄膜を
形成する工程の前に、該基板上に端子電極と画素電極と
を同じ材料を用いて形成する工程を包含し、前記信号配
線は該信号配線の底面において該端子電極と電気的に接
続され、前記下部電極は該下部電極の底面において該画
素電極と電気的に接続されるように形成されてもよい。

【００１８】前記上部電極は、前記端子電極および前記
画素電極の材料と異なる材料で形成されてもよい。ま
た、前記上部電極は、前記端子電極および前記画素電極
の材料と同じ材料で形成されてもよい。

【００１９】前記第２絶縁膜を形成する工程は、前記下
部電極および前記第１絶縁膜のエッチング端と、前記陽
極酸化膜を頂面に有する前記信号配線のエッチング端と
を覆う第２絶縁膜を形成する工程であってもよい。

【００２０】前記第２絶縁膜を形成する工程は、前記下
部電極および前記第１絶縁膜を覆う第２絶縁膜を堆積す
る工程と、該第２絶縁膜をエッチングし、該下部電極上
の該第１絶縁膜の中央部の開口部を形成する工程と、を
包含してもよい。

【００２１】前記第２絶縁膜の材料は、前記第１絶縁膜
の材料と異なる材料からなり、前記第２絶縁膜が選択に
エッチングされることが、好ましい。

【００２２】本発明よる２端子非線形素子は、下部電極
と、上部電極と、該下部電極と該上部電極との間に挟持
された第１絶縁膜とを有する２端子非線形素子であっ
て、該第１絶縁膜は、該下部電極の表層を陽極酸化した
膜からなり、該下部電極の頂面にのみ形成されており、
該下部電極の側面は、該第１絶縁膜と異なる材料からな
る第２絶縁膜によって覆われており、そのことによって
上記目的が達成される。

【００２３】また、本発明の他の局面によると、基板上
に複数の２端子非線形素子と信号配線とを有するアクテ
ィブマトリクス基板であって、該２端子非線形素子は、
下部電極と、上部電極と、該下部電極と該上部電極との
間に挟持された第１絶縁膜とを有し、該第１絶縁膜は、
該下部電極の表層を陽極酸化した膜からなり、該下部電
極の頂面にのみ形成されており、該信号配線の頂面は、
該信号配線の表層を陽極酸化した膜で覆われており、該
下部電極の側面および該信号配線の側面は、該第１絶縁
膜と異なる材料からなる第２絶縁膜によって覆われてい
るアクティブマトリクス基板が提供される。

【００２４】以下、作用について説明する。

【００２５】本発明によると、基板上のほぼ全面に形成
された金属薄膜は、保護膜で覆われること無く、比較的
大きな面で陽極酸化される。従って、陽極酸化が均一な
化成電流密度で実施されるので、均一な膜質の陽極酸化
膜が形成される。また、保護膜を印刷する工程がないの
で、金属薄膜のスイッチング素子部になる領域に保護膜
が付着することがないので、均一な膜質の陽極酸化膜が
得られる。

【００２６】陽極酸化後のパターニングによって露出し
た下部電極のエッチング端を第２絶縁膜で覆うことによ
って、エッチング端における下部電極と上部電極等との
ショートを低減することが出来る。

【００２７】また、金属（下部電極）−絶縁膜−金属
（上部電極）と、金属（上部電極）−絶縁膜−金属（下
部電極）の逆極性の１対の２端子非線形素子を直列に接
続することによって、２端子非線形素子が１つのときに
比べ、２端子非線形素子の電流−電圧特性の対称性が良
くなり、パネル点灯時における残像現象等が低減され
る。

【００２８】また、陽極酸化後のパターニングによって
露出した信号配線のエッチング端を第２絶縁膜で覆うこ
とによって、エッチング端における信号配線と画素電極
とのショートを低減することが出来る。

【００２９】また、第１絶縁膜と下部電極のエッチング
端を覆う部分を第２絶縁膜で覆うことによって、電界が
集中しやすい第１絶縁膜部分における絶縁破壊を低減す
ることができる。

【００３０】また、金属薄膜を陽極酸化した後で信号配
線のパターニンクを行い、それを覆うように端子電極を
形成することによって、信号配線のエッチング端（テー
パー部、側面）において、信号配線と端子電極との電気
的導通をとることができる。また、信号配線が下部電極
と同じ金属から形成される端子電極と電気的に導通する
構成とすることができる。また、信号配線が上部電極と
同じ金属から形成される端子電極と電気的導通する構成
とすることが出来る。

