JP3089174B2

JP3089174B2 - 絶縁膜の形成方法および絶縁膜を有する電子装置

Info

Publication number: JP3089174B2
Application number: JP32343494A
Authority: JP
Inventors: 睦中島; 昌之高橋; 佳都子中島
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1994-12-26
Filing date: 1994-12-26
Publication date: 2000-09-18
Anticipated expiration: 2015-09-18
Also published as: JPH08179354A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表示装置などを構成す
る基板部材が有する絶縁膜の形成方法と、その絶縁膜を
有する電子装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガラス板やシリコンウエハなどで
実現される基板上に、電子素子や配線などが一体化して
形成され、電子回路が構成されている。このような電子
回路を設けた基板を用いた電子装置の一例として、アク
ティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置が挙げられ
る。アクティブマトリクス駆動方式は、主にマトリクス
型の表示装置に用いられる。マトリクス型表示は、表示
画面をマトリクス状に配置された多数の絵素によって構
成し、各絵素の表示状態を、たとえば白色／黒色表示の
どちらかにそれぞれ切換えて画像パターンを形成し、任
意の図形や記号を表示させる表示方法である。

【０００３】前記液晶表示装置は、絵素の表示媒体であ
る液晶が、各絵素毎に独立した複数の絵素電極および対
向電極がそれぞれ形成された一対の基板部材間に、挟持
された構成を有する。各絵素は、前記電極に印加する電
圧の大きさを変化させることによって、電極間に挟持さ
れている表示媒体の状態、たとえば液晶分子の配列状態
を変化させ、表示媒体の光学的性質、たとえば旋光性の
有無を変化させることによって、表示画面上での白色／
黒色表示を切換えている。

【０００４】絵素電極には、それぞれスイッチング素子
が設けられている。スイッチング素子は、絵素電極と各
絵素電極に与えられる信号を伝送する配線との間に接続
され、各絵素毎に個別的に信号を供給／遮断する。アク
ティブマトリクス駆動方式を用いた液晶表示装置は、当
該駆動方式とは異なる駆動方式、たとえば単純マトリク
ス駆動方式の液晶表示装置と比較して、コントラストの
高い表示を行うことができる。スイッチング素子には、
たとえば薄膜トランジスタ（Thin FilmTransistor：以
下「ＴＦＴ」と称する）、ＦＥＴ（Field Effect Trans
istor）、ダイオード、バリスタなどが用いられる。

【０００５】図３は、スイッチング素子にＴＦＴを用い
た、従来技術のアクティブマトリクス駆動方式の液晶表
示装置の一方基板部材の部分平面図である。図４は、図
３の一方基板部材のＡ−Ａ断面図である。

【０００６】絶縁性の基板１の一方表面に、基板１を保
護する絶縁膜２が形成される。この絶縁膜２上に、互い
に平行に間隔をあけて配置される複数の走査配線３と、
走査配線３と直交し、互いに間隔をあけて配置される複
数の信号配線４とが設けられる。走査配線３と信号配線
４とで囲まれた矩形の絵素領域には、絵素電極５が設け
られる。配線３，４と、絵素電極５との接続箇所には、
ＴＦＴ６が設けられる。また表示品位を向上させるため
に、絵素電極５に接続されている付加容量用電極７を、
ＴＦＴ６を介して当該絵素電極５と接続されている走査
配線３に隣接する他の走査配線３上に、ゲート絶縁膜１
５を介して重畳することによって付加容量素子８が形成
される。

【０００７】ＴＦＴ６は、走査配線３に接続されたゲー
ト電極１１と、信号配線４に接続されたソース電極１２
と、絵素電極５に接続されたドレイン電極１３とを有
す。ゲート電極１１上には酸化絶縁膜１４が形成され
る。さらに基板１の全表面を覆うようにしてゲート絶縁
膜１５が形成される。ゲート絶縁膜１５の上方に、ゲー
ト電極１１と対向するように、かつソース電極１２およ
びドレイン電極１３が形成される領域にまたがるよう
に、半導体層１６が形成される。半導体層１６の中央部
上方には、エッチングストッパ層１７が設けられる。半
導体層１６の表面とエッチングストッパ層１７の一部分
を覆って、かつソース電極１２およびドレイン電極１３
が形成される領域に、それぞれコンタクト層１８ａ，１
８ｂが設けられる。コンタクト層１８ａ上にソース電極
１２が形成され、コンタクト層１８ｂ上にドレイン電極
１３が形成され、さらに前記絵素電極５が形成される。
また、形成された部材を覆って図示しない配向膜が形成
されている。このようにして一方基板部材が構成され
る。

