JP2600731B2 - 液晶装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は第１の導電体と第２の導電体とを基板上に積
層してなる非線形素子を用いた液晶装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の非線形素子の構造を第３図及び第４図に示す。
第３図は非線形素子を液晶表示装置の画素を駆動する用
途に用いた場合の非線形素子と画素の平面図で、第４図
は第３図bb′部の断面図である。従来の非線形素子の構
造は第３図または第４図に示されるように、第１の導電
体１と絶縁体３と第２の導電体２を積層したものが知ら
れている。ここで第３図斜線部で示される部分が非線形
素子となっている。第１の導電体１は絶縁体３と第２の
導電体２を介して画素電極５に接続されている。特に第
１の導電体１がTaで、絶縁体３がTaの酸化膜（TaOx）
で、第２の導電体２がCrからなる非線形素子の構造は良
く知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前述の従来技術では、第３図及び第４図で示
される非線形素子部（第３図の斜線部）は極めて微細で
あるため、例えば５μｍ角以下であることが一般的であ
り、非線形素子を形成する手段であるホトエッチング時
のバラツキ等によって広い領域に渡って均一に数多くの
（通常は10万個程度）非線形素子を作ることが困難であ
り、非線形素子を集積してなる例えば液晶表示装置など
の歩留りを上げることが困難であった。

また第２の導電体２が基板６との密着が悪い場合に
は、第２の導電体２が基板６上で剥れたり、切れたりす
る欠陥が多く、非線形素子を集積してなる例えば液晶表
示装置などの歩留りを上げることが困難であった。特に
第１の導電体１がTaからなり、第２の導電体２がCrから
なり、基板６がガラスからなり、第１の導電体１である
Taのエッチングをドライエッチングで行なう場合に、第
２の導電体２であるCrと基板６であるガラスとの密着性
が悪く、第２の導電体の基板上での剥れや切れなどの欠
陥が顕著であった。

これは、第１の導電膜であるTaのパタニングをドライ
エッチングで行なった場合、基板ガラスがプラズマにさ
らされるが、プラズマにさらされた基板ガラスは導電体
である金属との密着性が悪化することに起因する。

従来技術は、以上のような問題点を有していた。そこ
で本発明はこのような問題点を解決するもので、その目
的とするところは広い領域に渡って数多くの非線形素子
を均一にしかも欠陥を少なく形成するもので、非線形素
子を集積してなる例えば液晶表示装置などの歩留りを向
上させることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の液晶装置は、ガラス基板上に第１の導電体と
絶縁体と第２の導電体とを基板上に積層してなる非線形
素子の第１の導電体あるいは第２の導電体のいずれか一
方が画素電極に接続されてなる液晶装置において、 前記非線形素子と前記画素電極との間に島状のパッド
が配置されてなり、 前記第１の導電体あるいは前記第２の導電体は、前記
非線形素子を形成する領域の幅よりも幅広になるよう前
記パッド上において拡大形成されるとともに前記ガラス
基板上の領域へ向けて延長形成されてなり、且つ、前記
画素電極とは前記パッド上以外の領域で接続されてなる
ことを特徴とする また、前記ガラス基板上には前記第１の導電体もしく
は前記第２の導電体を構成する物質の酸化物からなる絶
縁層が配置されてなり、該絶縁層上に前記非線形素子及
び前記パッドが配置されてなることを特徴とする。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。
第１図は本発明による非線形素子の平面図で、非線形素
子を液晶表示装置の画素を駆動する用途に用いた場合の
非線形素子と画素の一部の平面図である。第２図は第１
図に示されるaa′の断面図である。非線形素子の例とし
てMIM（メタル、インシュレータ、メタル）素子を挙げ
てある。

以下MIM素子として特に良く知られている素子構造を
もとに実施例を説明する。以下第１の導電体がTa、絶縁
層がTaの酸化物（以下TaOx）、第２の導電体がCrの場合
に基づいて説明する。

第１図斜線部が非線形素子を形成しており、その面積
は小さい方が素子特性上望ましい。

非線形素子は、その構造上容量でもある。応用面では
素子容量は小さいことが電気的効率性から求められる。
このことは一般的に良く知られている。また素子の大き
さのバラツキは直接素子特性のバラツキとなり、信頼性
上の欠陥となってしまう。非線形素子は小さく、数多く
を均一に形成することが望まれる。