【００３１】さらに、第１と第２絶縁膜の材料を変える
ことにより、第２絶縁膜のパターニング時に第１絶縁膜
がエッチャントで浸食されずにエッチングできるので陽
極酸化膜の特性に影響を与えない。

【００３２】

【発明の実施の形態】

（実施形態１）本発明の実施形態１を図３〜図６を用い
て説明する。図３〜図６は本発明の実施形態１における
アクティブマトリクス基板の製造方法を説明するための
図であり、２端子非線形素子及び画素電極部及び端子電
極部の平面図及び断面図である。

【００３３】まず、図４および６のガラス基板３１上の
ほぼ全面にスパッタリング法などによって、図３および
４の信号配線３２および下部電極３３となるタンタル薄
膜を厚み約３００ｎｍに堆積する。得られたタンタル薄
膜の全表面を陽極酸化して、厚み約６０ｎｍの五酸化タ
ンタルからなる第１絶縁膜３４を形成する。その後に、
第１絶縁膜３４が形成されたタンタル薄膜をフォトリソ
グラフィー法により所定の形状にパターニングして、信
号配線３２および下部電極３３を形成する。次に、得ら
れた基板表面を覆うように、第２絶縁膜３５となる窒化
ケイ素膜をＰ−ＣＶＤ法（プラズマ化学気相成長法）を
用いて、約３００℃で厚み約３００ｎｍ積層する。得ら
れた窒化ケイ素膜をフォトリソグラフィー法により所定
の形状にパターニングして、第２絶縁膜３５を形成す
る。第１絶縁膜と第２絶縁膜とは、異なる材料で形成さ
れているので、パターン形成をエッチング法を用いて行
う場合、材料によるエッチング速度の差を利用して、第
２絶縁膜を選択的にエッチングすることが出来る。ＭＩ
Ｍ素子の一部を構成する第１絶縁膜がエッチャントによ
ってダメージを受けることを抑制できるので、ＭＩＭ素
子の特性の劣化を抑制することができる。また、第２絶
縁膜のパターンとしては、下部電極上の第１絶縁膜の中
央部に開口部を有し、第１絶縁膜のエッチング端を覆う
ように形成することが好ましい。また、第２絶縁膜の膜
厚は、第１絶縁膜の膜厚よりも厚い法が好ましい。第２
絶縁膜をＣＶＤ等の薄膜堆積技術を用いることによっ
て、陽極酸化法よりも容易に厚膜を形成することが出来
る。

【００３４】次に、この状態の基板全面にスパッタリン
グ法などにより、上部電極３６となるチタン薄膜を厚み
約４００ｎｍに積層し、フォトリソグラフィー法により
所定の形状にパターニングして上部電極３６を形成す
る。さらに、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などからな
る透明電極膜を積層し、これをパターニングして画素電
極３７及び端子電極３８を形成する。画素電極３７はそ
の一部が上部電極３６の一部に重なって形成され、それ
によって、画素電極３７は上部電極と電気的に接続され
ている。信号配線３２の上面は第１絶縁膜３４で覆われ
ており、端子電極３８は信号配線３２と信号配線３２の
テーパー部（側面）で電気的に接続されている。

【００３５】このようにして、ＭＩＭ素子をスイッチン
グ素子として設けたアクティブマトリクス基板が得られ
る。本実施形態で得られたアクティブマトリクス基板の
ＭＩＭ素子と、従来の製造方法（下部電極パターニング
後に陽極酸化）で得られたＭＩＭ素子とのＩ−Ｖ特性を
測定した結果を表１に示す。ＭＩＭ素子の特性値とし
て、プール−フレンケル効果の電圧（Ｖ）−電流（Ｉ）
の関係式：Ｉ＝αＶｅｘｐ（βＶ^1/2）におけるα値
（導電性に関与する係数）およびβ値（非線形性に関与
する係数）を用いた。