【０００８】この一方基板部材を、対向電極を含む他方
基板部材と間隔をあけて貼合わせ、前記基板部材間に液
晶を封入して、液晶表示装置が完成される。

【０００９】前述した液晶表示装置に用いられる一方基
板部材において、絵素電極５と対向電極との間に発生す
る電界によって、基板１の表面を保護する絶縁膜２が劣
化することがある。本件出願人は、特開平６−１３０３
７６において、この劣化を防ぐ技術を提案している。本
技術では、絶縁膜を窒素を含んだ酸化タンタルから成る
酸化しにくい上層保護絶縁膜と、酸化タンタルから成る
下層保護絶縁膜の２層に分けている。これによって、前
記絶縁膜の酸化を防ぐとともに、下層保護絶縁膜は酸化
に対して安定な材料から形成されているので、上層保護
絶縁膜を形成する工程で基板が反ることが低減する。上
層保護絶縁膜と下層保護絶縁膜とで構成される絶縁膜
が、図４の絶縁膜２に当たる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】基板１を保護する絶縁
膜２には、たとえば酸化タンタル膜などの金属酸化膜が
用いられる。酸化タンタル膜は他の膜材料の膜と比較し
て、特に絶縁膜２を形成した後の製造工程において、エ
ッチングなどによる腐食が生じにくいという利点があ
る。絶縁膜２を含む基板部材を用いて構成された液晶表
示装置において、液晶層は液晶容量を有し、各絵素毎に
印加電圧に対応した電荷を蓄えることによって、画像デ
ータが書込まれる。絶縁膜２が充分な絶縁性を有してい
なければ、漏れ電流が生じて液晶層に蓄えられた電荷が
リークし、表示画面のコントラストが低下する。このた
め、たとえば酸化タンタル膜を絶縁膜２とする場合に
は、タンタルから成るターゲットを用いたＲＦ（高周
波）スパッタリング法によって、酸素含有率の高い酸化
タンタル膜を形成することによって、膜の絶縁膜を高め
て電荷の漏れを防いでいる。なお、このとき前記スパッ
タリング法は、酸素を含む混合ガス雰囲気中で行われ
る。

【００１１】図５は、希ガスと酸素ガスの混合ガス雰囲
気内で、ＲＦスパッタリング法によって形成された酸化
タンタル膜の単位面積当りの面抵抗と、酸化タンタル膜
形成時の混合ガスの酸素分圧との関係を示すグラフであ
る。「Ω／□」は一定面積当たりの抵抗を示す。実線２
１に示すように、混合ガス中の酸素分圧が大きくなる
と、面抵抗が指数関数的に増大することが判る。

【００１２】しかしながら、膜形成時の混合ガスの酸素
分圧を大きくすると、酸化タンタル膜の成膜速度が低下
する。図６は、酸化タンタル膜形成時の酸素分圧と成膜
速度との関係を示すグラフである。実線２２から、酸素
分圧が大きくなるのに比例して、成膜速度が減少してゆ
くことが判る。絶縁膜２は、基板部材の製造工程におい
て、他の膜の加工時に腐食されることを考慮して、適度
な厚さ、たとえば３００ｎｍの膜厚が必要とされる。し
たがって、酸化タンタル膜の成膜時に酸素分圧を高めて
膜の絶縁性を高め、かつ酸化タンタル膜の膜厚を従来の
ものと同じ膜厚とすると、膜形成処理時間が増加し、生
産コストを増加させるという問題がある。

