JP2008108807A - Nonlinear element, method for fabricating nonlinear element, and electro-optic device - Google Patents

Nonlinear element, method for fabricating nonlinear element, and electro-optic device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonlinear element in which nitrogen can be distributed suitably over the entire thickness direction of a tantalum oxide film when a tantalum oxide film containing hydrogen and nitrogen is employed as an insulating layer, to provide its fabrication process, and to provide an electro-optic device. <P>SOLUTION: When a nonlinear element 10x is fabricated, a lower electrode 13x is composed of a tantalum film containing tungsten. With regard to the insulating layer 14x, the upper surface portion of the lower electrode 13x having a significant impact at least on the electrical characteristics is composed of a sputtered film 14y of a tantalum oxide film containing nitrogen, and an anodic oxidation film 14z is formed on the side face of the lower electrode 13x. Subsequently, hydrogen is introduced to the insulating layer 14x and since the surface layer of the sputtered film 14y is containing a large quantity of nitrogen similarly to the deep part thereof, sufficient hydrogen retentivity is ensured. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、下電極、絶縁層および上電極を備えた非線形素子、該非線形素子の製造方法、および当該非線形素子を画素スイッチング素子として備えた電気光学装置に関するものである。   The present invention relates to a non-linear element including a lower electrode, an insulating layer, and an upper electrode, a method for manufacturing the non-linear element, and an electro-optical device including the non-linear element as a pixel switching element.

アクティブマトリクス型の電気光学装置において画素スイッチング素子として用いられる非線形素子としては、例えば、下電極、絶縁層および上電極を備えたMIM(Metal−Insulator−Metal:金属−絶縁体−金属)構造のTFD(Thin Film Diode:薄膜ダイオード)がある。このような非線形素子では、一般に、下電極はタンタル膜から構成され、絶縁層はタンタル酸化膜から構成され、上電極はクロム膜などから構成されている。   As a non-linear element used as a pixel switching element in an active matrix type electro-optical device, for example, a TFD having a MIM (Metal-Insulator-Metal) structure including a lower electrode, an insulating layer, and an upper electrode is used. (Thin Film Diode). In such a non-linear element, generally, the lower electrode is made of a tantalum film, the insulating layer is made of a tantalum oxide film, and the upper electrode is made of a chromium film.

このような非線形素子については、電気光学装置で表示した画像のコントラストなどを向上することを目的に、窒素含有タンタル膜からなる下電極の表面を陽極酸化することにより、絶縁層として窒素含有タンタル酸化膜を形成し、非線形素子の非線形性を向上することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開平9−166792号公報
For such a nonlinear element, the surface of the lower electrode made of a nitrogen-containing tantalum film is anodized for the purpose of improving the contrast of the image displayed by the electro-optical device, so that the nitrogen-containing tantalum oxide is used as an insulating layer. It has been proposed to improve the nonlinearity of a nonlinear element by forming a film (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-9-166792

本願発明者は、繰り返し行った実験の結果、絶縁層に水素を添加すると非線形性が向上するという知見を得、この知見に基づいて、非線形性の向上を図ることを提案するものである。しかしながら、絶縁層に対して水素を添加すると、電流−電圧特性の不可逆的なシフト現象が起こり、表示した画像に焼き付きが発生するという問題点がある。すなわち、絶縁層に対して水素を添加すると、電圧印加時に絶縁層から水素が脱離し、非線形性が非可逆的に低下してしまう。その結果、画像を表示するために非線形素子に通電していた画素においては、非線形素子の線形性が低下し、画像を切り換えたときでも、それまで表示していた画像の跡が常に残ってしまう、焼き付き現象が発生してしまう。   As a result of repeated experiments, the inventor of the present application obtains the knowledge that nonlinearity is improved when hydrogen is added to the insulating layer, and proposes to improve the nonlinearity based on this knowledge. However, when hydrogen is added to the insulating layer, an irreversible shift phenomenon of current-voltage characteristics occurs, and there is a problem that burn-in occurs in the displayed image. That is, when hydrogen is added to the insulating layer, hydrogen is desorbed from the insulating layer when a voltage is applied, and the nonlinearity is irreversibly lowered. As a result, in the pixels that have been energized to display the image, the linearity of the nonlinear element is reduced, and even when the image is switched, the trace of the image that has been displayed remains. The seizure phenomenon will occur.

そこで、本発明者は、絶縁層に水素とともに窒素を導入して絶縁層の水素保持力を高めることにより水素の脱離を防止することを提案する。   Therefore, the present inventor proposes to prevent hydrogen desorption by introducing nitrogen together with hydrogen into the insulating layer to enhance the hydrogen holding power of the insulating layer.

しかしながら、窒素含有タンタル膜(N−Ta)からなる下電極の表面に陽極酸化を行って、窒素含有タンタル酸化膜(TaOxy)からなる絶縁層を形成すると、陽極酸化中、タンタルはイオンとして膜厚方向に移動するが、窒素は移動しないため、絶縁層を二次イオン質量分析すると、図14にドットL31で絶縁層の窒素原子の膜厚方向の分布を示し、比較としての酸素原子の膜厚方向の分布をドットL32で示すように、窒素含有タンタル酸化膜からなる絶縁層の深い部分では窒素含有量が多いのに対して、表層部分では窒素原子がほとんど存在しない。このため、絶縁層の表層部分は、水素保持力が低いので、電圧印加時、表層部分の水素が上電極との界面に向けて移動して脱離すれば素子抵抗の低下が起こる一方、表層部分の水素が下極との界面に向けて移動して、窒素含有量が多い領域で酸素欠陥にトラップされれば、酸素欠陥由来の荷電キャリアが減少するので、素子抵抗が増大する。その結果、焼き付きや残像が発生するという問題点がある。また、水素プラズマの照射や水素添加アニールによって絶縁層に水素に導入する途中あるいは導入直後においても、表層部分では水素が脱離し、十分な量の水素を導入することができないという問題点がある。 However, when an anodization is performed on the surface of the lower electrode made of a nitrogen-containing tantalum film (N-Ta) to form an insulating layer made of a nitrogen-containing tantalum oxide film (TaO x N y ), tantalum is ionized during the anodic oxidation. However, since nitrogen does not move, secondary ion mass spectrometry of the insulating layer shows the distribution of nitrogen atoms in the insulating layer in the film thickness direction as dots L31 in FIG. As shown by the dot L32 in the distribution in the film thickness direction, the nitrogen content is large in the deep part of the insulating layer made of the nitrogen-containing tantalum oxide film, whereas there are almost no nitrogen atoms in the surface layer part. For this reason, the surface layer portion of the insulating layer has a low hydrogen holding power, so that when the voltage is applied, if the hydrogen in the surface layer portion moves and desorbs toward the interface with the upper electrode, the element resistance decreases. If a part of hydrogen moves toward the interface with the lower electrode and is trapped by oxygen defects in a region where the nitrogen content is high, the charge carriers derived from oxygen defects are reduced, so that the device resistance is increased. As a result, there is a problem that image sticking or afterimage occurs. In addition, even during or immediately after introduction of hydrogen into the insulating layer by hydrogen plasma irradiation or hydrogen addition annealing, there is a problem that hydrogen is desorbed in the surface layer portion and a sufficient amount of hydrogen cannot be introduced.

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、水素および窒素を含有するタンタル酸化膜を絶縁層として用いるにあたって、タンタル酸化膜の厚さ方向の全体にわたって窒素を好適に分布させることができる非線形素子、該非線形素子の製造方法、および当該非線形素子を備えた電気光学装置を提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to use a tantalum oxide film containing hydrogen and nitrogen as an insulating layer, and to nonlinearly distribute nitrogen appropriately throughout the thickness direction of the tantalum oxide film. It is an object to provide an element, a method for manufacturing the nonlinear element, and an electro-optical device including the nonlinear element.

上記課題を解決するために、本発明では、下電極、該下電極の表面側を覆う絶縁層、および該絶縁層を介して前記下電極に対向する上電極を備えた非線形素子において、前記下電極は、窒素含有タンタル膜によって構成され、前記絶縁層は、水素を含有する窒素含有タンタル酸化膜によって構成され、前記絶縁層において、少なくとも前記下電極の上面を覆う部分は、窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜により構成されていることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a nonlinear element including a lower electrode, an insulating layer that covers a surface of the lower electrode, and an upper electrode that faces the lower electrode through the insulating layer. The electrode is constituted by a nitrogen-containing tantalum film, the insulating layer is constituted by a nitrogen-containing tantalum oxide film containing hydrogen, and at least a portion covering the upper surface of the lower electrode in the insulating layer is a nitrogen-containing tantalum oxide film It is characterized by comprising a sputtered film.

本発明において、非線形素子は、絶縁層が水素を含有するため、非線形性が高く、かつ、残像現象の原因となる素子ドリフト現象の発生を防止することができる。また、絶縁層への窒素の添加は、非線形性を向上させる効果も奏する。さらに、窒素は、水素の脱離を防止する機能を発揮するため、焼き付きの原因となる非線形特性の不可逆的なシフト現象の発生を防止することができる。ここで、陽極酸化により形成された窒素含有タンタル酸化膜では、表層部分での窒素含有量が極めて低く、水素保持能力が低いが、本発明では、絶縁層のうち、少なくとも下電極の上面を覆う部分は、窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜により構成されており、かかるスパッタ膜は、絶縁層の表層部分も、その深い部分と同様、多量の窒素を含有し、十分な水素保持力を備えている。従って、電圧印加時、表層部分の水素が上電極との界面に向けて移動して脱離することがないので、素子抵抗の低下が発生しない。また、表層部分の水素が下電極との界面に向けて移動して、窒素含有量が多い領域で酸素欠陥にトラップされることもないので、酸素欠陥由来の荷電キャリアが減少せず、素子抵抗が増大しない。それ故、本発明によれば、焼き付きや残像の発生を防止することができる。さらに、下電極と絶縁層の窒素含有量を各々、最適な条件に設定することができるので、非線形性などが優れた非線形素子と、低抵抗の下電極とを同一の基板上に形成することができる。   In the present invention, since the nonlinear element contains hydrogen, the nonlinear element has high nonlinearity and can prevent the occurrence of an element drift phenomenon that causes an afterimage phenomenon. Moreover, the addition of nitrogen to the insulating layer also has an effect of improving nonlinearity. Furthermore, since nitrogen exhibits a function of preventing the desorption of hydrogen, it is possible to prevent occurrence of an irreversible shift phenomenon of non-linear characteristics that causes seizure. Here, in the nitrogen-containing tantalum oxide film formed by anodic oxidation, the nitrogen content in the surface layer portion is extremely low and the hydrogen retention capability is low. In the present invention, however, at least the upper surface of the lower electrode is covered in the insulating layer. The portion is constituted by a sputtered film of a nitrogen-containing tantalum oxide film, and the sputtered film also contains a large amount of nitrogen as well as the deep part of the insulating layer, and has a sufficient hydrogen holding power. Yes. Accordingly, when a voltage is applied, hydrogen in the surface layer portion does not move toward the interface with the upper electrode and desorb, so that the element resistance does not decrease. In addition, since hydrogen in the surface layer moves toward the interface with the lower electrode and is not trapped by oxygen defects in a region where the nitrogen content is high, the charge carriers derived from oxygen defects are not reduced, and the element resistance Does not increase. Therefore, according to the present invention, it is possible to prevent image sticking and afterimages from occurring. Furthermore, since the nitrogen content of the lower electrode and the insulating layer can be set to optimum conditions, a non-linear element with excellent non-linearity and a lower electrode with a low resistance should be formed on the same substrate. Can do.

本発明では、下電極、該下電極の表面側を覆う絶縁層、および該絶縁層を介して前記下電極に対向する上電極を備えた非線形素子の製造方法において、窒素含有タンタル膜を形成する窒素含有タンタル膜形成工程と、前記窒素含有タンタル膜の上層に窒素含有タンタル酸化膜をスパッタ形成するタンタル酸化膜スパッタ形成工程と、前記窒素含有タンタル膜を前記窒素含有タンタル酸化膜とともにパターニングして前記下電極を形成する下電極パターニング形成工程と、該下電極パターニング形成の後、前記下電極を陽極にして陽極酸化を行い、前記下電極の側面に窒素含有タンタル酸化膜を形成する陽極酸化工程と、前記窒素含有タンタル酸化膜に水素を導入する水素導入工程と、を有していることを特徴とする。   According to the present invention, a nitrogen-containing tantalum film is formed in a method for manufacturing a nonlinear element including a lower electrode, an insulating layer covering the surface side of the lower electrode, and an upper electrode facing the lower electrode via the insulating layer. A nitrogen-containing tantalum film forming step, a tantalum oxide film sputter forming step of sputter-forming a nitrogen-containing tantalum oxide film on the nitrogen-containing tantalum film, and patterning the nitrogen-containing tantalum film together with the nitrogen-containing tantalum oxide film A lower electrode patterning forming step for forming a lower electrode; and an anodic oxidation step for forming a nitrogen-containing tantalum oxide film on a side surface of the lower electrode by performing anodization with the lower electrode as an anode after forming the lower electrode patterning; And a hydrogen introduction step of introducing hydrogen into the nitrogen-containing tantalum oxide film.

このような製造方法を採用すると、前記下電極の上面を覆う部分が前記窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜により構成され、前記下電極の側面を覆う部分が当該下電極の陽極酸化膜により構成されている非線形素子を製造することができる。   When such a manufacturing method is adopted, a portion covering the upper surface of the lower electrode is constituted by the sputtered film of the nitrogen-containing tantalum oxide film, and a portion covering the side surface of the lower electrode is constituted by the anodic oxide film of the lower electrode. A non-linear element can be manufactured.