第１図及び第２図ではTa1とCr2の間にTaOx3をはさみM
IM素子を形成しているが、Ta1のMIM素子を形成する部分
（斜線部）の近傍に、MIM素子部を形成しているTaとは
独立に、Taでパッド４を形成してある。Taを保護部４で
共用すれば、アライメントずれによるMIM素子部と保護
部との位置ずれが生じない。そしてTaをエッチングによ
ってパタニングする場合にTaのMIM素子を形成する部分
の微細化、均一化が行なわれる。これは以下の理由によ
る。

TaのMIM素子を形成する部分は通常５μｍ以下と小さ
く、Taで形成される他の部分、例えば液晶表示装置の場
合では、引き回し部分や、端子部分などに比較して十分
に小さく、結果的に同一フォトエッチング工程で形成し
なければならないパタンにかなりの設計上の大きさのバ
ラツキがあり、その中で最も小さい部分であるMIM素子
を形成する部分はエッチングレートが最も早くなり、ま
たエッチングのバラツキも大きくなってしまう。このバ
ラツキに関しては、エッチング自体のバラツキと上記MI
M素子を形成する部分が存在している場所に起因するバ
ラツキがある。前者の場合は例えば基板の周辺部のエッ
チングレートが早い場合、逆に基板の中央部のエッチン
グレートが早い場合等がある。後者の場合は例えばその
MIM素子を形成する部分の周囲に何らかのパタンが存在
するか、または存在しないか、存在するならば、その密
度や大きさ等でもエッチングレートは変わってくるなど
がある。

一般的に残すパタン上にレジストを付けてエッチング
する場合には、周辺に何もパタンを残さない場合ではエ
ッチングレートが早くなり、逆に周辺にベタのパタンを
残す場合ではエッチングレートが遅くなる。従って、液
晶表示装置の場合では工程上のエッチングのバラツキは
別としても、画面の中心付近に相当する部分ではエッチ
ングレートが早く、画面の周辺付近に相当する部分では
エッチングレートが遅くなる。結果的にMIM素子のバラ
ツキが大きくなり特にMIM素子が微細化すればするほど
その傾向は大きくなる。

そこでTa1のMIM素子を形成する部分（第１図斜線部）
の近傍に第１図または第２図で示されるようなパッド４
を形成すれば、TaのMIM素子部の近傍には、そのMIM素子
が基板上どこにあろうとも、パッド４があるために、一
様にエッチングレートは下がり、また均一性も良くな
る。当然のことながら保護部（４）がMIM素子部からど
の程度の位置にあるかによってエッチングレートは変わ
り、近くにあればあるほどエッチングレートは遅くなる
ことになる。特にTaのエッチングをドライエッチングで
行なう場合には上記傾向は大きくなる。

従ってある程度自由に、MIM素子部を形成するTaのエ
ッチングレートを設定することが可能なため、Taのパタ
ン設計上及び工程上のエッチングレートのバラツキを減
少させることができる。

またCr2が基板６と密着性の悪い場合など、Cr2が基板
６から剥れたり、切れたりする欠陥が生じるが、第１図
または第２図の構造にすれば上記欠陥も減少させられ
る。これはCrと基板の密着が悪くてもCrとTaは密着性が
良い場合に有効である。特に基板がガラスで、Taのパタ
ニングをドライエッチングで行なった場合には顕著であ
る。上記理由を以下に示す。

Ta1のエッチングはドライエッチングで行なうことが
一般的である。このときエッチングガスであるプラズマ
（例えばCOFラジカルなど）にさらされたガラス基板は
金属との密着性が悪くなる。従ってCr2は基板６との密
着性が悪い。またCrもMIM素子の微細化という観点からM
IM素子を形成する部分は５μｍ以下と極めて細くしなけ
ればならない。さらにTaとのアライメント精度の問題か
ら素子を形成する部分は第１図または第３図に示すよう
にアライメント精度を考慮し余裕をもたせた分だけの長
さが必要になる。従って従来は密着の悪いガラスに形成
しなければならないCr部分で特に細い部分が剥れたり切
れたりする欠陥が多い。第１図に示すようにパッド４を
Ta1で形成してあれば、Crが細く密着の悪い場所に形成
しなければならない領域は狭く、パッド４上でCrのパタ
ンを広げて密着の悪い部分ではCrを可能な限り広いパタ
ンで形成することができる。これによってCrが剥れたり
切れたりする領域を狭くすることができ、それらの欠陥
を減少させることになる。

