JP3169319B2 - Manufacturing method of nonlinear element - Google Patents

Manufacturing method of nonlinear element

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JP3169319B2
JP3169319B2 JP10443795A JP10443795A JP3169319B2 JP 3169319 B2 JP3169319 B2 JP 3169319B2 JP 10443795 A JP10443795 A JP 10443795A JP 10443795 A JP10443795 A JP 10443795A JP 3169319 B2 JP3169319 B2 JP 3169319B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、液晶などの表示媒体を
備える表示装置等に用いられる非線形素子の製造方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a non-linear element used in a display device having a display medium such as a liquid crystal.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータ等のOA
機器のダウンサイジング化に伴い、高機能フラットパネ
ルディスプレイの要求が高まっている。フラットパネル
として、液晶パネル、ELパネルまたはプラズマパネル
の研究開発が進められている。特に液晶パネルは、時計
や電卓からパーソナルコンピュータ、テレビ等までの幅
広い表示装置として商品化されている。今後において、
マルチメディア化が進むにつれて、高解像度化、高コン
トラスト化、フルカラー化または省電力駆動化等の高機
能化が要求されている。
2. Description of the Related Art Recently, OA of personal computers and the like has been developed.
With the downsizing of devices, demands for high-performance flat panel displays are increasing. Research and development of a liquid crystal panel, an EL panel, or a plasma panel has been promoted as a flat panel. In particular, liquid crystal panels have been commercialized as a wide range of display devices from watches and calculators to personal computers and televisions. In the future,
As multimedia becomes more advanced, higher functions such as higher resolution, higher contrast, full color, and power saving drive are required.

【0003】これらの要求を満たす表示装置として、マ
トリックス状に配設された複数の画素の個々の画素にア
クティブ素子を付加したアクティブマトリックス型の液
晶表示装置が挙げられる。上記アクティブ素子として、
3端子の能動素子と2端子の非線形素子の2種類につい
て開発が精力的に進められている。特に、2端子の非線
形素子は、TFTに代表される3端子の能動素子に比
べ、製造の際に必要なマスク枚数が少ないため、低価格
化が期待できる。
As a display device satisfying these requirements, there is an active matrix type liquid crystal display device in which an active element is added to each of a plurality of pixels arranged in a matrix. As the active element,
The two types of active elements having three terminals and nonlinear elements having two terminals have been vigorously developed. In particular, a two-terminal nonlinear element requires a smaller number of masks at the time of manufacture than a three-terminal active element represented by a TFT, so that lower cost can be expected.

【0004】現在、2端子の非線形素子としては、非線
形抵抗層に酸化タンタルを用いた非線形素子(特公昭6
1−32674号)、シリコン窒化膜やシリコン酸化膜
を用いた非線形素子(特公平6−17957号)または
硫化亜鉛を用いた非線形素子(特開平6−313899
号)が開発されている。特に、硫化亜鉛を用いた非線形
素子は、I−V特性の非線形性が大きいばかりでなく、
硫化亜鉛中に不純物をドーピングすることにより、I−
V特性を制御することが可能であるため、表示媒体の電
気光学的特性に応じたI−V特性素子を設計でき、その
結果、高コントラストの表示装置が提供出来るといった
大きな特徴を持っている。
At present, as a two-terminal non-linear element, a non-linear element using tantalum oxide for a non-linear resistance layer (Japanese Patent Publication No. Sho.
No. 1-32674), a non-linear element using a silicon nitride film or a silicon oxide film (Japanese Patent Publication No. 6-17957) or a non-linear element using zinc sulfide (Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-313899).
No.) has been developed. In particular, a nonlinear element using zinc sulfide not only has a large nonlinearity of the IV characteristic,
By doping impurities into zinc sulfide, I-
Since the V characteristic can be controlled, an IV characteristic element can be designed according to the electro-optical characteristics of the display medium, and as a result, a large contrast display device can be provided.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、硫化亜鉛膜
の作製方法としては、EB(Electron Beam)蒸着法、
スパッタリング法、CVD(Chemical Vapour Depositi
on)法、MBE(Molecu1ar Beam Epitaxy)法が知られ
ている。特にスパッタリング法は、EB蒸着法に比べ膜
の緻密性がよく、またCVD法やMBE法に比べ簡便に
成膜ができることから、生産性には有効な手法である。
By the way, as a method for producing a zinc sulfide film, EB (Electron Beam) vapor deposition,
Sputtering method, CVD (Chemical Vapor Depositi
On) method and MBE (Molecu1ar Beam Epitaxy) method are known. In particular, the sputtering method is effective in productivity because the film is denser than the EB evaporation method and can be formed more easily than the CVD method or the MBE method.

【0006】一般的にスパッタリング法は、形成させた
い物質をターゲットとして用いると共に、ヘリウム、ア
ルゴン、キセノン等に代表される不活性ガスをスパッタ
ガスとして用いる。そして、放電によりスパッタガスを
イオン化させ、そのイオンがターゲットに衝突し、ター
ゲット表面の原子または分子がスパッタ蒸発し、スパッ
タ蒸発したターゲット物質が基板上に付着することによ
り、薄膜を形成する方法である。
In general, a sputtering method uses a substance to be formed as a target and uses an inert gas typified by helium, argon, xenon, or the like as a sputtering gas. Then, the sputtering gas is ionized by discharge, the ions collide with the target, atoms or molecules on the target surface are sputter-evaporated, and the sputter-evaporated target material adheres to the substrate to form a thin film. .