【００１３】本発明の目的は、絶縁性が高く、かつ膜形
成処理時間の短い絶縁膜の形成方法および絶縁膜を有す
る電子装置を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、酸化タンタル
またはタンタルをターゲットとし、酸素を含む混合ガス
雰囲気中におけるスパッタリング法によって、絶縁性基
板上に酸化タンタルを堆積する絶縁膜の形成方法におい
て、前記混合ガスの全圧を一定に保ちつつ、前記酸化タ
ンタルの堆積につれて前記雰囲気の酸素ガス濃度を０％
より大きく１５％以下の範囲内で増加させて、絶縁性基
板上に堆積する酸化タンタルから形成される絶縁膜の酸
素含有量を厚さ方向に異ならせることを特徴とする絶縁
膜の形成方法である。また本発明は、前記酸化タンタル
の堆積につれて、前記混合ガスの全圧を一定として、酸
素ガスの分圧を増加させることを特徴とする。また本発
明は、前記酸化タンタルの堆積につれて、前記混合ガス
雰囲気の酸素ガスの濃度を、３％から１５％に増加させ
ることを特徴とする。また本発明は、前記酸化タンタル
の堆積につれて、前記混合ガスの全圧を０．３５Ｐａに
保ち、かつ、前記酸素ガスの分圧を０．０１Ｐａから
０．０５Ｐａに増加させることを特徴とする。また本発
明は、酸化タンタルまたはタンタルをターゲットとし、
酸素を含む混合ガス雰囲気中におけるスパッタリング法
によって、絶縁性基板上に酸化タンタルを堆積する絶縁
膜の形成方法において、前記雰囲気の酸素ガス濃度を１
０％に保ちつつ、前記酸化タンタルの堆積につれて混合
ガスの全圧を０．１Ｐａから０．５Ｐａに増加させて、
絶縁性基板上に堆積する酸化タンタルから形成される絶
縁膜の酸素含有量を厚さ方向に異ならせることを特徴と
する絶縁膜の形成方法である。また本発明は、絶縁性基
板の一方表面側に配置されていてかつ酸化タンタルから
形成されている絶縁膜を有する電子装置において、前記
絶縁膜は、請求項１〜５のうちのいずれか１項記載の絶
縁膜の形成方法によって絶縁性基板上に形成され、かつ
絶縁性基板の表面から遠ざかるにつれて酸素含有量が増
加していることを特徴とする絶縁膜を有する電子装置で
ある。

【００１５】

【作用】本発明に従えば、絶縁膜は、酸素を含む混合ガ
ス雰囲気中で酸化タンタルまたはタンタルをターゲット
としたスパッタリング法を行って、絶縁性基板上に酸化
タンタルを堆積させて形成される。混合ガスの全圧を一
定に保ちつつ、混合ガス雰囲気の酸素ガスの濃度
［Ｏ₂］を０％より大きくかつ１５％以下の範囲内で増
加させて、基板上に堆積する酸化タンタルから形成され
る絶縁膜の酸素含有量を、基板に接している側から膜表
面側にかけて変化させる。また、絶縁膜内の元素密度、
結合距離を変化させる。酸素含有量や元素密度は分析電
子顕微鏡で、結合距離はＥＸＡＦＳ（Extended X-ray A
bsorption Fine Structure）の解析で測定することがで
きる。

【００１６】酸化タンタル膜で実現される絶縁膜の絶縁
性は、酸化タンタル膜上にプラズマＣＶＤ（Chemical V
apour Deposition）法を用いてＳｉＮｘ膜を成膜した後
に、著しく低下することがある。たとえば、絶縁膜の面
抵抗が、ＳｉＮｘ膜成膜前よりも３桁以上低下する。こ
れは、ＳｉＮｘ膜成膜時のプラズマダメージおよび構成
元素の拡散が原因と考えられる。したがって、絶縁膜の
実質的な絶縁性は、絶縁膜の最表層部の特性に依存して
いると考えられる。

【００１７】また、たとえば従来技術の構造を有するア
クティブマトリクス基板を、液晶表示装置の一方基板部
材として用いた場合、絶縁膜の絶縁性が不充分である
と、絶縁膜上に形成された配線から漏れ電流が生じて、
表示や駆動に悪影響を及ぼすので、絶縁膜の最表層部の
絶縁抵抗を漏れ電流が生じない充分な値とすることが必
要である。