【００３６】

【表１】 特性値 従来例 本発明 ｌｎα −３０．００±１．００ −３０．００±０．３０ β ３．００±０．５０ ３．００±０．１０ 表１から明らかなように、基板１１のほぼ全面に形成さ
れたタンタル薄膜をパターニングして下部電極３３を形
成する前に、タンタル薄膜を陽極酸化をし、第１絶縁膜
３４を形成する本発明の方法によると、非線形素子の特
性を示すｌｎα値及びβ値のばらつきは、何れも従来例
に比べて小さく、素子特性の均一性が向上した。本実施
形態において、タンタル薄膜を基板のほぼ全面に形成し
たが、ＭＩＭ素子等を形成しない基板の周辺部にタンタ
ル薄膜を形成する必要が無いことは、勿論である。

【００３７】なお、本発明によるＭＩＭ素子を備えたア
クティブマトリクス基板を用いて製造される液晶表示装
置の液晶層は、特に限定されない。例えば、ＴＮモード
の液晶層を用いることができる。また、液晶層を挟持す
るようにアクティブマトリクス基板に対向して配設され
る対向基板の液晶層側には、上記信号配線３２に接続さ
れた画素電極３７と対向し、信号配線３２の伸張方向に
直角方向に延びる矩形の走査配線が設けられている。な
お、信号配線（データ信号を入力）と走査配線（走査信
号を入力）とは互いに可換であり、信号配線に走査信号
を入力し、走査配線にデータ信号を入力してもよい。本
発明によるＭＩＭ素子およびその製造方法は、公知のＭ
ＩＭ型アクティブマトリクス基板およびそれを用いた液
晶表示装置に広く適用できる。

【００３８】（実施形態２）本発明の実施形態を図７〜
図１０を用いて説明する。図７〜図１０は本発明の実施
形態２におけるアクティブマトリクス基板の製造方法を
説明するための図であり、２端子非線形素子及び画素電
極部及び端子電極部の平面図及び断面図である。

【００３９】まず、図８、１０のガラス基板７１上にス
パッタリング法などにより、図７、８のＩＴＯなどから
なる透明電極膜を積層し、これをパターニングして画素
電極７７及び端子電極７８を形成する。次にスパッタリ
ング法などにより、信号配線７２および下部電極７３と
なるタンタル薄膜をほぼ全面に厚み約３００ｎｍに積層
し、陽極酸化法により、タンタル薄膜全面の表面を陽極
酸化して厚み約６０ｎｍの五酸化タンタルからなる第１
絶縁膜７４を形成する。その後にフォトリソグラフィー
法により、所定の形状にパターニングして信号配線７２
および下部電極７３とする。

【００４０】次に、第２絶縁膜７５となる窒化ケイ素を
Ｐ−ＣＶＤ法にて約３００℃で厚み約３００ｎｍ積層
し、フォトリソグラフィー法により所定の形状にパター
ニングして第２絶縁膜７５とする。次に、この状態の基
板全面にスパッタリング法などにより、上部電極７６と
なるチタン薄膜を厚み約４００ｎｍに積層し、フォトリ
ソグラフィー法により所定の形状にパターニングして上
部電極７６とする。端子電極７８は信号配線７２と信号
配線７２の底面で電気的に接続されている。画素電極７
７と下部電極７３とは、下部電極７３の底面で電気的に
接続されている。

【００４１】このようにして得られたアクティブマトリ
クス基板のＭＩＭ素子の特性を実施形態１と同様に評価
した結果、実施形態１と同様の効果が得られた。

【００４２】また、本実施形態では、図８から分かるよ
うに、信号配線７２から画素電極７７に至る経路に、逆
極性の一つの２端子非線形素子が直列に接続されてい
る。すなわち、信号配線７２（金属：タンタル）−第１
絶縁膜（絶縁体：五酸化タンタル）−上部電極７６（金
属：チタン）と、上部電極７６（金属：チタン）−第１
絶縁膜（絶縁体）−下部電極７３（金属：タンタル）
と、からそれぞれ構成される２つのＭＩＭ素子が、上部
電極７６に関して対称に直列に接続されている。このよ
うな構成とすることによって、ＭＩＭ素子を一つ用いた
場合に比べ、電圧−電流特性の電圧の極性に関する対称
性が向上する。従って、本実施形態のアクティブマトリ
クス基板を用いて液晶表示装置を構成した場合、交流駆
動（フィールドやフレーム毎に電圧の極性を変化させる
駆動）を行っても、残像現象等の不具合の発生が抑制さ
れる。