このように構成すると、下電極の上面を覆う部分が窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜からなる非線形素子を少ない工程数で製造することができる。ここで、下電極パターニング形成工程を終えた段階で下電極の側面部では、窒素含有タンタル膜が露出しているが、かかる側面部は、陽極酸化工程を終えた段階で窒素含有タンタル酸化膜で覆われる。また、窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜の欠陥を陽極酸化工程により修復することができる。しかも、側面部に形成された絶縁層が陽極酸化膜であっても、下電極の側面部の面積は上面部の面積よりもかなり狭いので、非線形素子の電気特性に大きな影響を及ぼすことはない。   If comprised in this way, the nonlinear element which the part which covers the upper surface of a lower electrode consists of a sputter | spatter film | membrane of a nitrogen-containing tantalum oxide film can be manufactured with few processes. Here, the nitrogen-containing tantalum film is exposed at the side surface portion of the lower electrode at the stage where the lower electrode patterning formation process is completed. Covered. In addition, defects in the sputtered film of the nitrogen-containing tantalum oxide film can be repaired by an anodic oxidation process. Moreover, even if the insulating layer formed on the side surface is an anodic oxide film, the area of the side surface of the lower electrode is considerably smaller than the area of the upper surface, so that the electrical characteristics of the nonlinear element are not greatly affected. .

この場合、前記下電極パターニング形成工程では、ドライエッチングにより前記窒素含有タンタル膜および前記窒素含有タンタル酸化膜をパターニングすることが好ましい。下電極パターニング形成工程において窒素含有タンタル膜および窒素含有タンタル酸化膜をドライエッチングすると、フッ化物などのエッチング残滓が下電極の側面部に残り、かかるエッチング残滓は絶縁性が高い。このため、側面部に形成された絶縁層が陽極酸化膜であっても、非線形素子の電気特性に大きな影響を及ぼすことがない。   In this case, in the lower electrode patterning forming step, it is preferable to pattern the nitrogen-containing tantalum film and the nitrogen-containing tantalum oxide film by dry etching. When the nitrogen-containing tantalum film and the nitrogen-containing tantalum oxide film are dry-etched in the lower electrode patterning process, an etching residue such as fluoride remains on the side surface of the lower electrode, and the etching residue has high insulation. For this reason, even if the insulating layer formed on the side surface portion is an anodic oxide film, the electrical characteristics of the nonlinear element are not greatly affected.

本発明の別の形態では、下電極、該下電極の表面側を覆う絶縁層、および該絶縁層を介して前記下電極に対向する上電極を備えた非線形素子の製造方法において、窒素含有タンタル膜を形成する窒素含有タンタル膜形成工程と、前記窒素含有タンタル膜をパターニングして前記下電極を形成する下電極パターニング形成工程と、前記下電極の表面側に窒素含有タンタル酸化膜をスパッタ形成するタンタル酸化膜スパッタ形成工程と、前記窒素含有タンタル酸化膜に水素を導入する水素導入工程と、を有していることを特徴とする。   In another embodiment of the present invention, in a method of manufacturing a nonlinear element including a lower electrode, an insulating layer covering the surface side of the lower electrode, and an upper electrode facing the lower electrode through the insulating layer, a nitrogen-containing tantalum A nitrogen-containing tantalum film forming step for forming a film; a lower electrode patterning forming step for patterning the nitrogen-containing tantalum film to form the lower electrode; and a nitrogen-containing tantalum oxide film on the surface side of the lower electrode. It has a tantalum oxide film sputter formation process and a hydrogen introduction process for introducing hydrogen into the nitrogen-containing tantalum oxide film.

このような製造方法を採用すると、前記絶縁層は、全体が前記窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜により構成されている非線形素子を製造することができる。   When such a manufacturing method is employed, the insulating layer can be manufactured as a non-linear element that is entirely composed of the sputtered film of the nitrogen-containing tantalum oxide film.

このように構成すると、陽極酸化工程を行わないので、工程の簡素化を図ることができる。   If comprised in this way, since an anodizing process is not performed, a simplification of a process can be achieved.

ここで、前記タンタル酸化膜スパッタ形成工程の後、前記下電極を陽極にして陽極酸化する陽極酸化工程を行うことが好ましい。このように構成すると、前記絶縁層は、全体が前記窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜により構成され、当該スパッタ膜には、前記下電極を陽極とする陽極酸化処理が施されている非線形素子を製造することができる。   Here, after the tantalum oxide film sputtering formation step, it is preferable to perform an anodic oxidation step of anodizing with the lower electrode as an anode. With this configuration, the insulating layer is entirely composed of the sputtered film of the nitrogen-containing tantalum oxide film, and the sputtered film includes a non-linear element that has been subjected to anodization using the lower electrode as an anode. Can be manufactured.

このように構成すると、窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜の欠陥を陽極酸化工程により修復することができる。   If comprised in this way, the defect of the sputtering film | membrane of a nitrogen-containing tantalum oxide film can be repaired by an anodic oxidation process.

本発明において、前記陽極酸化工程を行う場合、前記スパッタ膜の厚さに相当する電圧を前記下電極に印加することが好ましい。このように構成すると、スパッタ法で形成した窒素含有タンタル酸化膜に表面の凹凸やピンホールなどの欠陥が発生している場合でも、かかる欠陥を陽極酸化工程で消失させることができるとともに、陽極酸化工程中、スパッタ膜が形成されている領域では膜成長がないので、スパッタ膜において厚さ方向全体に窒素が均一に分布する状態を維持することができる。   In the present invention, when the anodic oxidation step is performed, it is preferable to apply a voltage corresponding to the thickness of the sputtered film to the lower electrode. With this configuration, even when defects such as surface irregularities and pinholes are generated in the nitrogen-containing tantalum oxide film formed by sputtering, such defects can be eliminated in the anodic oxidation process, and anodic oxidation is performed. Since there is no film growth in the region where the sputtered film is formed during the process, it is possible to maintain a state where nitrogen is uniformly distributed in the entire thickness direction of the sputtered film.

本発明に係る非線形素子の製造方法は、液晶装置などといった電気光学装置の製造方法に用いることができ、この場合、素子基板上における複数の画素領域の各々に前記非線形素子を画素スイッチング素子として形成する。また、本発明に係る電気光学装置は、例えば、携帯電話機やモバイルコンピュータなどといった電子機器に用いられる。   The method of manufacturing a nonlinear element according to the present invention can be used in a method of manufacturing an electro-optical device such as a liquid crystal device. In this case, the nonlinear element is formed as a pixel switching element in each of a plurality of pixel regions on the element substrate. To do. The electro-optical device according to the present invention is used in electronic devices such as a mobile phone and a mobile computer.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明で参照する各図において、図面上で認識可能な大きさとするために縮尺が各層や各部材ごとに異なる場合がある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing referred to in the following description, the scale may be different for each layer or each member in order to make the size recognizable on the drawing.

[実施の形態1]
(非線形素子の構成)
図1(a)〜(e)は、本発明を適用した非線形素子およびその製造方法を示す断面図である。図1(e)に示すように、本形態の非線形素子10xは、タンタル膜からなる下電極13x、この下電極13xの表面側(上面部および側面部)を覆うタンタル酸化膜からなる絶縁層14x、およびこの絶縁層14xを介して下電極13xに対向する上電極15xを備えたTFD(Thin Film Diode:薄膜ダイオード)素子である。基板20xの表面にはタンタル酸化膜などからなる下地絶縁層(図示せず)が形成される場合があり、この場合、非線形素子10xは、下地絶縁層の表面に形成されることになる。
[Embodiment 1]
(Configuration of nonlinear element)
1A to 1E are cross-sectional views showing a nonlinear element to which the present invention is applied and a method for manufacturing the same. As shown in FIG. 1E, the nonlinear element 10x of this embodiment includes a lower electrode 13x made of a tantalum film, and an insulating layer 14x made of a tantalum oxide film covering the surface side (upper surface portion and side surface portion) of the lower electrode 13x. And a TFD (Thin Film Diode) element provided with an upper electrode 15x opposed to the lower electrode 13x through the insulating layer 14x. A base insulating layer (not shown) made of a tantalum oxide film or the like may be formed on the surface of the substrate 20x. In this case, the nonlinear element 10x is formed on the surface of the base insulating layer.

(非線形素子の層構成)
図2(a)〜(c)は、非線形素子を構成する各層の材料と電気特性との関係を示す説明図である。なお、図2(a)は、非線形素子において絶縁層が含有する水素、窒素が非線形素子に及ぼす影響の説明図であり、図2(b)は、非線形素子の下電極を構成するタンタル膜の窒素含有量とタンタル膜の比抵抗との関係、絶縁層を構成するタンタル酸化膜の窒素含有量と非線形素子の非線形性(β値)との関係を示すグラフであり、図2(c)は、非線形素子の絶縁層として、窒素含有のタンタル酸化膜を用いた場合、および窒素を含有しないタンタル酸化膜を用いた場合にける水素導入量と素子ドリフト値との関係を示すグラフである。
(Layer structure of nonlinear element)
2A to 2C are explanatory views showing the relationship between the material and electric characteristics of each layer constituting the nonlinear element. 2A is an explanatory view of the influence of the hydrogen and nitrogen contained in the insulating layer in the nonlinear element on the nonlinear element. FIG. 2B is a diagram of the tantalum film constituting the lower electrode of the nonlinear element. FIG. 2C is a graph showing the relationship between the nitrogen content and the specific resistance of the tantalum film, and the relationship between the nitrogen content of the tantalum oxide film constituting the insulating layer and the nonlinearity (β value) of the nonlinear element. 5 is a graph showing the relationship between the amount of hydrogen introduced and the element drift value when a nitrogen-containing tantalum oxide film is used as the insulating layer of the nonlinear element and when a tantalum oxide film not containing nitrogen is used.

非線形素子10xにおいて、各層を構成する材料と電気特性との間には、図2を参照して説明する以下の関係があり、本形態では、窒素含有のタンタル膜によって下電極13xを構成し、窒素および水素を含有するタンタル酸化膜によって絶縁層14xを構成する。   In the nonlinear element 10x, there is the following relationship described with reference to FIG. 2 between the material constituting each layer and the electrical characteristics. In this embodiment, the lower electrode 13x is constituted by a nitrogen-containing tantalum film, The insulating layer 14x is composed of a tantalum oxide film containing nitrogen and hydrogen.

まず、図2(a)に示すように、水素は、非線形素子10xの非線形性を向上させるとともに、素子ドリフト現象を減少させる。窒素は、非線形素子10xの非線形性を向上させる一方、素子ドリフト現象を増大させる。また、窒素は、水素の脱離を防止することにより、シフト現象を減少させる。   First, as shown in FIG. 2A, hydrogen improves the nonlinearity of the nonlinear element 10x and reduces the element drift phenomenon. Nitrogen improves the nonlinearity of the nonlinear element 10x while increasing the element drift phenomenon. Nitrogen also reduces the shift phenomenon by preventing the desorption of hydrogen.

素子ドリフト現象とは、1回目の電流−電圧特性の測定を行った後、2回目の電流−電圧特性を測定すると、測定結果に差が発生し、2回目の測定では絶縁性が高いという現象である。かかる素子ドリフト現象では、2回目の測定を行ってから、例えば1時間が経過した後、再度、電流−電圧特性を測定すると、1回目の測定結果と同等の結果が得られ、その直後に電流−電圧特性を測定すると、2回目の測定結果と同様、高い絶縁性を示す結果が得られる。このような素子ドリフト現象は、絶縁層14x中のイオン性の酸素空乏が下電極13x/絶縁層14x界面あるいは絶縁層14x/上電極15x界面の一方に引き寄せられることが原因で発生すると考えられ、絶縁層14x中のイオン性の酸素空乏が一方の界面に引き寄せられた高抵抗化態から、酸素空乏が均一分布した低抵抗化状態にゆるやかに戻る際に、酸素空乏の移動により逆電流が発生し、それに液晶が応答する結果、残像現象が発生するのである。   The element drift phenomenon is a phenomenon in which when the current-voltage characteristic is measured for the first time and then the current-voltage characteristic is measured for the second time, a difference occurs in the measurement result, and the insulation is high in the second measurement. It is. In such an element drift phenomenon, when the current-voltage characteristic is measured again after, for example, one hour has passed since the second measurement, the result equivalent to the first measurement result is obtained. -When the voltage characteristic is measured, a result showing high insulation is obtained as in the second measurement result. Such an element drift phenomenon is considered to occur due to ionic oxygen depletion in the insulating layer 14x being drawn to one of the lower electrode 13x / insulating layer 14x interface or the insulating layer 14x / upper electrode 15x interface, When the ionic oxygen depletion in the insulating layer 14x is gradually returned to the low resistance state where the oxygen depletion is uniformly distributed from the high resistance state where the ionic oxygen depletion is attracted to one interface, a reverse current is generated due to the movement of the oxygen depletion. As a result, the afterimage phenomenon occurs as a result of the response of the liquid crystal.

また、シフト現象は、絶縁層14xからの水素の脱離が原因で起こる現象であり、非線形性の向上のために添加した水素が脱離すると、非線形素子10xの線形性が非可逆的に低下し、画像を表示するために非線形素子10xに通電していた画素においては、画像を切り換えたときでも、それまで表示していた画像の跡が常に残ってしまい、焼き付き現象が発生させるのである。   The shift phenomenon is a phenomenon that occurs due to the desorption of hydrogen from the insulating layer 14x. When the hydrogen added to improve the nonlinearity is desorbed, the linearity of the nonlinear element 10x is irreversibly lowered. However, in the pixel in which the nonlinear element 10x is energized in order to display an image, even when the image is switched, the trace of the image displayed so far always remains, and a burn-in phenomenon occurs.