【００１８】また本発明に従えば、前記スパッタリング
時において、酸化タンタルが堆積するにつれて、前記混
合ガスの全圧を一定にして、雰囲気の酸素ガスの分圧を
増加させることによって、混合ガス雰囲気の酸素ガス濃
度を増加させて、酸素含有量を変化させる。

【００１９】このようにして絶縁膜を形成すると、絶縁
膜の基板側の部分は、酸素含有率が少なく、かつ絶縁性
が低いけれども、成膜速度が速い。絶縁膜の膜表面側の
部分は、酸素含有率が多く、かつ絶縁性が高いけれど
も、成膜速度は遅い。上述したように絶縁膜の実質的な
絶縁性は、当該絶縁膜の最表層部の特性に依存してお
り、前記成膜方法によって絶縁性の優れた絶縁膜が比較
的速い速度で形成できる。また、絶縁膜形成時の混合ガ
ス雰囲気内の酸素ガスの濃度が、０％より大きく１５％
以下の範囲内で増加している。酸素ガス濃度を１５％を
越えて増加させた場合、酸素ガス濃度が増加しても絶縁
膜の絶縁性はほぼ一定の値になる。酸素ガス濃度が０％
より大きく１５％以下の範囲内で増加するならば、酸素
ガス濃度の増加に伴い絶縁膜の絶縁性が増加する範囲内
だけで、酸素ガス濃度を増加させることができる。

【００２０】さらにまた本発明に従えば、酸化タンタル
から形成される絶縁膜の形成方法において、絶縁膜形成
時に、混合ガス雰囲気の酸素ガスの濃度が３％から１５
％に増加する。これによって、従来技術の絶縁膜よりも
面抵抗が充分に大きい絶縁膜を、従来技術の成膜方法を
用いる場合よりも短い時間で、基板上に成膜することが
できる。また本発明に従えば、酸化タンタルから形成さ
れる絶縁膜の形成方法において、酸化タンタルの堆積に
伴い、混合ガスの全圧を０．３５Ｐａに保ちつつ、酸素
ガスの分圧を０．０１Ｐａから０．０５Ｐａに増加させ
る。これによって、混合ガスの酸素ガス濃度が３％から
１５％に増加するので、従来技術の絶縁膜よりも面抵抗
が充分に大きい絶縁膜を、従来技術の成膜方法を用いる
場合よりも短い時間で、基板上に成膜することができ
る。さらにまた本発明に従えば、酸化タンタルから形成
される絶縁膜の形成方法において、酸化タンタルの堆積
に伴い、混合ガスの酸素ガス濃度を１０％に保ちつつ、
混合ガスの全圧を０．１Ｐａから０．５Ｐａに増加させ
る。これによって、従来技術の絶縁膜よりも面抵抗が充
分に大きい絶縁膜を、従来技術の成膜方法を用いる場合
よりも短い時間で、基板上に成膜することができる。ま
た本発明に従えば、電子装置において、上述した形成方
法によって形成された絶縁膜が用いられている。上記形
成方法で形成された絶縁膜は基板側から膜表面側にかけ
て酸素含有量が増加しているため、電子装置の絶縁不良
を低減することができるので、電子装置の良品率が向上
する。上記形成方法で形成された絶縁膜は、形成時の酸
素ガス濃度が０％より大きくかつ１５％以下の範囲内ま
たは３％から１５％に増加しているので、あるいは形成
時の混合ガス全圧が０．１Ｐａから０．５Ｐａに増加し
ているので、成膜速度が速くかつ成膜処理時間を短縮可
能なため、生産コストを減少させることができる。

【００２１】

【実施例】図１は、本発明の一実施例である絶縁膜の形
成方法が適用され、スイッチング素子にＴＦＴを用いた
液晶表示装置の一方基板部材の部分平面図である。図２
は、図１の基板部材のＢ−Ｂ断面図である。

【００２２】この一方基板部材は、ガラス板などで実現
される絶縁性の基板３１の一方表面に、基板３１を保護
する絶縁膜３２が形成される。絶縁膜３２は、後述する
ように、下部絶縁膜３２ａと上部絶縁膜３２ｂとの２層
構造を有する。この基板３１上に、互いに平行に間隔を
あけて配置される複数の走査配線３３と、走査配線３３
と直交し、互いに間隔をあけて配置される複数の信号配
線３４とが設けられる。走査配線３３と信号配線３４で
囲まれた矩形の絵素領域には、絵素電極３５が設けられ
る。配線３３，３４と絵素電極３５との接続箇所には、
ＴＦＴ３６が設けられる。