【００４３】なお、信号配線７２と上部電極７６とは、
第２絶縁膜７５を介さずに直接接続されていてもよい。

【００４４】（実施形態３）本発明の実施形態を図１１
〜図１５を用いて説明する。図１１〜図１５は本発明の
実施形態３におけるアクティブマトリクス基板の製造方
法を説明するための図であり、２端子非線形素子及び画
素電極部及び端子電極部の平面図及び断面図である。

【００４５】まず、図１２、１３、１５のガラス基板１
１１上のほぼ全面にスパッタリング法などにより、図１
２、１３の下部電極１１３となるタンタル薄膜を厚み約
３００ｎｍに積層し、陽極酸化法により、タンタル薄膜
全面の表面を陽極酸化して厚み約６０ｎｍの五酸化タン
タルからなる第１絶縁膜１１４を形成する。

【００４６】その後、フォトリソグラフィー法により所
定の形状にパターニングして下部電極１１３とする。次
に第２絶縁膜１１５となる窒化ケイ素をＰ−ＣＶＤ法に
て約３００℃で厚み約３００ｎｍ積層し、フォトリソグ
ラフィー法により所定の形状にパターニングして第２絶
縁膜１１５とする。

【００４７】次に、この状態の基板全面にスパッタリン
グ法などにより、信号配線１１２及び上部電極１１６と
なるチタン薄膜を厚み約４００ｎｍに積層し、フォトリ
ソグラフィー法により所定の形状にパターニングして信
号配線１１２及び、上部電極１１６とする。さらにＩＴ
Ｏなどからなる透明電極膜を積層し、これをパターニン
グして画素電極１１７及び端子電極１１８を形成する。
なお、信号配線１１２と下部電極１１３は第２絶縁膜１
１５を介さずに直接接続されていてもよい。端子電極１
１８は信号配線１１２と信号配線１１２の上面及びテー
パー部（側面）で電気的に接続されている。

【００４８】このようにして得られたアクティブマトリ
クス基板のＭＩＭ素子の特性を実施形態１と同様に評価
した結果、実施形態１と同様の効果が得られた。

【００４９】（実施形態４）本発明の実施形態４を図１
６〜図２０を用いて説明する。図１６〜図２０は本発明
の実施形態４におけるアクティブマトリクス基板の製造
方法を説明するための図であり、２端子非線形素子及び
画素電極部及び端子電極部の平面図及び断面図である。

【００５０】まず、図１７、１８、２０のガラス基板１
６１上のほぼ全面にスパッタリング法などにより、図１
７、１８の下部電極１６３となるタンタル薄膜を厚み約
３００ｎｍに積層し、陽極酸化法により、タンタル薄膜
全面の表面を陽極酸化して厚み約６０ｎｍの五酸化タン
タルからなる第１絶縁膜１６４を形成する。その後にフ
ォトリソグラフィー法により所定の形状にパターニング
して下部電極１６３とする。

【００５１】次に、第２絶縁膜１６５となる窒化ケイ素
をＰ−ＣＶＤ法にて約３００℃で厚み約３００ｎｍ積層
し、フォトリソグラフィー法により所定の形状にパター
ニングして第２絶縁膜１６５とする。次に、この状態の
基板全面にスパッタリング法などにより、ＩＴＯなどか
らなる透明電極膜を積層し、これをパターニングして信
号配線１６２、上部電極１６６、画素電極１６７及び端
子電極１６８を形成する。なお、信号配線１６２と下部
電極１６３は第２絶縁膜１６５を介さずに直接接続され
ていてもよい。端子電極１６８は信号配線１６２と同じ
透明電極膜であるため接続部分は存在しない。

【００５２】このようにして得られたアクティブマトリ
クス基板のＭＩＭ素子の特性を実施形態１と同様に評価
した結果、実施形態１と同様の効果が得られた。

【００５３】（実施形態５）本発明の実施形態５を図２
１〜図２４を用いて説明する。図２１〜図２４は本発明
の実施形態５におけるアクティブマトリクス基板の製造
方法を説明するための図であり、２端子非線形素子及び
画素電極部及び端子電極部の平面図及び断面図である。