図2(b)に実線L1で示すように、絶縁層14xに窒素含有のタンタル酸化膜を用いると、非線形素子10の非線形性(β値)が向上する。また、絶縁層14xは、窒素含有量が多いほど、非線形素子10の非線形性が向上する。一方、下電極13xにおいて、タンタル膜中の窒素含有量と比抵抗との関係は、図2(b)に点線L2で示すように、窒素を含有しないタンタル膜をスパッタ形成しただけでは、正方晶系(β相)のタンタルが形成されるので、比抵抗が高いが、タンタル膜中の窒素含有量を0.25at%から0.7at%あるいは0.8at%まで変化させると、その間、立方晶系のタンタルと正方晶系のタンタルとが混在した状態になるので、比抵抗が低下していく。そして、タンタル膜中の窒素含有量が0.7〜0.8at%においては、立方晶系の単相のタンタルとなるため、比抵抗が最小値を示す。そして、タンタル膜中の窒素含有量が0.8at%から2at%まで増えると、擬似立方晶系の単相のタンタルとなって比抵抗が上昇する。さらに、タンタル膜中の窒素含有量が増えると、擬似立方晶系のタンタルと窒化タンタルとの混合相となり、比抵抗がさらに上昇する。それ故、下電極13xを配線と同時形成する場合、タンタル膜中の窒素含有量は、配線の低比抵抗化を図ることできる範囲に設定される。   As shown by a solid line L1 in FIG. 2B, when a tantalum oxide film containing nitrogen is used for the insulating layer 14x, the nonlinearity (β value) of the nonlinear element 10 is improved. Moreover, the non-linearity of the non-linear element 10 improves, so that the insulating layer 14x has much nitrogen content. On the other hand, in the lower electrode 13x, the relationship between the nitrogen content in the tantalum film and the specific resistance is such that, as shown by a dotted line L2 in FIG. Since the tantalum of the system (β phase) is formed, the specific resistance is high. However, when the nitrogen content in the tantalum film is changed from 0.25 at% to 0.7 at% or 0.8 at%, a cubic crystal is obtained. Since the mixed tantalum and tetragonal tantalum are mixed, the specific resistance decreases. Then, when the nitrogen content in the tantalum film is 0.7 to 0.8 at%, it becomes a cubic single-phase tantalum, so that the specific resistance shows a minimum value. When the nitrogen content in the tantalum film increases from 0.8 at% to 2 at%, it becomes pseudo cubic single-phase tantalum and the specific resistance increases. Further, when the nitrogen content in the tantalum film increases, a mixed phase of pseudo cubic tantalum and tantalum nitride is formed, and the specific resistance further increases. Therefore, when the lower electrode 13x is formed simultaneously with the wiring, the nitrogen content in the tantalum film is set in a range where the specific resistance of the wiring can be reduced.

(非線形素子の製造方法)
図3は、本発明の実施の形態1に係る非線形素子の製造方法を示す工程図である。本形態では、上述した理由から、下電極13xを窒素含有タンタル膜によって構成し、絶縁層14xを窒素含有タンタル酸化膜によって構成する。その際、窒素含有タンタル膜からなる下電極13xの表面に陽極酸化を施して絶縁層14xを形成すると、図14を参照して説明したように、絶縁層14xの深い部分では窒素含有量が多いのに対して、表層部分では窒素をほとんど含有せず、絶縁層14xの表層では、水素保持力が低くなってしまう。そこで、本発明では、以下に説明する製造方法を採用して、絶縁層14xの厚さ方向の全体にわたって十分な窒素が存在するように改良する。
(Nonlinear device manufacturing method)
FIG. 3 is a process diagram showing the method for manufacturing the nonlinear element according to the first embodiment of the present invention. In this embodiment, for the reasons described above, the lower electrode 13x is made of a nitrogen-containing tantalum film, and the insulating layer 14x is made of a nitrogen-containing tantalum oxide film. At this time, if the insulating layer 14x is formed by anodizing the surface of the lower electrode 13x made of a nitrogen-containing tantalum film, as described with reference to FIG. 14, the nitrogen content is large in the deep portion of the insulating layer 14x. On the other hand, the surface layer portion hardly contains nitrogen, and the surface layer of the insulating layer 14x has a low hydrogen retention. Therefore, in the present invention, the manufacturing method described below is employed to improve the insulating layer 14x so that sufficient nitrogen exists throughout the thickness direction.

まず、本形態では、図1(a)および図3に示す窒素含有タンタル膜形成工程ST10において、スパッタ室に窒素ガスおよびアルゴンガスを導入しながら、タンタルをターゲットとして用いてスパッタ形成を行い、窒素含有タンタル膜13を基板20xの全面に形成する。   First, in this embodiment, in the nitrogen-containing tantalum film forming step ST10 shown in FIGS. 1A and 3, sputter formation is performed using tantalum as a target while introducing nitrogen gas and argon gas into the sputtering chamber. A tantalum-containing film 13 is formed on the entire surface of the substrate 20x.

次に、図1(b)および図3に示すタンタル酸化膜スパッタ形成工程ST15において、スパッタ室に窒素ガス、酸素ガスおよびアルゴンガスを導入しながら、タンタルをターゲットとして用いてスパッタ形成を行い、窒素含有タンタル膜13の上層に、窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜14を基板20xの全面に形成する。本形態では、タンタル酸化膜スパッタ形成工程ST15において、処理時間などを調整して、絶縁層14xを構成するのに必要な膜厚のスパッタ膜14を形成する。   Next, in the tantalum oxide film sputtering formation step ST15 shown in FIG. 1B and FIG. 3, sputtering is performed using tantalum as a target while introducing nitrogen gas, oxygen gas and argon gas into the sputtering chamber. A sputtered film 14 of a nitrogen-containing tantalum oxide film is formed on the entire surface of the substrate 20x on the upper layer of the tantalum-containing film 13. In this embodiment, in the tantalum oxide film sputtering formation step ST15, the processing time and the like are adjusted to form the sputtering film 14 having a film thickness necessary for forming the insulating layer 14x.

本形態では、窒素含有タンタル膜形成工程ST10でもスパッタ法が用いられ、かつ、ターゲットが共通であるため、スパッタ室に窒素ガスおよびアルゴンガスを導入しながら窒素含有タンタル膜形成工程ST10を行った後、スパッタ室に導入するガスを窒素ガス、酸素ガスおよびアルゴンガスに切り換えるだけでタンタル酸化膜スパッタ形成工程ST15を行うことができる。   In this embodiment, since the sputtering method is used also in the nitrogen-containing tantalum film forming step ST10 and the target is common, the nitrogen-containing tantalum film forming step ST10 is performed while introducing nitrogen gas and argon gas into the sputtering chamber. The tantalum oxide film sputtering formation step ST15 can be performed by simply switching the gas introduced into the sputtering chamber to nitrogen gas, oxygen gas and argon gas.

次に、図1(c)および図3に示す下電極パターニング形成工程ST20において、窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜14の上面にレジストマスクを形成した後、6フッ化イオウ(SF6)と酸素との混合ガスなどを用いてのドライエッチングにより、窒素含有タンタル膜13および窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜14をパターニングする。その結果、上面に窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜14yを備えた下電極13xが形成される。その際、次の陽極酸化工程で用いる給電線(図示せず)も形成する。 Next, after forming a resist mask on the upper surface of the sputtered film 14 of the nitrogen-containing tantalum oxide film in the lower electrode patterning forming step ST20 shown in FIG. 1C and FIG. 3, sulfur hexafluoride (SF 6 ) and oxygen The nitrogen-containing tantalum film 13 and the sputtered film 14 of the nitrogen-containing tantalum oxide film are patterned by dry etching using a mixed gas or the like. As a result, a lower electrode 13x having a sputtered film 14y of a nitrogen-containing tantalum oxide film on the upper surface is formed. At that time, a power supply line (not shown) used in the next anodizing step is also formed.

次に、図1(d)および図3に示す陽極酸化工程ST30において、クエン酸などの水溶液(電解液)中で下電極13xを陽極にして陽極酸化を行う。その際、下電極13xの上面には、絶縁層14xとして機能するのに十分な膜厚のスパッタ膜14yが既に形成されているので、陽極酸化工程ST30では、既に形成されているスパッタ膜14yの厚さに相当する電圧を下電極13xに印加する。従って、陽極酸化工程ST30では、下電極13xの側面部に窒素含有タンタル酸化膜からなる陽極酸化膜14zが形成されるが、下電極13xの上面部では窒素含有タンタル酸化膜の成長は起こらず、窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜からなる絶縁層14xの欠陥が修復されるのみである。このようにして、本形態では、陽極酸化膜14zと、陽極酸化処理が施されたスパッタ膜14yとによって、窒素含有タンタル酸化膜からなる絶縁層14xが形成される。   Next, in the anodic oxidation step ST30 shown in FIGS. 1D and 3, anodic oxidation is performed in an aqueous solution (electrolytic solution) such as citric acid using the lower electrode 13x as an anode. At this time, since the sputtered film 14y having a sufficient thickness to function as the insulating layer 14x has already been formed on the upper surface of the lower electrode 13x, in the anodizing step ST30, the sputtered film 14y already formed is formed. A voltage corresponding to the thickness is applied to the lower electrode 13x. Accordingly, in the anodic oxidation step ST30, an anodic oxide film 14z made of a nitrogen-containing tantalum oxide film is formed on the side surface portion of the lower electrode 13x, but the growth of the nitrogen-containing tantalum oxide film does not occur on the upper surface portion of the lower electrode 13x. Only the defect of the insulating layer 14x made of the sputtered film of the nitrogen-containing tantalum oxide film is repaired. Thus, in this embodiment, the insulating layer 14x made of a nitrogen-containing tantalum oxide film is formed by the anodic oxide film 14z and the sputtered film 14y that has been subjected to the anodic oxidation treatment.

次に、図3に示す水素導入工程ST40において、絶縁層14xに水素を導入する。具体的には、基板20xを収容した処理室を約320℃の温度に設定し、この状態で、処理室内に水蒸気を含むガス、例えば大気を導入して水素添加アニールを行う。また、水素添加アニールとしては、基板20xを所定の温度に加熱した状態で加圧水蒸気を供給してもよい。また、水素導入工程ST40としては、水素添加アニールに代えて、水素プラズマを照射してもよい。   Next, hydrogen is introduced into the insulating layer 14x in the hydrogen introduction step ST40 shown in FIG. Specifically, the processing chamber containing the substrate 20x is set to a temperature of about 320 ° C., and in this state, a gas containing water vapor, for example, the atmosphere, is introduced into the processing chamber to perform hydrogenation annealing. As hydrogenation annealing, pressurized water vapor may be supplied in a state where the substrate 20x is heated to a predetermined temperature. Moreover, as hydrogen introduction process ST40, it may replace with hydrogen addition annealing and may irradiate with hydrogen plasma.

次に、図示を省略するが、ブリッジ部除去工程において、下電極13xと給電線とを接続していたブリッジ部(図示せず)を除去する。なお、下電極13xと給電線とが接続していてもよい場合、ブリッジ部を除去する必要はない。   Next, although illustration is omitted, in the bridge portion removing step, the bridge portion (not shown) that has connected the lower electrode 13x and the feeder is removed. If the lower electrode 13x and the power supply line may be connected, it is not necessary to remove the bridge portion.

次に、図1(e)および図3に示す上電極形成工程ST50を行う。それには、まず、クロム膜形成工程においてクロム膜をスパッタなどによって一様な厚さで形成した後、クロム膜パターニング工程において、フォトリソグラフィ技術を利用して、クロム膜をパターニングし、上電極15xを形成する。以上により、非線形素子10xが基板20xに形成される。   Next, the upper electrode formation step ST50 shown in FIG. 1 (e) and FIG. 3 is performed. For this purpose, first, a chromium film is formed with a uniform thickness by sputtering or the like in the chromium film forming process, and then, in the chromium film patterning process, the chromium film is patterned using a photolithography technique, and the upper electrode 15x is formed. Form. As described above, the nonlinear element 10x is formed on the substrate 20x.

なお、水素導入工程ST40は、スパッタ膜14を形成した以降、かつ、上電極15xを形成する前であれば、ブリッジ部除去工程の後などに行ってもよい。また、ブリッジ部除去工程は、上電極形成工程ST50の後に行ってもよい。   Note that the hydrogen introduction step ST40 may be performed after the formation of the sputtered film 14 and before the formation of the upper electrode 15x after the bridge portion removing step. Further, the bridge portion removing step may be performed after the upper electrode forming step ST50.