【００２３】また、表示品位を向上させるために、絵素
電極３５に接続されている付加容量用電極３７を、ＴＦ
Ｔ３６を介して当該絵素電極３５と接続されている走査
配線３３と隣接した他の走査配線３３上に、ゲート絶縁
膜４５を介して重畳することによって、付加容量素子３
８が形成される。また、付加容量素子３８は、走査配線
３３とは別個に設けた付加容量用配線と、前記付加容量
用電極３７とによってゲート絶縁膜４５を挟んで形成し
てもよい。

【００２４】ＴＦＴ３６は、走査配線３３に接続された
ゲート電極４１と、信号配線３４に接続されたソース電
極４２と、絵素電極３５に接続されたドレイン電極４３
とを有す。ゲート電極４１上には酸化絶縁膜４４が形成
され、さらに基板３１全表面を覆うようにして、ゲート
絶縁膜４５が形成される。ゲート絶縁膜４５の上に、ゲ
ート電極４１と対向するように、かつソース電極４２お
よびドレイン電極４３が形成される領域にまたがるよう
に、半導体層４６が形成される。半導体層４６の中央部
上方にはエッチングストッパ層４７が設けられる。エッ
チングストッパ層４７の一部分と、半導体層４６の表面
とを覆って、かつソース電極４２およびドレイン電極４
３が形成される領域に、それぞれコンタクト層４８ａ，
４８ｂが設けられる。コンタクト層４８ａ上にソース電
極４２が形成され、コンタクト層４８ｂ上にドレイン電
極４３が形成され、さらに前記絵素電極３５が形成され
る。

【００２５】この一方基板の前述した複数の部材が形成
された一方表面と、透光性を有する対向電極が形成され
た他方基板部材を構成する基板の、前記対向電極が形成
された一方表面とに、それぞれ図示しない配向膜を形成
して一対の基板部材を形成する。前記一対の基板部材を
配向膜が形成された一方表面同士を対向させて間隔をあ
けて貼合わせ、基板部材間に液晶を封入して液晶表示装
置を完成させる。

【００２６】図１の一方基板部材の製造方法を、以下に
説明する。先ず、基板３１の一方表面に、酸化タンタル
膜などで実現される絶縁膜３２ａ，３２ｂを形成する。
下部絶縁膜３２ａは、たとえば酸素濃度３％（すなわ
ち、酸素分圧０．０１Ｐａ）の酸素とアルゴンとの混合
ガス雰囲気中で、酸化タンタルをターゲットとしたスパ
ッタリングを２分間行って形成される。これに連続し
て、たとえば同一装置で、酸素濃度１５％（すなわち、
酸素分圧０．０５Ｐａ）の酸素とアルゴンとの混合ガス
雰囲気中で、酸化タンタルをターゲットとしたスパッタ
リングを２分間行って、上部絶縁膜３２ｂを形成する。
たとえば絶縁膜３２ａ，３２ｂの膜厚は、併せて３００
ｎｍに選ばれる。また、酸素とアルゴンとの混合ガスの
全圧は、約０．３５Ｐａに選ばれる。さらにまた、混合
ガスは、アルゴンに限らず他の不活性ガスを用いてもよ
い。また、スパッタリングのターゲットはタンタルでも
よい。前記絶縁膜３２ａ，３２ｂ形成後の基板３１を、
５００℃の乾燥酸素または乾燥大気雰囲気中で酸化処理
する。