【００５４】まず、図２２、２４のガラス基板２１１上
にスパッタリング法などにより、図２１、２２の信号配
線２１２および下部電極２１３となるタンタル薄膜を厚
み約３００ｎｍに積層し、陽極酸化法により、タンタル
薄膜全面の表面を陽極酸化して、厚み約６０ｎｍの五酸
化タンタルからなる第１絶縁膜２１４を形成する。その
後に、フォトリソグラフィー法により所定の形状にパタ
ーニングして信号配線２１２および下部電極２１３とす
る。次に、第２絶縁膜２１５となる窒化ケイ素をＰ−Ｃ
ＶＤ法にて約３００℃で厚み約３００ｎｍ積層し、フォ
トリソグラフィー法により所定の形状にパターニングし
て第２絶縁膜２１５とする。

【００５５】次に、この状態の基板全面にスパッタリン
グ法などにより、上部電極２１６となるチタン薄膜を厚
み約４００ｎｍに積層し、フォトリソグラフィー法によ
り所定の形状にパターニングして上部電極２１６とす
る。さらにＩＴＯなどからなる透明電極膜を積層し、こ
れをパターニングして画素電極２１７及び端子電極２１
８を形成する。なお、信号配線２１２の上面は第１絶縁
膜２１４で覆われているので、端子電極２１８は信号配
線２１２と信号配線２１２のテーパー部で電気的に接続
されている。

【００５６】このようにして得られたアクティブマトリ
クス基板のＭＩＭ素子の特性を実施形態１と同様に評価
した結果、実施形態１と同様の効果が得られた。

【００５７】実施形態１では、図４の第１絶縁膜３４の
エッチング端が第２絶縁膜３５で覆われていないため、
その部分で電界が集中しやすく、絶縁破壊が起こる場合
があった。本実施形態では、図２２の第１絶縁膜２１４
のエッチング端が第２絶縁膜２１５で覆われているの
で、耐電圧が高くなる。この結果、実施形態５における
絶縁破壊による画素欠陥発生率は、実施形態１における
パネル画素数の約０．０１％以上から約０．００５％以
下に低減された。

【００５８】（実施形態６）本発明の実施形態６を図２
５〜図２９を用いて説明する。図２５〜図２９は本発明
の実施形態６におけるアクティブマトリクス基板の製造
方法を説明するための図であり、２端子非線形素子及び
画素電極部及び端子電極部の平面図及び断面図である。

【００５９】まず、図２６、２７、２９のガラス基板２
５１上のほぼ全面にスパッタリング法などにより、信号
配線２５２および下部電極２５３となるタンタル薄膜を
厚み約３００ｎｍに積層し、陽極酸化法により、タンタ
ル薄膜全面の表面を陽極酸化して厚み約６０ｎｍの五酸
化タンタルからなる第１絶縁膜２５４を形成する。その
後にフォトリソグラフィー法により所定の形状にパター
ニングして信号配線２５２および下部電極２５３とす
る。次に第２絶縁膜２５５となる窒化ケイ素をＰ−ＣＶ
Ｄ法にて約３００℃で厚み約３００ｎｍ積層し、フォト
リソグラフィー法により所定の形状にパターニングして
第２絶縁膜２５５とする。次にこの状態の基板全面にス
パッタリング法などにより、上部電極２５６となるチタ
ン薄膜を厚み約４００ｎｍに積層し、フォトリソグラフ
ィー法により所定の形状にパターニングして上部電極２
５６とする。さらにＩＴＯなどからなる透明電極膜を積
層し、これをパターニングして画素電極２５７及び端子
電極２５８を形成する。信号配線２５２の上面は第１絶
縁膜２５４で覆われているので、端子電極２５８は信号
配線２５２と信号配線２５２のテーパー部で電気的に接
続されている。

【００６０】このようにして得られたアクティブマトリ
クス基板のＭＩＭ素子の特性を実施形態１と同様に評価
した結果、実施形態１と同様の効果が得られた。

【００６１】実施形態１では図６の信号配線３２のテー
パー部が、端子電極３８部において端子電極３８に覆わ
れているが、それ以外の部分では信号配線３２のテーパ
ー部が露出している。従って、信号配線３２の露出部と
画素電極３７との間に異物等が介在することにより、信
号線３２と画素電極３７とが電気的に導通（短絡）し、
画素欠陥が発生することがあった。これに対し、本実施
形態では、図２５および２７に示すように、信号配線２
５２のテーパー部が第２絶縁膜２５５で覆われている。
その結果、実施形態６おける信号線３２と画素電極３７
との短絡による画素欠陥発生率は、実施形態１における
パネル画素数の０．０１％以上から０％になった。