(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態の非線形素子10xは、絶縁層14xが水素を含有するため、非線形性が高く、かつ、残像現象の原因となる素子ドリフト現象の発生を防止することができる。また、絶縁層14xへの窒素の添加は、非線形性を向上させる効果も奏する。さらに、窒素は、水素の脱離を防止する機能を発揮するため、焼き付きの原因となる非線形特性の不可逆的なシフト現象の発生を防止することができる。ここで、陽極酸化により形成された窒素含有タンタル酸化膜では、表層部分での窒素含有量が極めて低く、水素保持能力が低いが、本形態では、絶縁層14xのうち、下電極13xの上面を覆う部分が窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜14yにより構成されており、かかるスパッタ膜14yは、表層部分も、その深い部分と同様、多量の窒素を含有し、十分な水素保持力を備えている。それ故、電圧印加時、絶縁層14xの表層部分の水素が上電極15xとの界面に向けて移動して脱離することがないので、素子抵抗の低下が発生しない。また、表層部分の水素が下電極13xとの界面に向けて移動して、窒素含有量が多い領域で酸素欠陥にトラップされることもないので、酸素欠陥由来の荷電キャリアが減少せず、素子抵抗が増大しない。それ故、本発明によれば、焼き付きや残像の発生を防止することができる。
(Main effects of this form)
As described above, the nonlinear element 10x of this embodiment has high nonlinearity because the insulating layer 14x contains hydrogen, and can prevent the occurrence of an element drift phenomenon that causes an afterimage phenomenon. Moreover, the addition of nitrogen to the insulating layer 14x also has an effect of improving the nonlinearity. Furthermore, since nitrogen exhibits a function of preventing the desorption of hydrogen, it is possible to prevent occurrence of an irreversible shift phenomenon of non-linear characteristics that causes seizure. Here, in the nitrogen-containing tantalum oxide film formed by anodic oxidation, the nitrogen content in the surface layer portion is extremely low and the hydrogen holding ability is low. In this embodiment, the upper surface of the lower electrode 13x is included in the insulating layer 14x. The covering portion is constituted by a sputtered film 14y of a nitrogen-containing tantalum oxide film, and the sputtered film 14y contains a large amount of nitrogen and has a sufficient hydrogen holding power, as in the deep part. . Therefore, when a voltage is applied, hydrogen in the surface layer portion of the insulating layer 14x does not move toward the interface with the upper electrode 15x and desorb, so that the element resistance does not decrease. Further, since hydrogen in the surface layer portion moves toward the interface with the lower electrode 13x and is not trapped by oxygen defects in a region where the nitrogen content is large, charge carriers derived from oxygen defects are not reduced, and the device Resistance does not increase. Therefore, according to the present invention, it is possible to prevent image sticking and afterimages from occurring.

また、下電極13xと絶縁層14xの窒素含有量を各々、最適な条件に設定することができるので、非線形性などが優れた非線形素子10xと、低抵抗の下電極13xとを同一の基板20x上に形成することができる。   In addition, since the nitrogen contents of the lower electrode 13x and the insulating layer 14x can be set to optimum conditions, the nonlinear element 10x having excellent nonlinearity and the lower electrode 13x having the low resistance are formed on the same substrate 20x. Can be formed on top.

さらに、本形態の製造方法によれば、スパッタ室に導入するガスを切り換えるだけで、窒素含有タンタル膜形成工程ST10とタンタル酸化膜スパッタ形成工程ST15とを連続的に行うことができるので、下電極13xの上面を覆う部分が窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜14yからなる非線形素子10xを少ない工程数で製造することができる。   Furthermore, according to the manufacturing method of the present embodiment, the nitrogen-containing tantalum film forming step ST10 and the tantalum oxide film sputter forming step ST15 can be performed continuously only by switching the gas introduced into the sputtering chamber. The non-linear element 10x in which the portion covering the upper surface of 13x is made of the sputtered film 14y of the nitrogen-containing tantalum oxide film can be manufactured with a small number of steps.

さらにまた、本形態の製造方法では、下電極パターニング形成工程ST20を終えた段階で下電極13xの側面部では、窒素含有タンタル膜が露出しているが、下電極パターニング形成工程ST20の後に陽極酸化工程ST30を行うため、下電極13xの側面部は、窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜14zで覆われる。また、陽極酸化工程ST30によって、窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜14yの欠陥を修復することができる。その際、スパッタ膜14yの厚さに相当する電圧を下電極13xに印加するので、スパッタ膜14yが形成されている領域では膜成長がない。従って、スパッタ膜14yにおいて厚さ方向全体に窒素が均一に分布する状態を維持することができる。   Furthermore, in the manufacturing method of the present embodiment, the nitrogen-containing tantalum film is exposed on the side surface portion of the lower electrode 13x at the stage where the lower electrode patterning formation step ST20 is completed, but anodization is performed after the lower electrode patterning formation step ST20. In order to perform the process ST30, the side surface portion of the lower electrode 13x is covered with a sputtered film 14z of a nitrogen-containing tantalum oxide film. Further, the defect of the sputtered film 14y of the nitrogen-containing tantalum oxide film can be repaired by the anodic oxidation step ST30. At this time, since a voltage corresponding to the thickness of the sputtered film 14y is applied to the lower electrode 13x, there is no film growth in the region where the sputtered film 14y is formed. Therefore, it is possible to maintain a state in which nitrogen is uniformly distributed throughout the thickness direction in the sputtered film 14y.

また、側面部に形成された絶縁層14xが陽極酸化膜14zであっても、下電極13xの側面部の面積は上面部の面積よりもかなり狭いので、非線形素子10xの電気特性に大きな影響を及ぼすことはない。しかも、本形態において、下電極パターニング形成工程ST20では、ドライエッチングにより窒素含有タンタル膜13および窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜14をパターニングするため、硫化物やフッ化物などのエッチング残滓が下電極13xの側面部に残り、かかるエッチング残滓は絶縁性が高い。このため、絶縁層14xにおいて、下電極13xが陽極酸化膜14zで覆われた構成であっても、非線形素子10xの電気特性に大きな影響を及ぼすことがない。   Even if the insulating layer 14x formed on the side surface portion is the anodic oxide film 14z, the area of the side surface portion of the lower electrode 13x is considerably narrower than the area of the upper surface portion, which greatly affects the electrical characteristics of the nonlinear element 10x. There is no effect. Moreover, in the present embodiment, in the lower electrode patterning formation step ST20, the nitrogen-containing tantalum film 13 and the sputtered film 14 of the nitrogen-containing tantalum oxide film are patterned by dry etching, so that etching residues such as sulfide and fluoride are left on the lower electrode 13x. The etching residue remaining on the side surface of the film is highly insulating. For this reason, even if the lower electrode 13x is covered with the anodic oxide film 14z in the insulating layer 14x, the electrical characteristics of the nonlinear element 10x are not greatly affected.

[実施の形態2]
図4および図5は、本発明の実施の形態2に係る非線形素子の製造方法を示す工程断面図および工程図である。なお、本形態の非線形素子10xでも、下電極13xが窒素含有タンタル膜によって構成され、絶縁層14xが窒素含有タンタル酸化膜によって構成されているなど、基本的な構成が実施の形態1と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。
[Embodiment 2]
4 and 5 are process cross-sectional views and process diagrams illustrating a method for manufacturing a nonlinear element according to the second embodiment of the present invention. In the nonlinear element 10x of this embodiment, the basic configuration is the same as that of the first embodiment, such that the lower electrode 13x is made of a nitrogen-containing tantalum film and the insulating layer 14x is made of a nitrogen-containing tantalum oxide film. Therefore, common parts are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本形態では、まず、図4(a)および図5に示す窒素含有タンタル膜形成工程ST10において、スパッタ室に窒素ガスおよびアルゴンガスを導入しながら、タンタルをターゲットとして用いてスパッタ形成を行い、窒素含有タンタル膜13を基板20xの全面に形成する。   In this embodiment, first, in the nitrogen-containing tantalum film forming step ST10 shown in FIGS. 4A and 5, sputter formation is performed using tantalum as a target while introducing nitrogen gas and argon gas into the sputtering chamber. A tantalum-containing film 13 is formed on the entire surface of the substrate 20x.

次に、図4(b)および図5に示す下電極パターニング形成工程ST20において、窒素含有タンタル膜13の上面にレジストマスクを形成した後、6フッ化イオウと酸素との混合ガスなどを用いてのドライエッチングにより、窒素含有タンタル膜13をパターニングし、下電極13xを形成する。   Next, after forming a resist mask on the upper surface of the nitrogen-containing tantalum film 13 in the lower electrode patterning formation step ST20 shown in FIG. 4B and FIG. 5, using a mixed gas of sulfur hexafluoride and oxygen or the like. The nitrogen-containing tantalum film 13 is patterned by dry etching to form the lower electrode 13x.

次に、図4(c)および図5に示すタンタル酸化膜スパッタ形成工程ST25において、スパッタ室に窒素ガス、酸素ガスおよびアルゴンガスを導入しながら、タンタルをターゲットとして用いてスパッタ形成を行い、基板20xの全面に窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜14を形成する。その結果、下電極13xの表面側は、窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜14で覆われる。本形態では、タンタル酸化膜スパッタ形成工程ST25において、処理時間などを調整して、絶縁層14xを構成するのに必要な膜厚のスパッタ膜14を形成する。   Next, in the tantalum oxide film sputter formation step ST25 shown in FIG. 4C and FIG. 5, sputter formation is performed using tantalum as a target while introducing nitrogen gas, oxygen gas and argon gas into the sputter chamber. A sputter film 14 of a nitrogen-containing tantalum oxide film is formed on the entire surface of 20x. As a result, the surface side of the lower electrode 13x is covered with the sputtered film 14 of the nitrogen-containing tantalum oxide film. In the present embodiment, in the tantalum oxide film sputtering formation step ST25, the processing time and the like are adjusted to form the sputtering film 14 having a film thickness necessary for forming the insulating layer 14x.

次に、図4(d)および図5に示すタンタル酸化膜パターニング形成工程ST26において、窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜14の上面にレジストマスクを形成した後、6フッ化イオウと酸素との混合ガスなどを用いてのドライエッチングにより、窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜14をパターニングし、下電極13xなどを覆う領域に絶縁層14xを残す。   Next, in the tantalum oxide film patterning step ST26 shown in FIGS. 4D and 5, a resist mask is formed on the upper surface of the sputtered film 14 of the nitrogen-containing tantalum oxide film, and then mixed with sulfur hexafluoride and oxygen. The sputtered film 14 of the nitrogen-containing tantalum oxide film is patterned by dry etching using a gas or the like, and the insulating layer 14x is left in a region covering the lower electrode 13x and the like.

次に、図5に示す水素導入工程ST40において、絶縁層14xに水素を導入する。具体的には、基板20xを収容した処理室を約320℃の温度に設定し、この状態で、処理室内に水蒸気を含むガス、例えば大気を導入して水素添加アニールを行う。また、水素添加アニールとしては、基板20xを所定の温度に加熱した状態で加圧水蒸気を供給してもよい。また、水素導入工程ST40としては、水素添加アニールに代えて、水素プラズマを照射してもよい。   Next, hydrogen is introduced into the insulating layer 14x in the hydrogen introduction step ST40 shown in FIG. Specifically, the processing chamber containing the substrate 20x is set to a temperature of about 320 ° C., and in this state, a gas containing water vapor, for example, the atmosphere, is introduced into the processing chamber to perform hydrogenation annealing. As hydrogenation annealing, pressurized water vapor may be supplied in a state where the substrate 20x is heated to a predetermined temperature. Moreover, as hydrogen introduction process ST40, it may replace with hydrogen addition annealing and may irradiate with hydrogen plasma.

次に、図4(e)および図5に示す上電極形成工程ST50を行う。それには、まず、クロム膜形成工程においてクロム膜をスパッタなどによって一様な厚さで形成した後、クロム膜パターニング工程において、フォトリソグラフィ技術を利用して、クロム膜をパターニングし、上電極15xを形成する。以上により、非線形素子10xが基板20xに形成される。   Next, an upper electrode formation step ST50 shown in FIGS. 4E and 5 is performed. For this purpose, first, a chromium film is formed with a uniform thickness by sputtering or the like in the chromium film forming process, and then, in the chromium film patterning process, the chromium film is patterned using a photolithography technique, and the upper electrode 15x is formed. Form. As described above, the nonlinear element 10x is formed on the substrate 20x.

以上説明したように、本形態の非線形素子10xでも、実施の形態1と同様、絶縁層14xが水素を含有するため、非線形性が高く、かつ、残像現象の原因となる素子ドリフト現象の発生を防止することができる。また、絶縁層14xへの窒素の添加は、非線形性を向上させる効果も奏する。さらに、窒素は、水素の脱離を防止する機能を発揮するため、焼き付きの原因となる非線形特性の不可逆的なシフト現象の発生を防止することができる。また、絶縁層14xは、窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜14により構成されており、かかるスパッタ膜14は、表層部分も、その深い部分と同様、多量の窒素を含有し、十分な水素保持力を備えている。それ故、電圧印加時、絶縁層14xの表層部分の水素が上電極15xとの界面に向けて移動して脱離することがないので、素子抵抗の低下が発生しない。また、表層部分の水素が下電極13xとの界面に向けて移動して、窒素含有量が多い領域で酸素欠陥にトラップされることもないので、酸素欠陥由来の荷電キャリアが減少せず、素子抵抗が増大しない。それ故、本発明によれば、焼き付きや残像の発生を防止することができる。また、下電極13xと絶縁層14xの窒素含有量を各々、最適な条件に設定することができるので、非線形性などが優れた非線形素子10xと、低抵抗の下電極13xとを同一の基板20x上に形成することができる。   As described above, even in the nonlinear element 10x of the present embodiment, since the insulating layer 14x contains hydrogen as in the first embodiment, the nonlinearity is high and the occurrence of the element drift phenomenon that causes the afterimage phenomenon is caused. Can be prevented. Moreover, the addition of nitrogen to the insulating layer 14x also has an effect of improving the nonlinearity. Furthermore, since nitrogen exhibits a function of preventing the desorption of hydrogen, it is possible to prevent occurrence of an irreversible shift phenomenon of non-linear characteristics that causes seizure. Further, the insulating layer 14x is constituted by a sputtered film 14 of a nitrogen-containing tantalum oxide film, and the sputtered film 14 contains a large amount of nitrogen as in the deep part thereof, and has a sufficient hydrogen holding power. It has. Therefore, when a voltage is applied, hydrogen in the surface layer portion of the insulating layer 14x does not move toward the interface with the upper electrode 15x and desorb, so that the element resistance does not decrease. Further, since hydrogen in the surface layer portion moves toward the interface with the lower electrode 13x and is not trapped by oxygen defects in a region where the nitrogen content is large, charge carriers derived from oxygen defects are not reduced, and the device Resistance does not increase. Therefore, according to the present invention, it is possible to prevent image sticking and afterimages from occurring. In addition, since the nitrogen contents of the lower electrode 13x and the insulating layer 14x can be set to optimum conditions, the nonlinear element 10x having excellent nonlinearity and the lower electrode 13x having the low resistance are formed on the same substrate 20x. Can be formed on top.