【００２７】次いで、前記基板３１上に、たとえば膜厚
３００ｎｍのタンタル膜で実現される導電体膜をスパッ
タリング法を用いて成膜する。前記導電体膜をフォトリ
ソグラフィを用いてパターン化して、導電体膜を走査配
線３３およびゲート電極４１の形状に加工する。次い
で、前記加工した導電体膜の表面を陽極酸化法または熱
酸化法などを用いて酸化する。これによって、前記加工
した導電体膜の酸化されていない部分によって、たとえ
ば膜厚１５０ｎｍのタンタル膜で実現される、走査配線
３３およびゲート電極４１が形成される。その上部に
は、前記加工した導電体膜の酸化された部分によって、
走査配線３３およびゲート電極４１と同形状の酸化絶縁
膜４４が、たとえば膜厚１５０ｎｍで形成される。続い
て、前記基板３１の一方表面全体に、たとえば膜厚３０
０ｎｍの窒化ケイ素膜で実現されるゲート絶縁膜４５
が、プラズマＣＶＤ法などを用いて形成される。

【００２８】このように、ゲート電極４１を絶縁する絶
縁膜を、酸化絶縁膜４４と、ゲート絶縁膜４５の２層構
造のような多重構造にすることによって、絶縁膜の絶縁
性を向上させることができる。

【００２９】続いて、たとえば膜厚３０ｎｍのアモルフ
ァスシリコン膜で実現される第１半導体膜が成膜され積
層される。次いで、膜厚２０００〜３０００Åの窒化ケ
イ素膜などで実現される絶縁体膜が、成膜され積層され
る。前記絶縁体膜は、フォトリソグラフィを用いてパタ
ーン化され、ゲート電極４１上方にエッチングストッパ
層４７が形成される。

【００３０】続いて、たとえば膜厚５０ｎｍのリンを添
加したｎ＋アモルファスシリコンで実現される、第２半
導体膜を成膜し積層する。次いで、第１および第２半導
体膜をフォトリソグラフィを用いて加工し、第２半導体
膜からコンタクト層４８ａ，４８ｂを形成し、第１半導
体膜から半導体層４６を形成する。コンタクト層４８
ａ，４８ｂは、ソース電極４２およびドレイン電極４３
が形成される領域にそれぞれ形成される。半導体層４６
は、ソース電極４２およびドレイン電極４３が形成され
る領域にまたがるように、かつ絶縁膜４４，４５を介し
てゲート電極４１と対向するように形成される。

【００３１】続いて、チタンなどで実現される導電体膜
を、スパッタリング法などで成膜し積層する。次いで、
導電体膜をフォトリソグラフィでパターン化し、信号配
線３４、ソース電極４２、およびドレイン電極４３を形
成する。ソース電極４２は、コンタクト層４８ａ上方か
ら信号配線３４が形成される領域にわたって形成され
る。ドレイン電極４３は、コンタクト層４８ｂ上方から
絵素電極３５が形成される領域にわたって形成される。
ソース電極４２およびドレイン電極４３は、それぞれコ
ンタクト層４８ａ，４８ｂと接続される。また、信号配
線３４、ソース電極４２、ドレイン電極４３は、アルミ
ニウム、クロム、モリブデンなどで実現してもよい。

【００３２】続いて、たとえば膜厚１００ｎｍの酸化イ
ンジウム膜などで実現される透光性を有する電極膜をス
パッタリング法を用いて成膜し、積層する。次いで、こ
の電極膜をフォトリソグラフィでパターン化し、絵素電
極３５および付加容量電極３７を形成する。また、信号
配線３４およびソース電極４２上に同様の形状の電極層
を形成し、第２の信号配線４９を形成してもよい。信号
配線を２層構造とすることによって、信号配線の抵抗を
低下させ、かつ信号配線を断線しにくくすることができ
る。

【００３３】また、さらにこの基板上に図示しない保護
膜を成膜し、積層してもよい。この保護膜は、絵素電極
３５上に窓開き部を有する構成としてもよい。最後に、
この基板３１上に、電極などを覆うようにして、図示し
ない配向膜を形成し配向処理を施す。以上のような工程
を経て、図１の基板部材が形成される。

【００３４】上述した本実施例の絶縁膜３２の面抵抗を
測定したところ、１×１０¹⁸Ω／□以上あった。従来技
術の絶縁膜では、面抵抗は１×１０¹⁵Ω／□であったの
で、従来技術の絶縁膜と比較して面抵抗が充分に大きく
なっていることが判る。これによって、たとえば液晶層
に蓄えられた電荷の流れを防ぎ、表示特性の劣化を完全
に防止することができる。また、本実施例の絶縁膜の成
膜方法を用いた場合の成膜処理時間は、膜厚３００ｎｍ
の酸化タンタル膜を酸素濃度１５％の混合ガス雰囲気内
で成膜した場合の成膜処理時間と比較して、３／４に短
縮することができた。