【００６２】（実施形態７）本発明の実施形態７を図３
０〜図３３を用いて説明する。図３０〜図３３は本発明
の実施形態７におけるアクティブマトリクス基板の製造
方法を説明するための図であり、２端子非線形素子及び
画素電極部及び端子電極部の平面図及び断面図である。

【００６３】まず、図３１、３３のガラス基板３０１上
のほぼ全面にスパッタリング法などにより、図３０、３
１の信号配線３０２および下部電極３０３となるタンタ
ル薄膜を厚み約３００ｎｍに積層し、陽極酸化法によ
り、タンタル薄膜全面の表面を陽極酸化して厚み約６０
ｎｍの五酸化タンタルからなる第１絶縁膜３０４を形成
する。その後にフォトリソグラフィー法により所定の形
状にパターニングして信号配線３０２および下部電極３
０３とする。次に、第２絶縁膜３０５となる窒化ケイ素
をＰ−ＣＶＤ法にて約３００℃で厚み約３００ｎｍ積層
し、フォトリソグラフィー法により所定の形状にパター
ニングして第２絶縁膜３０５とする。

【００６４】次に、この状態の基板全面にスパッタリン
グ法などにより、上部電極３０６となるチタン薄膜を厚
み約４００ｎｍに積層し、フォトリソグラフィー法によ
り所定の形状にパターニングして上部電極３０６とす
る。さらに、ＩＴＯなどからなる透明電極膜を積層し、
これをパターニングして画素電極３０７及び端子電極３
０８を形成する。信号配線３０２の上面は第１絶縁膜３
０４で覆われているので、端子電極３０８は信号配線３
０２と信号配線３０２のテーパー部で電気的に接続され
ている。第１絶縁膜３０４と上部電極３０６とは、コン
タクトホール形状になった第２絶縁膜３０５の開口部で
接続されている。

【００６５】このようにして得られたアクティブマトリ
クス基板のＭＩＭ素子の特性を実施形態１と同様に評価
した結果、実施形態１と同様の効果が得られた。

【００６６】実施形態１では図４の第１絶縁膜３４のエ
ッチング端が第２絶縁膜３５で覆われていないため、そ
の部分で電界が集中しやすく、絶縁破壊が起こる場合が
あった。本実施形態では、図３１の第１絶縁膜３０４の
エッチング端が第２絶縁膜３０５で覆われている。その
結果、実施形態７における絶縁破壊による画素欠陥発生
率は、実施形態１におけるパネル画素数の０．０１％以
上から０．００５％以下に低減された。

【００６７】

【発明の効果】上述したように、本発明によると、基板
上のほぼ全面に形成された金属薄膜は、保護膜で覆われ
ること無く、比較的大きな面で陽極酸化される。従っ
て、陽極酸化が均一な化成電流密度で実施されるので、
均一な膜質の陽極酸化膜が形成される。また、保護膜を
印刷する工程がないので、金属薄膜のスイッチング素子
部になる領域に保護膜が付着することがないので、均一
な膜質の陽極酸化膜が得られる。その結果、基板全面に
亘って、特性が均一な２端子非線形素子が得られる。

【００６８】本願発明による２端子非線形素子の製造方
法および２端子非線形素子は、アクティブマトリクス型
液晶表示装置に好適に適用され、表示特性の面内分布が
均一な液晶表示装置を提供することが出来る。

【００６９】また、金属（下部電極）−絶縁膜−金属
（上部電極）と、金属（上部電極）−絶縁膜−金属（下
部電極）の逆極性の１対の２端子非線形素子が直列に接
続された構成とすることによって、２端子非線形素子が
１つのときに比べ、ＭＩＭ素子の電流−電圧特性の対称
性が良くなり、パネル点灯時における残像等が低減され
る。

【００７０】さらに、陽極酸化後のパターニングによっ
て露出した信号配線のエッチング端や下部電極のエッチ
ング端を第２絶縁膜で覆うことによって、ショートや絶
縁破壊による欠陥を低減することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の一般的な２端子非線形素子及び画素電極
部を示す図である。（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の
Ａ−Ａ’部の断面図である。

【図２】従来の一般的な端子電極部を示す図である。
（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ’部の断面図
である。