[実施の形態3]
図6および図7は、本発明の実施の形態3に係る非線形素子の製造方法を示す工程断面図、および工程図である。なお、本形態の非線形素子10xでも、下電極13xが窒素含有タンタル膜によって構成され、絶縁層14xが窒素含有タンタル酸化膜によって構成されているなど、基本的な構成が実施の形態1、2と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。
[Embodiment 3]
6 and 7 are process cross-sectional views and process diagrams showing a method for manufacturing a nonlinear element according to the third embodiment of the present invention. The basic structure of the nonlinear element 10x of this embodiment is the same as that of the first and second embodiments, such as the lower electrode 13x being made of a nitrogen-containing tantalum film and the insulating layer 14x being made of a nitrogen-containing tantalum oxide film. Since they are similar, common parts are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本形態では、まず、図6(a)および図7に示す窒素含有タンタル膜形成工程ST10において、スパッタ室に窒素ガスおよびアルゴンガスを導入しながら、タンタルをターゲットとして用いてスパッタ形成を行い、窒素含有タンタル膜13を基板20xの全面に形成する。   In this embodiment, first, in the nitrogen-containing tantalum film forming step ST10 shown in FIGS. 6A and 7, sputter formation is performed using tantalum as a target while introducing nitrogen gas and argon gas into the sputtering chamber. A tantalum-containing film 13 is formed on the entire surface of the substrate 20x.

次に、図6(b)および図7に示す下電極パターニング形成工程ST20において、窒素含有タンタル膜13の上面にレジストマスクを形成した後、6フッ化イオウと酸素との混合ガスなどを用いてのドライエッチングにより、窒素含有タンタル膜13をパターニングし、下電極13xを形成する。その際、次の陽極酸化工程で用いる給電線(図示せず)も形成する。   Next, after forming a resist mask on the upper surface of the nitrogen-containing tantalum film 13 in the lower electrode patterning formation step ST20 shown in FIGS. 6B and 7, using a mixed gas of sulfur hexafluoride and oxygen or the like. The nitrogen-containing tantalum film 13 is patterned by dry etching to form the lower electrode 13x. At that time, a power supply line (not shown) used in the next anodizing step is also formed.

次に、図6(c)および図7に示すタンタル酸化膜スパッタ形成工程ST25において、スパッタ室に窒素ガス、酸素ガスおよびアルゴンガスを導入しながら、タンタルをターゲットとして用いてスパッタ形成を行い、基板20xの全面に窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜14を形成する。その結果、下電極13xの表面側は、窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜14で覆われる。本形態では、タンタル酸化膜スパッタ形成工程ST25において、処理時間などを調整して、絶縁層14xを構成するのに必要な膜厚のスパッタ膜14を形成する。   Next, in the tantalum oxide film sputter formation step ST25 shown in FIG. 6C and FIG. 7, sputter formation is performed using tantalum as a target while introducing nitrogen gas, oxygen gas and argon gas into the sputtering chamber. A sputter film 14 of a nitrogen-containing tantalum oxide film is formed on the entire surface of 20x. As a result, the surface side of the lower electrode 13x is covered with the sputtered film 14 of the nitrogen-containing tantalum oxide film. In the present embodiment, in the tantalum oxide film sputtering formation step ST25, the processing time and the like are adjusted to form the sputtering film 14 having a film thickness necessary for forming the insulating layer 14x.

次に、図6(d)および図7に示すタンタル酸化膜パターニング形成工程ST26において、窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜14の上面にレジストマスクを形成した後、6フッ化イオウと酸素との混合ガスなどを用いてのドライエッチングにより、窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜14をパターニングし、下電極13xなどを覆う領域に絶縁層14xを残す。   Next, in the tantalum oxide film patterning step ST26 shown in FIGS. 6D and 7, a resist mask is formed on the upper surface of the sputtered film 14 of the nitrogen-containing tantalum oxide film, and then mixed with sulfur hexafluoride and oxygen. The sputtered film 14 of the nitrogen-containing tantalum oxide film is patterned by dry etching using a gas or the like, and the insulating layer 14x is left in a region covering the lower electrode 13x and the like.

次に、図6(e)および図7に示す陽極酸化工程ST30において、クエン酸などの水溶液(電解液)中で下電極13xを陽極にして陽極酸化を行う。その際、絶縁層14xが既に十分な膜厚をもって形成されているので、陽極酸化工程ST30では、既に形成されている絶縁層14xの厚さに相当する電圧を下電極13xに印加する。従って、陽極酸化工程ST30では、窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜からなる絶縁層14xの欠陥が修復されるが、膜の成長は起こらない。   Next, in the anodic oxidation step ST30 shown in FIGS. 6E and 7, anodic oxidation is performed in an aqueous solution (electrolytic solution) such as citric acid using the lower electrode 13x as an anode. At this time, since the insulating layer 14x is already formed with a sufficient film thickness, in the anodizing step ST30, a voltage corresponding to the thickness of the insulating layer 14x already formed is applied to the lower electrode 13x. Therefore, in the anodic oxidation step ST30, defects in the insulating layer 14x made of the sputtered film of nitrogen-containing tantalum oxide film are repaired, but no film growth occurs.

次に、図7に示す水素導入工程ST40において、絶縁層14xに水素を導入する。具体的には、基板20xを収容した処理室を約320℃の温度に設定し、この状態で、処理室内に水蒸気を含むガス、例えば大気を導入して水素添加アニールを行う。また、水素添加アニールとしては、基板20xを所定の温度に加熱した状態で加圧水蒸気を供給してもよい。また、水素導入工程ST40としては、水素添加アニールに代えて、水素プラズマを照射してもよい。   Next, hydrogen is introduced into the insulating layer 14x in the hydrogen introduction step ST40 shown in FIG. Specifically, the processing chamber containing the substrate 20x is set to a temperature of about 320 ° C., and in this state, a gas containing water vapor, for example, the atmosphere, is introduced into the processing chamber to perform hydrogenation annealing. As hydrogenation annealing, pressurized water vapor may be supplied in a state where the substrate 20x is heated to a predetermined temperature. Moreover, as hydrogen introduction process ST40, it may replace with hydrogen addition annealing and may irradiate with hydrogen plasma.

次に、図示を省略するが、ブリッジ部除去工程において、下電極13xと給電線とを接続していたブリッジ部(図示せず)を除去する。なお、下電極13xと給電線とが接続していてもよい場合、ブリッジ部を除去する必要はない。   Next, although illustration is omitted, in the bridge portion removing step, the bridge portion (not shown) that has connected the lower electrode 13x and the feeder is removed. If the lower electrode 13x and the power supply line may be connected, it is not necessary to remove the bridge portion.

次に、図6(f)および図7に示す上電極形成工程ST50を行う。それには、まず、クロム膜形成工程においてクロム膜をスパッタなどによって一様な厚さで形成した後、クロム膜パターニング工程において、フォトリソグラフィ技術を利用して、クロム膜をパターニングし、上電極15xを形成する。以上により、非線形素子10xが基板20xに形成される。   Next, the upper electrode formation step ST50 shown in FIG. 6 (f) and FIG. 7 is performed. For this purpose, first, a chromium film is formed with a uniform thickness by sputtering or the like in the chromium film forming process, and then, in the chromium film patterning process, the chromium film is patterned using a photolithography technique, and the upper electrode 15x is formed. Form. As described above, the nonlinear element 10x is formed on the substrate 20x.

なお、水素導入工程ST40は、窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜14を形成した以降、かつ、上電極15xを形成する前であれば、ブリッジ部除去工程の後などに行ってもよい。また、ブリッジ部除去工程は、上電極形成工程ST50の後に行ってもよい。   The hydrogen introduction step ST40 may be performed after the formation of the sputtered film 14 of the nitrogen-containing tantalum oxide film and before the formation of the upper electrode 15x after the bridge portion removing step. Further, the bridge portion removing step may be performed after the upper electrode forming step ST50.

以上説明したように、本形態の非線形素子10xでも、実施の形態1、2と同様、絶縁層14xが水素を含有するため、非線形性が高く、かつ、残像現象の原因となる素子ドリフト現象の発生を防止することができる。また、絶縁層14xへの窒素の添加は、非線形性を向上させる効果も奏する。さらに、窒素は、水素の脱離を防止する機能を発揮するため、焼き付きの原因となる非線形特性の不可逆的なシフト現象の発生を防止することができる。また、絶縁層14xは、窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜により構成されており、かかるスパッタ膜は、表層部分も、その深い部分と同様、多量の窒素を含有し、十分な水素保持力を備えている。また、下電極13xと絶縁層14xの窒素含有量を各々、最適な条件に設定することができるので、非線形性などが優れた非線形素子10xと、低抵抗の下電極13xとを同一の基板20x上に形成することができる。   As described above, even in the nonlinear element 10x of this embodiment, since the insulating layer 14x contains hydrogen as in the first and second embodiments, the nonlinearity is high and the element drift phenomenon that causes the afterimage phenomenon is caused. Occurrence can be prevented. Moreover, the addition of nitrogen to the insulating layer 14x also has an effect of improving the nonlinearity. Furthermore, since nitrogen exhibits a function of preventing the desorption of hydrogen, it is possible to prevent occurrence of an irreversible shift phenomenon of non-linear characteristics that causes seizure. Further, the insulating layer 14x is made of a sputtered film of a nitrogen-containing tantalum oxide film. The sputtered film has a surface layer portion containing a large amount of nitrogen as well as a deep portion thereof, and has sufficient hydrogen holding power. ing. In addition, since the nitrogen contents of the lower electrode 13x and the insulating layer 14x can be set to optimum conditions, the nonlinear element 10x having excellent nonlinearity and the lower electrode 13x having the low resistance are formed on the same substrate 20x. Can be formed on top.

さらに、本形態では、陽極酸化工程ST30によって、窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜からなる絶縁層14xの欠陥を修復するため、非線形素子10の信頼性を向上することができる。その際、絶縁層14x(スパッタ膜14)の厚さに相当する電圧を下電極13xに印加するため、絶縁層14xが形成されている領域では膜成長がない。従って、スパッタ膜14において厚さ方向全体に窒素が均一に分布する状態を維持することができる。   Furthermore, in this embodiment, since the defect of the insulating layer 14x made of the sputtered film of the nitrogen-containing tantalum oxide film is repaired by the anodic oxidation step ST30, the reliability of the nonlinear element 10 can be improved. At this time, since a voltage corresponding to the thickness of the insulating layer 14x (sputtered film 14) is applied to the lower electrode 13x, there is no film growth in the region where the insulating layer 14x is formed. Accordingly, it is possible to maintain a state where nitrogen is uniformly distributed in the entire thickness direction in the sputtered film 14.

[実施の形態2、3の変形例]
上記実施の形態3では、タンタル酸化膜スパッタ形成工程ST25の後、タンタル酸化膜パターニング形成工程ST26を行い、下電極13xなどを覆う領域のみに絶縁層14xを残したが、図8(a)に示す窒素含有タンタル膜形成工程、図8(b)に示す下電極パターニング形成工程、図8(c)に示すタンタル酸化膜スパッタ形成工程を行った後、タンタル酸化膜パターニング形成工程を行わず、タンタル酸化膜スパッタ形成工程で基板20xの全面にスパッタ形成した窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜14をそのまま、絶縁層14xとして残して、図8(d)に示す陽極酸化工程、水素導入工程(図示せず)、および図8(e)に示す上電極形成工程を行って、非線形素子10xを形成してもよい。その他の構成は、実施の形態3と同様であるため、説明を省略する。また、本形態の構成は、実施の形態2に適用してもよい。
[Modifications of Embodiments 2 and 3]
In the third embodiment, the tantalum oxide film patterning process ST26 is performed after the tantalum oxide film sputtering process ST25, and the insulating layer 14x is left only in the region covering the lower electrode 13x and the like. FIG. After performing the nitrogen-containing tantalum film forming step shown in FIG. 8B, the lower electrode patterning forming step shown in FIG. 8B, and the tantalum oxide film sputtering forming step shown in FIG. The sputtered film 14 of the nitrogen-containing tantalum oxide film sputter-formed on the entire surface of the substrate 20x in the oxide film sputter forming process is left as it is as the insulating layer 14x, and the anodizing process and hydrogen introducing process (not shown) shown in FIG. And the upper electrode forming step shown in FIG. 8E may be performed to form the nonlinear element 10x. Since other configurations are the same as those of the third embodiment, description thereof is omitted. The configuration of this embodiment may be applied to the second embodiment.

[電気光学装置への適用例]
(全体構成)
図9は、本発明を適用したアクティブマトリクス型の電気光学装置(液晶装置)の電気的構成を示すブロック図である。図10は、本発明が適用される電気光学装置の構成を模式的に示す断面図である。
[Example of application to electro-optical devices]
(overall structure)
FIG. 9 is a block diagram showing an electrical configuration of an active matrix type electro-optical device (liquid crystal device) to which the present invention is applied. FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an electro-optical device to which the present invention is applied.