【００３５】本発明の他の実施例として、下部絶縁膜３
２ｂを酸素ガス濃度１０％のアルゴンと酸素との混合ガ
ス雰囲気内で、混合ガスの全圧を０．１Ｐａとして２分
間スパッタリングして成膜し、続いて上部絶縁膜３２ａ
を同一濃度の混合ガス雰囲気内で、混合ガスの全圧を
０．５Ｐａとして２分間スパッタリングして成膜しても
よい。

【００３６】さらにまた、他の実施例として、アルゴン
と酸素との混合ガス雰囲気内でスパッタリングを行う間
に、混合ガスの全圧を一定として、酸素ガス濃度を３％
から１５％に連続的に変化させて、４分間スパッタリン
グを行い、下部絶縁膜３２ａと上部絶縁膜３２ｂとを一
体化して形成してもよい。このとき、絶縁膜の膜厚は、
酸素ガス濃度を段階的に増加させたときとほぼ同じにな
る。

【００３７】また他の実施例として、アルゴンと酸素と
の混合ガス雰囲気内でスパッタリングを行う間に、酸素
濃度を一定として、混合ガスの全圧を０．１Ｐａから
０．５Ｐａに連続的に変化させてもよい。また、その他
の方法を用いてスパッタリング中において混合ガスの酸
素ガスの絶対量を増加させてもよい。

【００３８】また、本実施例では、絶縁膜成膜時の酸素
ガス濃度〔Ｏ₂〕は、０＜〔Ｏ₂〕≦１５（％）の間で変
化させることが好ましい。酸素ガス濃度は、１５％を超
えると、すなわち酸素分圧５×１０^-2Ｐａを超えると、
図５の実線２１で示すように膜の絶縁性が向上しなくな
ってほぼ一定となるとともに、図６の実線２２で示すよ
うに成膜速度が低下する。

【００３９】本発明は、液晶表示装置の基板部材に限ら
ず、基板上に絶縁膜を形成する電子装置など他の構造の
基板に適用することができる。

【００４０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、電子装置
などに用いられる絶縁膜は、酸化タンタルから形成さ
れ、基板側から膜表面側にかけて酸素含有量が増加して
いる。酸素含有量を増加させるには、混合ガスの全圧を
一定に保ちつつ、絶縁膜形成時の混合ガス雰囲気の酸素
ガス濃度を０％より大きく１５％以下の範囲内で増加さ
せる。このためには、混合ガスの全圧を一定に保ちつ
つ、酸素ガス分圧を増加させればよい。これによって、
酸素ガス濃度の増加に伴い絶縁膜の絶縁性が増加する範
囲内だけで酸素ガス濃度が増加されるので、成膜された
絶縁膜の基板に接している側は、酸素含有量が少なく、
かつ成膜速度が速くなり、該絶縁膜の膜表面側は、酸素
含有量が多く、かつ絶縁性が優れている。したがって、
酸化タンタルから成る絶縁膜の成膜時間を短縮すること
ができ、かつ絶縁膜表面の絶縁性が優れた絶縁膜を形成
することができる。また本発明によれば、混合ガスの全
圧を一定に保ちつつ雰囲気の酸素ガス濃度を３％から１
５％に増加させるならば、従来技術の絶縁膜よりも面抵
抗が充分に大きい絶縁膜を、従来技術の成膜方法を用い
る場合よりも短い時間で、成膜することができる。また
本発明によれば、混合ガスの全圧を一定に保ちつつ酸素
ガス分圧を０．０１Ｐａから０．０５Ｐａに増加させる
か、または酸素ガス濃度を１０％に保ちつつ混合ガス全
圧を０．１Ｐａから０．５Ｐａに増加させても、従来技
術の絶縁膜よりも面抵抗が充分に大きい絶縁膜を、従来
技術の成膜方法を用いる場合よりも短い時間で、成膜す
ることができる。