第５図に示す参考例は、第１図で示されるパッド４の
面積を大きくし、Crの密着力をさらに高めたものであ
る。

第６図の実施例は基板６とTa1、さらにCr2との密着性
を高めるためにTa1を形成する前に基板６上に下地とし
て絶縁体を形成したものである。例えば絶縁体がTaの酸
化物（TaOx）である場合などがある。通常はTaのパタン
形成時にTaOxもエッチングされる。エッチングが均一に
行なわれるならばTaのパタンだけをエッチングし、下地
であるTaOxを残し、Crとの密着性を高めることが可能で
あるが、一般的には工程上のバラツキやTaパタンの影響
などを受け、エッチングは均一には行なわれない。従っ
て最もエッチングレートの遅い部分に合せてエッチング
を行なうのが一般的で、通常はMIM素子を形成する部分
の近傍、つまりCrの密着性を高めたい部分に下地である
TaOxは残らない。これは下地のTaOxがTaと基板であるガ
ラスとの密着性を高めるために利用されているに過ぎな
い。ここでMIM素子形成部の近傍にパッド４をTaのパタ
ン形成時に同時に形成すれば、パッド４とMIM素子形成
部の間の領域はエッチングレートが遅くなり、Crが細く
密着性を高めたい部分に下地の絶縁膜が残り、Crの密着
性を高めることになり、Cr剥れやCr切れなどを減少させ
ることになる。

第７図に示す参考例は、Crとパッド４の形状を変えた
実施例である。素子の面積効率は良くなる。

また、絶縁体３を半導体膜にしたものも非線形素子と
なることが知られており同様の効果をもつ。

第１の導電体と第２の導電体の積層位置を互いに入れ
代えた場合の参考例を第８図に示す。

第９図は他の参考例で第５図と同様である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、非線形素子と画
素電極との間に島状のパッドが配置されてなり、第１の
導電体あるいは第２の導電体は、非線形素子を形成する
領域の幅よりも幅広になるようパッド上において拡大形
成されるとともにガラス基板上の領域へ向けて延長形成
されてなり、且つ、画素電極とはパッド上以外の領域で
接続されてなることにより、非線形素子が形成される面
積を小さくし、より望ましい素子特性を得られるととも
に、島状のパッドを設けパッド上において第１の導電体
もしくは第２の導電体の幅を広げ、ガラス基板上へ延長
形成し画素電極と接続させることにより、導電体の剥が
れや切れの生じる恐れのある細い部分の面積を減少させ
それらの欠陥を減少させつつ導電体と画素電極との導通
の信頼性を高めることができるものである。

さらに、パッド上にて導電体と画素電極とが積層され
ないため、非線形素子の形成される基板の平坦度を維持
することができ、導電体及び画素電極の成膜の信頼性を
より向上させることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による非線形素子の平面図。 第２図は本発明の実施例による非線形素子の断面図。 第３図は従来の非線形素子の平面図。 第４図は従来の非線形素子の断面図。 第５図は本発明の参考例による非線形素子の平面図。 第６図は本発明の実施例による非線形素子の断面図。 第７図は本発明の参考例による非線形素子の平面図。 第８図は本発明の参考例による非線形素子の平面図。 第９図は本発明の参考例による非線形素子の平面図。 １……第１の導電体（Ta） ２……第２の導電体（Cr） ３……絶縁体（TaOx） ４……パッド ５……画素電極 ６……基板

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガラス基板上に第１の導電体と絶縁体と第
   ２の導電体とを基板上に積層してなる非線形素子の第１
   の導電体あるいは第２の導電体のいずれか一方が画素電
   極に接続されてなる液晶装置において、 前記非線形素子と前記画素電極との間に島状のパッドが
   配置されてなり、 前記第１の導電体あるいは前記第２の導電体は、前記非
   線形素子を形成する領域の幅よりも幅広になるよう前記
   パッド上において拡大形成されるとともに前記ガラス基
   板上の領域へ向けて延長形成されてなり、且つ、前記画
   素電極とは前記パッド上以外の領域で接続されてなるこ
   とを特徴とする液晶装置。
2. 【請求項２】前記ガラス基板上には前記第１の導電体も
   しくは前記第２の導電体を構成する物質の酸化物からな
   る絶縁層が配置されてなり、該絶縁層上に前記非線形素
   子及び前記パッドが配置されてなることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の液晶装置。