図9に示すように、電気光学装置100では、複数本の走査線51が行(X)方向に延在して形成され、また、複数本のデータ線52が列(Y)方向に延在して形成されている。また、走査線51とデータ線52との各交差点に対応する位置に画素53が形成され、これらの画素53は、マトリクス状に配置されている。各画素53では、液晶層54と、TFDからなる非線形素子10とが直列接続しており、図9に示す例では、液晶層54が走査線51の側に、非線形素子10がデータ線52の側にそれぞれ接続されている。なお、液晶層54がデータ線52の側に、非線形素子10が走査線51の側にそれぞれ接続されることもある。ここで、各走査線51は、走査線駆動回路57によって駆動される一方、各データ線52は、データ線駆動回路58によって駆動される。   As shown in FIG. 9, in the electro-optical device 100, a plurality of scanning lines 51 are formed extending in the row (X) direction, and a plurality of data lines 52 are extended in the column (Y) direction. Is formed. Further, pixels 53 are formed at positions corresponding to the intersections of the scanning lines 51 and the data lines 52, and these pixels 53 are arranged in a matrix. In each pixel 53, the liquid crystal layer 54 and the nonlinear element 10 made of TFD are connected in series. In the example shown in FIG. 9, the liquid crystal layer 54 is on the scanning line 51 side, and the nonlinear element 10 is on the data line 52. Connected to each side. The liquid crystal layer 54 may be connected to the data line 52 side, and the nonlinear element 10 may be connected to the scanning line 51 side. Here, each scanning line 51 is driven by a scanning line driving circuit 57, while each data line 52 is driven by a data line driving circuit 58.

このような電気光学装置100は、具体的には、例えば、図10に示すように構成される。図10において、対向配置された一対の基板のうち、一方の基板は、前記の非線形素子10や画素電極が形成された素子基板20であり、他方の基板は、対向基板30である。これらの基板のうち、素子基板20の内側表面には、複数本のデータ線52と、それらのデータ線52に接続される複数の非線形素子10と、それらの非線形素子10と1対1に接続される画素電極23とが形成されている。データ線52は、図10において紙面に対して垂直方向に延在して形成される一方、非線形素子10および画素電極23は、ドットマトリクス状に配列している。そして、画素電極23などの表面には、一軸配向処理、例えばラビング処理が施された配向膜24が形成されている。   Specifically, such an electro-optical device 100 is configured as shown in FIG. 10, for example. In FIG. 10, one of the pair of substrates arranged opposite to each other is the element substrate 20 on which the nonlinear element 10 and the pixel electrode are formed, and the other substrate is the opposite substrate 30. Among these substrates, on the inner surface of the element substrate 20, a plurality of data lines 52, a plurality of nonlinear elements 10 connected to the data lines 52, and a one-to-one connection with the nonlinear elements 10 are connected. The pixel electrode 23 to be formed is formed. The data lines 52 are formed so as to extend in a direction perpendicular to the paper surface in FIG. 10, while the nonlinear elements 10 and the pixel electrodes 23 are arranged in a dot matrix. An alignment film 24 subjected to uniaxial alignment processing, for example, rubbing processing, is formed on the surface of the pixel electrode 23 and the like.

対向基板30の内側表面には、カラーフィルタ38が形成されており、「R」、「G」、「B」の3色の着色層を構成している。なお、これら3色の着色層の隙間には、ブラックマトリクス39が形成されて、着色層の隙間からの入射光を遮蔽する構成となっている。カラーフィルタ38およびブラックマトリクス39の表面には平坦化膜37が形成され、さらにその表面には、走査線51として機能する対向電極31が、データ線52と直交する方向に形成されている。なお、平坦化膜37は、カラーフィルタ38およびブラックマトリクス39の平滑性を高めて、対向電極31の断線を防止する目的などのために設けられる。さらに、対向電極31の表面には、ラビング処理が施された配向膜34が形成されており、配向膜24、34は、一般にポリイミドなどから形成される。   A color filter 38 is formed on the inner surface of the counter substrate 30 and constitutes a colored layer of three colors “R”, “G”, and “B”. Note that a black matrix 39 is formed in the gap between the colored layers of these three colors to block incident light from the gap between the colored layers. A planarizing film 37 is formed on the surfaces of the color filter 38 and the black matrix 39, and a counter electrode 31 functioning as a scanning line 51 is formed on the surface in a direction perpendicular to the data lines 52. The planarizing film 37 is provided for the purpose of improving the smoothness of the color filter 38 and the black matrix 39 and preventing the counter electrode 31 from being disconnected. Further, an alignment film 34 subjected to a rubbing process is formed on the surface of the counter electrode 31, and the alignment films 24 and 34 are generally formed of polyimide or the like.

素子基板20と対向基板30とは、スペーサ(図示省略)を含むシール材104によって一定の間隙を保って接合され、この間隙に、液晶105が封入された構成となっている。素子基板20の外側表面には、配向膜24へのラビング方向に対応した光軸を有する偏光板217などが貼着され、対向基板30の外側表面には、配向膜34へのラビング方向に対応した光軸を有する偏光板317などが貼着されている。なお、本形態の電気光学装置100は、COG(Chip On Glass)技術が適用されており、素子基板20の表面に直接、液晶駆動用ICチップ260が実装されている。   The element substrate 20 and the counter substrate 30 are bonded to each other with a predetermined gap by a sealing material 104 including a spacer (not shown), and the liquid crystal 105 is sealed in the gap. A polarizing plate 217 having an optical axis corresponding to the rubbing direction to the alignment film 24 is attached to the outer surface of the element substrate 20, and the outer surface of the counter substrate 30 corresponds to the rubbing direction to the alignment film 34. A polarizing plate 317 having an optical axis is attached. Note that the electro-optical device 100 according to this embodiment employs a COG (Chip On Glass) technique, and the liquid crystal driving IC chip 260 is mounted directly on the surface of the element substrate 20.

(画素53の構成)
図11は、本発明が適用された電気光学装置において、TFDを含む数画素分のレイアウトを示す平面図であり、図12は、図11に示す各画素に形成されたTFDの説明図である。
(Configuration of pixel 53)
11 is a plan view showing a layout for several pixels including the TFD in the electro-optical device to which the present invention is applied, and FIG. 12 is an explanatory diagram of the TFD formed in each pixel shown in FIG. .

図11および図12に示すように、本形態の非線形素子10は、第1のTFD10aおよび第2のTFD10bを備えたBack−to−Back構造を有している。すなわち、非線形素子10は、素子基板20の表面に形成された下地層201上において、下電極13bと、この下電極13bの表面に形成された絶縁層14bと、この表面に形成されて相互に離間した上電極15a、15bとを備えており、下電極13bの上面および側面と上電極15a、15bとは、絶縁層14bを介して対向している。上電極15aは、そのままデータ線52となる金属層15cと一体に形成されている一方、上電極15bは、画素電極23に接続されている。データ線52は、下電極13bと同時形成されたタンタル配線13aを備えており、このタンタル配線13aの表面には、絶縁層14bと同時形成された絶縁層14aが形成されている。下地層201は、例えば、厚さが50〜200nm程度のタンタル酸化膜などによって構成され、下電極13bの構成によっては省略してもよい。   As shown in FIGS. 11 and 12, the nonlinear element 10 of the present embodiment has a Back-to-Back structure including a first TFD 10a and a second TFD 10b. That is, the non-linear element 10 is formed on the lower layer 13b formed on the surface of the element substrate 20 and the insulating layer 14b formed on the surface of the lower electrode 13b. The upper electrode 15a and 15b which were spaced apart are provided, and the upper surface and side surface of the lower electrode 13b and the upper electrode 15a and 15b are opposed to each other through the insulating layer 14b. The upper electrode 15 a is formed integrally with the metal layer 15 c that becomes the data line 52 as it is, while the upper electrode 15 b is connected to the pixel electrode 23. The data line 52 includes a tantalum wiring 13a formed simultaneously with the lower electrode 13b. An insulating layer 14a formed simultaneously with the insulating layer 14b is formed on the surface of the tantalum wiring 13a. The underlayer 201 is made of, for example, a tantalum oxide film having a thickness of about 50 to 200 nm, and may be omitted depending on the structure of the lower electrode 13b.

本形態の非線形素子10において、下電極13bおよびタンタル配線13aは、例えば、厚さが50〜150nm程度のタンタル膜によって形成され、かかるタンタル膜は窒素を含有している。絶縁層14a、14bは、後述するように、少なくとも金属層13aおよび下電極13bの上面に形成された部分が、スパッタ法によって形成された厚さが20〜40nm程度のタンタル酸化膜であり、かかるタンタル酸化膜は、窒素および水素を含有している。上電極15a、15bは、例えばクロム(Cr)などといった金属膜によって100〜500nm程度の厚さに形成されている。   In the nonlinear element 10 of this embodiment, the lower electrode 13b and the tantalum wiring 13a are formed of a tantalum film having a thickness of about 50 to 150 nm, for example, and the tantalum film contains nitrogen. As will be described later, the insulating layers 14a and 14b are at least a portion formed on the upper surface of the metal layer 13a and the lower electrode 13b is a tantalum oxide film having a thickness of about 20 to 40 nm formed by sputtering. The tantalum oxide film contains nitrogen and hydrogen. The upper electrodes 15a and 15b are formed to a thickness of about 100 to 500 nm by a metal film such as chromium (Cr).

第1のTFD10aは、データ線52の側からみると順番に、上電極15a/絶縁層14b/下電極13bとなって、金属(導電体)/絶縁体/金属(導電体)のサンドイッチ構造を採るため、ダイオードスイッチング特性を有することになる。一方、第2のTFD10bは、データ線52の側からみると順番に、下電極13b/絶縁層14b/上電極15bとなって、第1のTFD10aとは、反対のダイオードスイッチング特性を有することになる。従って、非線形素子10は、2つのダイオードを互いに逆向きに直列接続した形となっているため、1つのダイオードを用いる場合と比べると、電流−電圧の非線形特性が正負の双方向にわたって対称化されることになる。なお、このように非線形特性を厳密に対称化する必要がないのであれば、1つの非線形素子のみを用いても良い。   When viewed from the data line 52 side, the first TFD 10a is, in order, an upper electrode 15a / insulating layer 14b / lower electrode 13b to form a sandwich structure of metal (conductor) / insulator / metal (conductor). Therefore, it has diode switching characteristics. On the other hand, when viewed from the data line 52 side, the second TFD 10b becomes the lower electrode 13b / insulating layer 14b / upper electrode 15b in order, and has a diode switching characteristic opposite to that of the first TFD 10a. Become. Therefore, since the nonlinear element 10 has a configuration in which two diodes are connected in series in opposite directions, the current-voltage nonlinear characteristics are symmetric in both positive and negative directions compared to the case where one diode is used. Will be. If it is not necessary to strictly symmetrize the nonlinear characteristics as described above, only one nonlinear element may be used.

画素電極23は、透過型として用いられる場合には、ITO(Indium Tin Oxide)などの導電性の透明膜から形成される一方、反射型として用いられる場合には、アルミニウムや銀などの反射率の大きな反射性金属膜から形成されることがある。なお、画素電極23は、反射型であってもITOなどの透明性金属から形成される場合もある。この場合には、反射層としての反射性金属が形成された後、絶縁層を介して透明な画素電極23が形成される。一方、半透過反射型として用いられる場合には、反射層を薄く形成して半透過反射膜とするか、あるいは、スリットが設けられる構成となる。素子基板20自体は、例えば、石英やガラスなどの絶縁性を有するものが用いられる。なお、透過型として用いる場合には、透明であることも素子基板20の要件となるが、反射型として用いる場合には、透明であることが要件にならない。また、素子基板20の表面に下地層201が設けられる理由は、熱処理により、下電極13bなどが下地から剥離しないようにするとともに、下電極13bに不純物が拡散しないようにするためである。従って、これが問題とならない場合には、下地層201は省略可能である。   The pixel electrode 23 is formed of a conductive transparent film such as ITO (Indium Tin Oxide) when used as a transmissive type, while having a reflectivity such as aluminum or silver when used as a reflective type. It may be formed from a large reflective metal film. Note that the pixel electrode 23 may be formed of a transparent metal such as ITO even if it is a reflective type. In this case, after the reflective metal as the reflective layer is formed, the transparent pixel electrode 23 is formed through the insulating layer. On the other hand, when it is used as a transflective type, the reflective layer is formed thin to form a transflective film, or a slit is provided. As the element substrate 20 itself, for example, an insulating substrate such as quartz or glass is used. When used as a transmission type, the element substrate 20 is also required to be transparent, but when used as a reflection type, it is not necessary to be transparent. The reason why the base layer 201 is provided on the surface of the element substrate 20 is to prevent the lower electrode 13b and the like from being peeled from the base by heat treatment, and to prevent impurities from diffusing into the lower electrode 13b. Therefore, if this does not cause a problem, the base layer 201 can be omitted.

(電気光学装置100の製造方法)
図13は、本形態の電気光学装置100の製造方法のうち、非線形素子の製造工程を示す工程図であり、その左側には断面図を示し、右側には平面図を示してある。
(Method of manufacturing electro-optical device 100)
FIG. 13 is a process diagram illustrating a manufacturing process of a nonlinear element in the manufacturing method of the electro-optical device 100 of the present embodiment, in which a cross-sectional view is shown on the left side and a plan view is shown on the right side.

本形態において、電気光学装置100を製造するにあたっては、非線形素子形成工程〜シール材印刷工程からなる素子基板形成工程と、カラーフィルタ形成工程〜ラビング処理工程からなる対向基板形成工程とは別々に行われる。また、これらの工程は、素子基板20および対向基板30を多数取りできる大型の元基板の状態で行われるが、以下の説明では、単品サイズおよび大型の元基板については区別せず、素子基板20および対向基板30と称する。   In this embodiment, when the electro-optical device 100 is manufactured, the element substrate forming process including the nonlinear element forming process to the sealing material printing process and the counter substrate forming process including the color filter forming process to the rubbing process are performed separately. Is called. In addition, these steps are performed in a state of a large original substrate that can take a large number of the element substrate 20 and the counter substrate 30, but in the following description, the single substrate size and the large original substrate are not distinguished, and the element substrate 20 Also referred to as counter substrate 30.