【図３】本発明の実施形態１による２端子非線形素子及
び画素電極部の平面図である。

【図４】本発明の実施形態１による２端子非線形素子部
（Ｂ−Ｂ’部）の断面図である。

【図５】本発明の実施形態１による端子電極部の平面図
である。

【図６】本発明の実施形態１による端子電極部（Ｃ−
Ｃ’部）の断面図である。

【図７】本発明の実施形態２による２端子非線形素子及
び画素電極部の平面図である。

【図８】本発明の実施形態２による２端子非線形素子部
（Ｄ−Ｄ’部）の断面図である。

【図９】本発明の実施形態２による端子電極部の平面図
である。

【図１０】本発明の実施形態２による端子電極部（Ｅ−
Ｅ’部）の断面図である。

【図１１】本発明の実施形態３による２端子非線形素子
及び画素電極部の平面図である。

【図１２】本発明の実施形態３による２端子非線形素子
部（Ｆ−Ｆ’部）の断面図である。

【図１３】本発明の実施形態３による２端子非線形素子
部（Ｇ−Ｇ’部）の断面図である。

【図１４】本発明の実施形態３による端子電極部の平面
図である。

【図１５】本発明の実施形態３による端子電極部（Ｈ−
Ｈ’部）の断面図である。

【図１６】本発明の実施形態４による２端子非線形素子
及び画素電極部の平面図である。

【図１７】本発明の実施形態４による２端子非線形素子
部（Ｉ−Ｉ’部）の断面図である。

【図１８】本発明の実施形態４による２端子非線形素子
部（Ｊ−Ｊ’部）の断面図である。

【図１９】本発明の実施形態４による端子電極部の平面
図である。

【図２０】本発明の実施形態４による端子電極部（Ｋ−
Ｋ’部）の断面図である。

【図２１】本発明の実施形態５による２端子非線形素子
及び画素電極部の平面図である。

【図２２】本発明の実施形態５による２端子非線形素子
部（Ｌ−Ｌ’部）の断面図である。

【図２３】本発明の実施形態５による端子電極部の平面
図である。

【図２４】本発明の実施形態５による端子電極部（Ｍ−
Ｍ’部）の断面図である。

【図２５】本発明の実施形態６による２端子非線形素子
及び画素電極部の平面図である。

【図２６】本発明の実施形態６による２端子非線形素子
部（Ｎ−Ｎ’部）の断面図である。

【図２７】本発明の実施形態６による信号配線部（Ｏ−
Ｏ’部）の断面図である。

【図２８】本発明の実施形態６による端子電極部の平面
図である。

【図２９】本発明の実施形態６による端子電極部（Ｐ−
Ｐ’部）の断面図である。

【図３０】本発明の実施形態５による２端子非線形素子
及び画素電極部の平面図である。

【図３１】本発明の実施形態５による２端子非線形素子
部（Ｑ−Ｑ’部）の断面図である。

【図３２】本発明の実施形態５による端子電極部の平面
図である。

【図３３】本発明の実施形態５による端子電極部（Ｒ−
Ｒ’部）の断面図である。

【符号の説明】

１１、３１、７１、１１１、１６１、２１１、２５１、
３０１ ガラス基板 １２、３２、７２、１１２、１６２、２１２、２５２、
３０２ 信号配線 １３、３３、７３、１１３、１６３、２１３、２５３、
３０３ 下部電極 １４ 絶縁膜 ３４、７４、１１４、１６４、２１４、２５４、３０４
第１絶縁膜 ３５、７５、１１５、１６５、２１５、２５５、３０５
第２絶縁膜 １５、３６、７６、１１６、１６６、２１６、２５６、
３０６ 上部電極 １７、３７、７７、１１７、１６７、２１７、２５７、
３０７ 画素電極 １８、３８、７８、１１８、１６８、２１８、２５８、
３０８ 端子電極 １６ ＭＩＭ素子