【００４１】上述した絶縁膜の製造方法を用いて、電子
装置の絶縁膜を形成すると、電子装置の絶縁不良を低減
することができるので、製品の良品率が向上する。ま
た、この絶縁膜は、成膜速度が速く成膜処理時間が短く
できるので、生産コストを減少させることができる。ま
た電磁装置が液晶表示装置であって、かつ絶縁膜形成時
の混合ガス雰囲気の酸素ガス濃度が３％から１５％に増
加しているならば、絶縁膜の形成時間を短縮しつつ、表
示特性の劣化を完全に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される液晶表示装置の一方基板部
材の部分平面図である。

【図２】図１の一方基板部材のＢ−Ｂ断面図である。

【図３】従来技術の液晶表示装置の一方基板部材の部分
平面図である。

【図４】図３の一方基板部材のＡ−Ａ断面図である。

【図５】希ガスと酸素との混合ガス雰囲気内でＲＦスパ
ッタリング法によって形成された酸化タンタル膜の単位
面積当りの面抵抗と、膜形成時の混合ガスの酸素分圧と
の関係を表すグラフである。

【図６】酸化タンタル膜成膜時の酸素分圧と成膜速度と
の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

３１基板３２，３２ａ，３２ｂ絶縁膜３３走査配線３４信号配線３５絵素電極３６ＴＦＴ３７付加容量用電極３８付加容量素子４１ゲート電極４２ソース電極４３ドレイン電極４４酸化絶縁膜４５ゲート絶縁膜４６半導体層４７エッチングストッパ層４８ａ，４８ｂコンタクト層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−330418（ＪＰ，Ａ) 特開平７−281209（ＪＰ，Ａ) 特開平８−167726（ＪＰ，Ａ) 特開平１−165766（ＪＰ，Ａ) 特開平１−165767（ＪＰ，Ａ) 特開平１−165768（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/136 G02F 1/1333 505

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化タンタルまたはタンタルをターゲッ
トとし、酸素を含む混合ガス雰囲気中におけるスパッタ
リング法によって、絶縁性基板上に酸化タンタルを堆積
する絶縁膜の形成方法において、前記混合ガスの全圧を一定に保ちつつ、前記酸化タンタ
ルの堆積につれて前記雰囲気の酸素ガス濃度を０％より
大きく１５％以下の範囲内で増加させて、絶縁性基板上
に堆積する酸化タンタルから形成される絶縁膜の酸素含
有量を厚さ方向に異ならせることを特徴とする絶縁膜の
形成方法。
【請求項２】前記酸化タンタルの堆積につれて、前記
混合ガスの全圧を一定として、酸素ガスの分圧を増加さ
せることを特徴とする請求項１記載の絶縁膜の形成方
法。
【請求項３】前記酸化タンタルの堆積につれて、前記
混合ガス雰囲気の酸素ガスの濃度を、３％から１５％に
増加させることを特徴とする請求項１記載の絶縁膜の形
成方法。
【請求項４】前記酸化タンタルの堆積につれて、前記
混合ガスの全圧を０．３５Ｐａに保ち、かつ、前記酸素
ガスの分圧を０．０１Ｐａから０．０５Ｐａに増加させ
ることを特徴とする請求項３記載の絶縁膜の形成方法。
【請求項５】酸化タンタルまたはタンタルをターゲッ
トとし、酸素を含む混合ガス雰囲気中におけるスパッタ
リング法によって、絶縁性基板上に酸化タンタルを堆積
する絶縁膜の形成方法において、前記雰囲気の酸素ガス濃度を１０％に保ちつつ、前記酸
化タンタルの堆積につれて混合ガスの全圧を０．１Ｐａ
から０．５Ｐａに増加させて、絶縁性基板上に堆積する
酸化タンタルから形成される絶縁膜の酸素含有量を厚さ
方向に異ならせることを特徴とする絶縁膜の形成方法。
【請求項６】絶縁性基板の一方表面側に配置されてい
てかつ酸化タンタルから形成されている絶縁膜を有する
電子装置において、前記絶縁膜は、請求項１〜５のうちのいずれか１項記載
の絶縁膜の形成方法によって絶縁性基板上に形成され、
かつ絶縁性基板の表面から遠ざかるにつれて酸素含有量
が増加していることを特徴とする絶縁膜を有する電子装
置。