本形態では、大型の素子基板20に対して非線形素子形成工程を行うことにより、電気光学装置複数個分のデータ線52および非線形素子10を形成する。この非線形素子形成工程では、上記実施の形態1、2、3、および実施の形態、3の変形例で説明した製造方法が適用される。なお、以下の説明では、図1および図3を参照して説明した実施の形態1に係る方法を適用した例を説明する。   In this embodiment, by performing a nonlinear element formation process on the large element substrate 20, the data lines 52 and the nonlinear elements 10 for a plurality of electro-optical devices are formed. In this nonlinear element formation step, the manufacturing method described in the first, second, and third embodiments and the modified example of the third embodiment is applied. In the following description, an example in which the method according to the first embodiment described with reference to FIGS. 1 and 3 is applied will be described.

まず、図13(a)に示す下地膜形成工程では、素子基板20の表面全体に、厚さが50〜200nm程度のタンタル酸化物などの絶縁層を一様な厚さに成膜して下地層201を形成する。   First, in the base film forming step shown in FIG. 13A, an insulating layer such as tantalum oxide having a thickness of about 50 to 200 nm is formed on the entire surface of the element substrate 20 to a uniform thickness. The formation 201 is formed.

次に、図13(b)に示す窒素含有タンタル膜形成工程において、スパッタ室に窒素ガスおよびアルゴンガスを導入しながら、タンタルをターゲットとして用いてスパッタ形成を行い、厚さが50〜150nmの窒素含有タンタル膜13を素子基板20の全面に形成する。   Next, in the nitrogen-containing tantalum film forming step shown in FIG. 13B, sputter formation is performed using tantalum as a target while introducing nitrogen gas and argon gas into the sputter chamber, and nitrogen having a thickness of 50 to 150 nm is formed. A tantalum-containing film 13 is formed on the entire surface of the element substrate 20.

次に、図13(c)に示すタンタル酸化膜スパッタ形成工程において、スパッタ室に窒素ガス、酸素ガスおよびアルゴンガスを導入しながら、タンタルをターゲットとして用いてスパッタ形成を行い、窒素含有タンタル膜13の上層に、窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜14を素子基板20の全面に形成する。本形態では、タンタル酸化膜スパッタ形成工程において、処理時間などを調整して、絶縁層14bを構成するのに必要な膜厚のスパッタ膜14、例えば厚さが20〜40nmのスパッタ膜14を形成する。本形態では、窒素含有タンタル膜形成工程およびタンタル酸化膜スパッタ形成工程のいずれにもスパッタ法が用いられ、かつ、ターゲットが共通であるため、スパッタ室に窒素ガスおよびアルゴンガスを導入しながら窒素含有タンタル膜形成工程を行った後、スパッタ室に導入するガスを窒素ガス、酸素ガスおよびアルゴンガスに切り換えるだけでタンタル酸化膜スパッタ形成工程を行うことができる。   Next, in the tantalum oxide film sputter formation step shown in FIG. 13C, sputter formation is performed using tantalum as a target while introducing nitrogen gas, oxygen gas and argon gas into the sputtering chamber, and the nitrogen-containing tantalum film 13 is formed. A sputtering film 14 of a nitrogen-containing tantalum oxide film is formed on the entire surface of the element substrate 20 as an upper layer. In the present embodiment, in the tantalum oxide film sputter formation step, the sputter film 14 having a film thickness necessary for forming the insulating layer 14b, for example, a sputter film 14 having a thickness of 20 to 40 nm, is formed by adjusting the processing time and the like. To do. In this embodiment, the sputtering method is used for both the nitrogen-containing tantalum film forming step and the tantalum oxide film sputter forming step, and since the target is common, nitrogen is contained while introducing nitrogen gas and argon gas into the sputtering chamber. After performing the tantalum film forming step, the tantalum oxide film sputter forming step can be performed simply by switching the gas introduced into the sputtering chamber to nitrogen gas, oxygen gas and argon gas.

次に、図13(d)に示す下電極パターニング形成工程において、窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜14の上面にレジストマスクを形成した後、6フッ化イオウと酸素との混合ガスなどを用いてのドライエッチングにより、窒素含有タンタル膜13および窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜14をパターニングする。その結果、上面に窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜14yを備えた下電極13bが形成される。その際、データ線52のタンタル配線13aが同時形成され、この状態では、タンタル配線13aと下電極13bとはブリッジ部13cで繋がっている。なお、タンタル配線13aの上層にもスパッタ膜14yが形成されている。   Next, in the lower electrode patterning forming step shown in FIG. 13D, after forming a resist mask on the upper surface of the sputtered film 14 of the nitrogen-containing tantalum oxide film, a mixed gas of sulfur hexafluoride and oxygen is used. By this dry etching, the nitrogen-containing tantalum film 13 and the sputtered film 14 of the nitrogen-containing tantalum oxide film are patterned. As a result, a lower electrode 13b having a sputtered film 14y of a nitrogen-containing tantalum oxide film on the upper surface is formed. At this time, the tantalum wiring 13a of the data line 52 is simultaneously formed. In this state, the tantalum wiring 13a and the lower electrode 13b are connected by the bridge portion 13c. A sputtered film 14y is also formed on the upper layer of the tantalum wiring 13a.

次に、図13(e)に示す陽極酸化工程において、クエン酸などの水溶液(電解液)中で下電極13を陽極にして陽極酸化を行う。その際、下電極13bの上面などには、絶縁層14bとして機能するのに十分な膜厚のスパッタ膜14yが既に形成されているので、陽極酸化工程では、既に形成されているスパッタ膜14yの厚さに相当する電圧を下電極13に印加する。従って、陽極酸化工程では、下電極13bの側面部に窒素含有タンタル酸化膜からなる陽極酸化膜14zが形成されるが、下電極13bの上面部では窒素含有タンタル酸化膜の成長は起こらず、窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜14yの欠陥が修復されるのみである。このようにして、本形態では、陽極酸化膜14zと、陽極酸化処理が施されたスパッタ膜14yとによって、窒素含有タンタル酸化膜からなる絶縁層14bが形成される。タンタル配線13aの表面側でも同様、陽極酸化膜14zと、陽極酸化処理が施されたスパッタ膜14yとによって、絶縁層14aが形成される。   Next, in the anodic oxidation step shown in FIG. 13 (e), anodic oxidation is performed in an aqueous solution (electrolytic solution) such as citric acid using the lower electrode 13 as an anode. At this time, since the sputtered film 14y having a sufficient thickness to function as the insulating layer 14b has already been formed on the upper surface of the lower electrode 13b, etc., in the anodizing step, the sputtered film 14y already formed is formed. A voltage corresponding to the thickness is applied to the lower electrode 13. Therefore, in the anodic oxidation process, an anodic oxide film 14z made of a nitrogen-containing tantalum oxide film is formed on the side surface portion of the lower electrode 13b. However, the growth of the nitrogen-containing tantalum oxide film does not occur on the upper surface portion of the lower electrode 13b. Only the defect of the sputtered film 14y of the tantalum oxide film is repaired. Thus, in this embodiment, the insulating layer 14b made of a nitrogen-containing tantalum oxide film is formed by the anodic oxide film 14z and the sputtered film 14y that has been subjected to the anodizing treatment. Similarly, on the surface side of the tantalum wiring 13a, an insulating layer 14a is formed by the anodized film 14z and the sputtered film 14y subjected to the anodizing treatment.

次に、水素導入工程において、絶縁層14bに水素を導入する。具体的には、素子基板20を収容した処理室を約320℃の温度に設定し、この状態で、処理室内に水蒸気を含むガス、例えば大気を導入して水素添加アニールを行う。また、水素添加アニールとしては、素子基板20を所定の温度に加熱した状態で加圧水蒸気を供給してもよい。また、水素導入工程としては、水素添加アニールに代えて、水素プラズマを照射してもよい。   Next, hydrogen is introduced into the insulating layer 14b in the hydrogen introduction step. Specifically, the temperature of the processing chamber containing the element substrate 20 is set to about 320 ° C., and in this state, a gas containing water vapor, for example, the atmosphere, is introduced into the processing chamber to perform hydrogenation annealing. In addition, as hydrogenation annealing, pressurized water vapor may be supplied in a state where the element substrate 20 is heated to a predetermined temperature. Moreover, as a hydrogen introduction | transduction process, it may replace with hydrogen addition annealing and may irradiate with hydrogen plasma.

次に、図13(f)に示すブリッジ部除去工程において、下電極13bとタンタル線13aとを接続していたブリッジ部13cを除去する。これにより、下電極13bおよび絶縁層14bが、データ線52から島状に分断される。なお、この工程では、ブリッジ部13cの他に、給電パターンのうち、大型の素子基板20を切断した際に素子基板20に残ってしまう不要な部分についても除去する。また、必要に応じて、画素電極23に相当する領域の下地層201を除去する。   Next, in the bridge portion removing step shown in FIG. 13 (f), the bridge portion 13c connecting the lower electrode 13b and the tantalum wire 13a is removed. As a result, the lower electrode 13b and the insulating layer 14b are separated from the data line 52 in an island shape. In this step, in addition to the bridge portion 13c, unnecessary portions that remain on the element substrate 20 when the large element substrate 20 is cut are also removed from the power supply pattern. Further, the base layer 201 in the region corresponding to the pixel electrode 23 is removed as necessary.

次に、図13(g)に示す上電極形成工程を行う。それには、まず、クロム膜形成工程において、厚さが100〜500nm程度のCrをスパッタなどによって一様な厚さで成膜した後、クロム膜パターニング工程において、フォトリソグラフィ技術を利用して、クロム膜をパターニングし、データ線52の最上層としての金属層15c、第1のTFD10aの上電極15a、および第2のTFD10bの上電極15bを形成する。以上により、非線形素子10(TFD10a、10b)が素子基板20の表面に必要な数だけ形成される。なお、図13(f)に示すブリッジ部除去工程については、上電極形成工程の後に行ってもよい。   Next, the upper electrode forming step shown in FIG. For this purpose, first, in the chromium film forming step, Cr having a thickness of about 100 to 500 nm is formed with a uniform thickness by sputtering or the like, and then in the chromium film patterning step, using photolithography technology, The film is patterned to form the metal layer 15c as the uppermost layer of the data line 52, the upper electrode 15a of the first TFD 10a, and the upper electrode 15b of the second TFD 10b. As described above, the necessary number of nonlinear elements 10 (TFDs 10 a and 10 b) are formed on the surface of the element substrate 20. Note that the bridge portion removing step shown in FIG. 13F may be performed after the upper electrode forming step.

それ以降の製造工程の図示は省略するが、画素電極23を形成するためのITOをスパッタなどによって一様な厚さで成膜した後、ITO膜をパターニングし、画素電極23をその一部が上電極15bに重なるように形成する。これらの一連の工程により、図11および図12に示す非線形素子10および画素電極23が形成される。しかる後には、配向膜工程P3において、素子基板20の表面にポリイミド、ポリビニルアルコールなどを一様な厚さに形成することによって配向膜24を形成した後(図10参照)、ラビング処理工程において、配向膜24に対してラビング処理その他の配向処理を行う。次に、シール材印刷工程において、ディスペンサーやスクリーン印刷などによってシール材104(図10参照)を環状に塗布する。なお、シール材104の一部分には、液晶注入口を形成しておく。   Although illustration of subsequent manufacturing steps is omitted, after forming ITO with a uniform thickness by sputtering or the like to form the pixel electrode 23, the ITO film is patterned, and a part of the pixel electrode 23 is formed. It is formed so as to overlap the upper electrode 15b. Through the series of steps, the nonlinear element 10 and the pixel electrode 23 shown in FIGS. 11 and 12 are formed. After that, in the alignment film process P3, after forming the alignment film 24 by forming polyimide, polyvinyl alcohol, etc. in a uniform thickness on the surface of the element substrate 20 (see FIG. 10), in the rubbing treatment process, A rubbing process or other alignment process is performed on the alignment film 24. Next, in the sealing material printing step, the sealing material 104 (see FIG. 10) is annularly applied by a dispenser, screen printing, or the like. Note that a liquid crystal injection port is formed in part of the sealing material 104.

以上の素子基板形成工程とは別に、対向基板形成工程(カラーフィルタ形成工程〜ラビング処理工程)を行う。それには、まず、図10に示すように、ガラス基板などといった透光性材料によって形成された大型の対向基板30を用意した後、カラーフィルタ形成工程において、大型の対向基板30の表面上にブラックマトリクス39、およびカラーフィルタ38を形成する。ここで、カラー表示が必要でない場合には、カラーフィルタ38を形成する必要はない。次に、平坦化層形成工程において、カラーフィルタ38の上に平坦化膜37を一様な厚さに形成して表面を平坦化する。次に、対向電極形成工程において、ITO膜などによりストライプ状の対向電極31、すなわち、走査線51を形成する。次に、配向膜形成工程において、走査線51などの上にポリイミドなどによって一様な厚さの配向膜34を形成した後、ラビング処理工程において、配向膜34に対してラビング処理などといった配向処理を施す。   Separately from the above element substrate forming process, an opposing substrate forming process (color filter forming process to rubbing process) is performed. First, as shown in FIG. 10, after preparing a large counter substrate 30 formed of a light-transmitting material such as a glass substrate, black color is formed on the surface of the large counter substrate 30 in the color filter forming step. A matrix 39 and a color filter 38 are formed. Here, when color display is not necessary, the color filter 38 need not be formed. Next, in the flattening layer forming step, the flattening film 37 is formed to a uniform thickness on the color filter 38 to flatten the surface. Next, in the counter electrode forming step, the stripe-shaped counter electrode 31, that is, the scanning line 51 is formed using an ITO film or the like. Next, after an alignment film 34 having a uniform thickness is formed on the scanning line 51 or the like with polyimide or the like in the alignment film formation process, an alignment process such as a rubbing process is performed on the alignment film 34 in the rubbing process process. Apply.