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下部電極と、上部電極と、該下部電極と
   該上部電極との間に挟持された第１絶縁膜とを有する複
   数の２端子非線形素子を製造する方法であって、 基板のほぼ全面を覆う金属薄膜を形成する工程と、 該金属薄膜を陽極酸化することによって、該金属薄膜の
   表層に陽極酸化膜を形成する工程と、 該金属薄膜と該陽極酸化膜とをエッチングし、該複数の
   ２端子非線形素子の該下部電極および該第１絶縁膜を形
   成する工程と、 を包含する２端子非線形素子の製造方法。
2. 【請求項２】 前記金属薄膜と前記陽極酸化膜とをエッ
   チングする工程は、前記下部電極および前記第１絶縁膜
   を形成するとともに、該陽極酸化膜を頂面に有する信号
   配線を形成する工程であって、 該エッチング工程の後に、該下部電極および該第１絶縁
   膜のエッチング端を覆う第２絶縁膜を形成する工程と、
   該下部電極上の該第１絶縁膜の少なくとも一部を覆う
   上部電極を形成する工程と、をさらに包含する請求項１
   に記載の２端子非線形素子の製造方法。
3. 【請求項３】 前記上部電極を形成する工程は、前記下
   部電極上の前記第１絶縁膜の少なくとも一部と、前記信
   号配線の頂面に形成された前記陽極酸化膜の一部とを覆
   う上部電極を形成する工程である、請求項２に記載の２
   端子非線形素子の製造方法。
4. 【請求項４】 前記上部電極を形成する工程の後に、 該上部電極に電気的に接続された画素電極と、前記信号
   配線に電気的に接続された端子電極とを同じ材料を用い
   て形成する工程を、さらに包含する請求項２または３に
   記載の２端子非線形素子の製造方法。
5. 【請求項５】 前記基板のほぼ全面を覆う前記金属薄膜
   を形成する工程の前に、該基板上に端子電極と画素電極
   とを同じ材料を用いて形成する工程を包含し、 前記信号配線は該信号配線の底面において該端子電極と
   電気的に接続され、前記下部電極は該下部電極の底面に
   おいて該画素電極と電気的に接続されるように形成され
   る、請求項２または３に記載の２端子非線形素子の製造
   方法。
6. 【請求項６】 前記上部電極は、前記端子電極および前
   記画素電極の材料と異なる材料で形成される請求項４に
   記載の２端子非線形素子の製造方法。
7. 【請求項７】 前記上部電極は、前記端子電極および前
   記画素電極の材料と同じ材料で形成される請求項４に記
   載の２端子非線形素子の製造方法。
8. 【請求項８】 前記第２絶縁膜を形成する工程は、前記
   下部電極および前記第１絶縁膜のエッチング端と、前記
   陽極酸化膜を頂面に有する前記信号配線のエッチング端
   とを覆う第２絶縁膜を形成する工程である、請求項２に
   記載の２端子非線形素子の製造方法。
9. 【請求項９】 前記第２絶縁膜を形成する工程は、 前記下部電極および前記第１絶縁膜を覆う第２絶縁膜を
   堆積する工程と、 該第２絶縁膜をエッチングし、該下部電極上の該第１絶
   縁膜の中央部の開口部を形成する工程と、 を包含する請求項２に記載の２端子非線形素子の製造方
   法。
10. 【請求項１０】 前記第２絶縁膜の材料は、前記第１絶
    縁膜の材料と異なる材料からなり、前記第２絶縁膜が選
    択にエッチングされる請求項９に記載の２端子非線形素
    子の製造方法。
11. 【請求項１１】 下部電極と、上部電極と、該下部電極
    と該上部電極との間に挟持された第１絶縁膜とを有する
    ２端子非線形素子であって、 該第１絶縁膜は、該下部電極の表層を陽極酸化した膜か
    らなり、該下部電極の頂面にのみ形成されており、 該下部電極の側面は、該第１絶縁膜と異なる材料からな
    る第２絶縁膜によって覆われている２端子非線形素子。
12. 【請求項１２】 基板上に複数の２端子非線形素子と信
    号配線とを有するアクティブマトリクス基板であって、 該２端子非線形素子は、下部電極と、上部電極と、該下
    部電極と該上部電極との間に挟持された第１絶縁膜とを
    有し、 該第１絶縁膜は、該下部電極の表層を陽極酸化した膜か
    らなり、該下部電極の頂面にのみ形成されており、 該信号配線の頂面は、該信号配線の表層を陽極酸化した
    膜で覆われており、 該下部電極の側面および該信号配線の側面は、該第１絶
    縁膜と異なる材料からなる第２絶縁膜によって覆われて
    いるアクティブマトリクス基板。