その後、大型の素子基板20と大型の対向基板30とを位置合わせした上でシール材104を間に挟んで貼り合わせ(貼り合わせ工程)、さらに紫外線硬化その他の方法でシール材104を硬化させる(シール材硬化工程)。これにより、液晶装置複数個分を含んでいる空のパネル構造体が形成される。その後、空のパネル構造体を短冊状のパネル構造体に切断する(1次切断工程3)。この短冊状のパネル構造体の切断個所では、シール材104の途切れ部分からなる液晶注入口が外部に開口しているので、露出した液晶注入口からパネル構造体の内側に液晶を減圧注入した後(液晶注入工程)、各液晶注入口に対して樹脂などの封止材を塗布して、各液晶注入口を封止する(注入口封止工程)。なお、この工程により、パネル構造体に液晶が付着するので、液晶を注入し終えたパネル構造体を洗浄する(洗浄工程)。その後、パネル構造体をさらに切断することにより、複数個の電気光学装置100が切り出される(2次切断工程)。しかる後に、電気光学装置100に液晶駆動用ICチップ260などを実装し、電気光学装置100が完成する(実装工程)。   Thereafter, the large element substrate 20 and the large counter substrate 30 are aligned, and the sealing material 104 is sandwiched therebetween (bonding step), and the sealing material 104 is cured by ultraviolet curing or other methods ( Sealing material curing step). As a result, an empty panel structure including a plurality of liquid crystal devices is formed. Thereafter, the empty panel structure is cut into strip-shaped panel structures (primary cutting step 3). At the cut portion of the strip-shaped panel structure, the liquid crystal injection port consisting of the cut off portion of the sealing material 104 is opened to the outside. Therefore, after the liquid crystal is injected from the exposed liquid crystal injection port to the inside of the panel structure under reduced pressure. (Liquid crystal injection step) A sealing material such as resin is applied to each liquid crystal injection port to seal each liquid crystal injection port (injection port sealing step). In addition, since a liquid crystal adheres to a panel structure body by this process, the panel structure body which finished injecting the liquid crystal is cleaned (cleaning process). Thereafter, the panel structure is further cut to cut out a plurality of electro-optical devices 100 (secondary cutting step). Thereafter, the liquid crystal driving IC chip 260 and the like are mounted on the electro-optical device 100 to complete the electro-optical device 100 (mounting process).

[電気光学装置への他の適用例]
上記形態では、TNモードあるいはVANモードの液晶装置(電気光学装置)を例に説明したため、対向基板に対向電極が形成された構成であったが、素子基板に画素電極および対向電極(共通電極)の双方が形成されたIPS(In−Plane Switching)モードやFFS(Fringe Field Switching)モードの液晶装置(電気光学装置)に本発明を適用してもよい。
[Other application examples to electro-optical devices]
In the above embodiment, since the TN mode or VAN mode liquid crystal device (electro-optical device) has been described as an example, the counter electrode is formed on the counter substrate. However, the pixel electrode and the counter electrode (common electrode) are formed on the element substrate. The present invention may be applied to a liquid crystal device (electro-optical device) in IPS (In-Plane Switching) mode or FFS (Fringe Field Switching) mode in which both of the above are formed.

[電子機器への搭載例]
本発明を適用した電気光学装置は、携帯電話機やモバイル型のパーソナルコンピュータの他、マルチメディア対応のパーソナルコンピュータ(PC)、エンジニアリング・ワークステーション(EWS)、ページャ、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダ型またはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、POS端末、タッチパネルなどの電子機器に適用できる他、30インチを越えるような大画面を備えた電子機器を構成するのに用いることもできる。
[Example of mounting on electronic devices]
The electro-optical device to which the present invention is applied includes a personal computer (PC), an engineering work station (EWS), a pager, a word processor, a television, a viewfinder type or a monitor in addition to a mobile phone or a mobile personal computer. In addition to being applicable to electronic devices such as direct-view video tape recorders, electronic notebooks, electronic desk calculators, car navigation devices, POS terminals, touch panels, etc., they are used to construct electronic devices with large screens exceeding 30 inches. You can also.

(a)〜(e)は、本発明の実施の形態1に係る非線形素子およびその製造方法を示す断面図である。(A)-(e) is sectional drawing which shows the nonlinear element which concerns on Embodiment 1 of this invention, and its manufacturing method. 非線形素子を構成する各層の材料と電気特性との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the material of each layer which comprises a nonlinear element, and an electrical property. 本発明の実施の形態1に係る非線形素子の製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the nonlinear element which concerns on Embodiment 1 of this invention. (a)〜(e)は、本発明の実施の形態2に係る非線形素子の製造方法を示す工程断面図である。(A)-(e) is process sectional drawing which shows the manufacturing method of the nonlinear element which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る非線形素子の製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the nonlinear element which concerns on Embodiment 2 of this invention. (a)〜(f)は、本発明の実施の形態3に係る非線形素子の製造方法を示す工程断面図である。(A)-(f) is process sectional drawing which shows the manufacturing method of the nonlinear element which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3に係る非線形素子の製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the nonlinear element which concerns on Embodiment 3 of this invention. (a)〜(e)は、本発明の実施の形態3の変形例に係る非線形素子の製造方法を示す工程断面図である。(A)-(e) is process sectional drawing which shows the manufacturing method of the nonlinear element which concerns on the modification of Embodiment 3 of this invention. 本発明を適用した電気光学装置(液晶装置)の電気的構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an electrical configuration of an electro-optical device (liquid crystal device) to which the present invention is applied. 本発明が適用される電気光学装置の構成を模式的に示す断面図である。1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an electro-optical device to which the present invention is applied. 図9に示す電気光学装置において、非線形素子を含む数画素分のレイアウトを示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing a layout for several pixels including nonlinear elements in the electro-optical device shown in FIG. 9. 図9に示す電気光学装置において、各画素に形成された非線形素子の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of nonlinear elements formed in each pixel in the electro-optical device illustrated in FIG. 9. 図9に示す電気光学装置の製造工程のうち、素子基板形成工程の一部を示す工程図である。FIG. 10 is a process diagram illustrating a part of an element substrate forming process in the manufacturing process of the electro-optical device illustrated in FIG. 9. 従来の非線形素子の絶縁層中の窒素分布を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the nitrogen distribution in the insulating layer of the conventional nonlinear element.

符号の説明Explanation of symbols

10、10x・・非線形素子(TFD)、13・・タンタル膜、13b、13x・・下電極、14、14y・・・スパッタ膜、14b、14x・・絶縁層、14z・・陽極酸化膜、15b、15x・・上電極、20・・素子基板、100・・電気光学装置 10, 10x ··· Non-linear element (TFD), 13 ·· Tantalum film, 13b, 13x ·· Lower electrode, 14, 14y ··· Sputtered film, 14b, 14x ··· Insulating layer, 14z ·· Anodized film, 15b 15x ··· Upper electrode, 20 · · Element substrate, 100 · · Electro-optical device

Claims (9)

下電極、該下電極の表面側を覆う絶縁層、および該絶縁層を介して前記下電極に対向する上電極を備えた非線形素子において、
前記下電極は、窒素含有タンタル膜によって構成され、
前記絶縁層は、水素を含有する窒素含有タンタル酸化膜によって構成され、
前記絶縁層において、少なくとも前記下電極の上面を覆う部分は、窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜により構成されていることを特徴とする非線形素子。
In a non-linear element including a lower electrode, an insulating layer covering the surface side of the lower electrode, and an upper electrode facing the lower electrode through the insulating layer,
The lower electrode is composed of a nitrogen-containing tantalum film,
The insulating layer is composed of a nitrogen-containing tantalum oxide film containing hydrogen,
In the insulating layer, at least a portion covering the upper surface of the lower electrode is formed of a sputtered film of a nitrogen-containing tantalum oxide film.
前記絶縁層において、前記下電極の上面を覆う部分が前記窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜により構成され、前記下電極の側面を覆う部分が当該下電極の陽極酸化膜により構成されていることを特徴とする請求項1に記載の非線形素子。   In the insulating layer, a portion covering the upper surface of the lower electrode is configured by the sputtered film of the nitrogen-containing tantalum oxide film, and a portion covering the side surface of the lower electrode is configured by the anodic oxide film of the lower electrode. The nonlinear element according to claim 1, characterized in that: 前記絶縁層は、全体が前記窒素含有タンタル酸化膜のスパッタ膜により構成されていることを特徴とする請求項1に記載の非線形素子。   The nonlinear element according to claim 1, wherein the insulating layer is entirely composed of a sputtered film of the nitrogen-containing tantalum oxide film. 下電極、該下電極の表面側を覆う絶縁層、および該絶縁層を介して前記下電極に対向する上電極を備えた非線形素子の製造方法において、
窒素含有タンタル膜を形成する窒素含有タンタル膜形成工程と、
前記窒素含有タンタル膜の上層に窒素含有タンタル酸化膜をスパッタ形成するタンタル酸化膜スパッタ形成工程と、
前記窒素含有タンタル膜を前記窒素含有タンタル酸化膜とともにパターニングして前記下電極を形成する下電極パターニング形成工程と、
該下電極パターニング形成工程の後、前記下電極を陽極にして陽極酸化を行い、前記下電極の側面に窒素含有タンタル酸化膜を形成する陽極酸化工程と、
前記窒素含有タンタル酸化膜に水素を導入する水素導入工程と、
を有していることを特徴とする非線形素子の製造方法。
In a method for manufacturing a nonlinear element comprising a lower electrode, an insulating layer covering the surface side of the lower electrode, and an upper electrode facing the lower electrode through the insulating layer,
A nitrogen-containing tantalum film forming step of forming a nitrogen-containing tantalum film;
A tantalum oxide film sputter forming step of sputter-forming a nitrogen-containing tantalum oxide film on the nitrogen-containing tantalum film;
A lower electrode patterning step of patterning the nitrogen-containing tantalum film together with the nitrogen-containing tantalum oxide film to form the lower electrode;
After the lower electrode patterning step, anodizing with the lower electrode as an anode, and forming a nitrogen-containing tantalum oxide film on the side surface of the lower electrode;
A hydrogen introduction step of introducing hydrogen into the nitrogen-containing tantalum oxide film;
The manufacturing method of the nonlinear element characterized by having.
前記下電極パターニング形成工程では、ドライエッチングにより前記窒素含有タンタル膜および前記窒素含有タンタル酸化膜をパターニングすることを特徴とする請求項4に記載の非線形素子の製造方法。   5. The method of manufacturing a nonlinear element according to claim 4, wherein in the lower electrode patterning step, the nitrogen-containing tantalum film and the nitrogen-containing tantalum oxide film are patterned by dry etching. 下電極、該下電極の表面側を覆う絶縁層、および該絶縁層を介して前記下電極に対向する上電極を備えた非線形素子の製造方法において、
窒素含有タンタル膜を形成する窒素含有タンタル膜形成工程と、
前記窒素含有タンタル膜をパターニングして前記下電極を形成する下電極パターニング形成工程と、
前記下電極の表面側に窒素含有タンタル酸化膜をスパッタ形成するタンタル酸化膜スパッタ形成工程と、
前記窒素含有タンタル酸化膜に水素を導入する水素導入工程と、
を有していることを特徴とする非線形素子の製造方法。
In a method for manufacturing a nonlinear element comprising a lower electrode, an insulating layer covering the surface side of the lower electrode, and an upper electrode facing the lower electrode through the insulating layer,
A nitrogen-containing tantalum film forming step of forming a nitrogen-containing tantalum film;
A lower electrode patterning step of patterning the nitrogen-containing tantalum film to form the lower electrode;
A tantalum oxide film sputter forming step of sputtering a nitrogen-containing tantalum oxide film on the surface side of the lower electrode;
A hydrogen introduction step of introducing hydrogen into the nitrogen-containing tantalum oxide film;
The manufacturing method of the nonlinear element characterized by having.
前記タンタル酸化膜スパッタ形成工程の後、前記下電極を陽極にして陽極酸化する陽極酸化工程を行うことを特徴とする請求項6に記載の非線形素子の製造方法。   The method for manufacturing a nonlinear element according to claim 6, wherein after the tantalum oxide film sputter forming step, an anodic oxidation step of anodizing with the lower electrode as an anode is performed. 前記陽極酸化工程では、前記スパッタ膜の厚さに相当する電圧を前記下電極に印加することを特徴とする請求項4、5または7に記載の非線形素子の製造方法。   8. The method of manufacturing a nonlinear element according to claim 4, wherein a voltage corresponding to a thickness of the sputtered film is applied to the lower electrode in the anodic oxidation step. 請求項1乃至3の何れか一項に記載の非線形素子を用いた電気光学装置であって、
素子基板上における複数の画素領域の各々に前記非線形素子を画素スイッチング素子として備えていることを特徴とする電気光学装置。
An electro-optical device using the nonlinear element according to any one of claims 1 to 3,
An electro-optical device comprising: a non-linear element as a pixel switching element in each of a plurality of pixel regions on an element substrate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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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
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