【0007】かかるスパッタリング法により硫化亜鉛を
成膜を行う場合は、硫化亜鉛のターゲットを用い、また
硫化亜鉛膜中に不純物を混合させる場合は、不純物を混
合させた硫化亜鉛ターゲットを用いる。また、真空排気
したチャンバー内にスパッタガスとしては、例えばアル
ゴンを放電可能なガス圧まで導入し、高周波電源により
放電を行う。スパッタ制御を行うためのパラメータとし
ては、高周波電源の入力パワー、スパッタガス圧、スパ
ッタガス流量、基板温度等があり、各パラメータの最適
化により硫化亜鉛膜が形成される。
When zinc sulfide is formed by the sputtering method, a zinc sulfide target is used, and when impurities are mixed in the zinc sulfide film, a zinc sulfide target mixed with impurities is used. Further, as a sputtering gas, for example, argon is introduced into the evacuated chamber to a gas pressure capable of discharging, and discharge is performed by a high-frequency power supply. Parameters for performing sputtering control include input power of a high-frequency power supply, sputtering gas pressure, sputtering gas flow rate, substrate temperature, and the like. A zinc sulfide film is formed by optimizing each parameter.

【0008】ここで、硫化亜鉛を主成分とする非線形抵
抗層を備える非線形素子の従来の作製方法と、その非線
形素子の特性を述べる。作製方法については、まず、絶
縁性基板上に第1電極となる導電性膜を形成する。ここ
では第1電極としてTaを用いた。次に、ニッケルを混
合した硫化亜鉛の焼成ターゲットを用いると共に、アル
ゴンガスをスパッタガスとして使用し、第1電極上に非
線形抵抗層となるニッケルを混合した硫化亜鉛膜の成膜
を行う。このときの非線形抵抗層の膜厚は80nmとし
た。更に、第2電極を非線形抵抗層の上に形成して非線
形素子が完成する。ここで第2電極としてAlを用い
た。
Here, a conventional method for manufacturing a nonlinear element having a nonlinear resistance layer containing zinc sulfide as a main component and characteristics of the nonlinear element will be described. Regarding the manufacturing method, first, a conductive film to be a first electrode is formed over an insulating substrate. Here, Ta was used as the first electrode. Next, while using a firing target of zinc sulfide mixed with nickel and using argon gas as a sputtering gas, a zinc sulfide film mixed with nickel to be a nonlinear resistance layer is formed on the first electrode. At this time, the thickness of the nonlinear resistance layer was 80 nm. Further, a second electrode is formed on the non-linear resistance layer to complete the non-linear element. Here, Al was used as the second electrode.

【0009】一般的に、非線形素子に要求される特性と
しては、以下の5つが挙げられる。 I−V特性の急峻性が高いこと 順方向、逆方向のI−V特性の対称が良好なこと 素子耐圧が高いこと 経時変化が無いこと 環境温度によるI−V特性変化が小さいこと 図1(a)の12は、上述した従来の作製方法にて作製
した非線形素子のI−V特性を示す。ここで、第2電極
に正電圧を印加した場合を順方向とし、負電圧を印加し
た場合を逆方向とする。作製された、硫化亜鉛を主成分
とする非線形抵抗層を備える従来の非線形素子において
は、I−V特性の急峻性は電圧20Vと5Vを印加させ
た時に流れる電流値の比をとれば、105以上と高い値
を示し、非線形特性が良好であることを示している。し
かし、順方向および逆方向のI−V特性についてはやや
非対称性が認められ、また、図5に示す波形を一例とす
る一般的な信号を連続して印加すると、I−V特性がシ
フトする。このI−V特性のシフトの様子は、非線形素
子の作製方法によって変わるが、上述のようにして作製
した非線形素子においては、高電圧側にシフトした。更
に、非線形素子の温度特性を調べると、高温になるに従
って電流がながれる、言い換えればI−V特性が低電圧
側にシフトする事が分かった。
In general, the following five characteristics are required for a nonlinear element. High steepness of IV characteristics High symmetry of IV characteristics in forward and reverse directions High element withstand voltage No change over time Small change in IV characteristics due to environmental temperature Figure 1 ( 12 in a) shows the IV characteristics of the nonlinear element manufactured by the above-described conventional manufacturing method. Here, a case where a positive voltage is applied to the second electrode is defined as a forward direction, and a case where a negative voltage is applied is defined as a reverse direction. In the fabricated conventional nonlinear element having a nonlinear resistance layer containing zinc sulfide as a main component, the steepness of the IV characteristic is 10% by taking the ratio of the current value flowing when a voltage of 20 V and 5 V is applied. The value was as high as 5 or more, indicating that the nonlinear characteristics were good. However, the asymmetry is slightly recognized in the forward and reverse IV characteristics, and when a general signal whose waveform is shown in FIG. 5 as an example is continuously applied, the IV characteristics are shifted. . The state of the shift of the IV characteristic varies depending on the method of manufacturing the nonlinear element, but in the nonlinear element manufactured as described above, the shift to the higher voltage side was performed. Further, when the temperature characteristics of the nonlinear element were examined, it was found that the current flowed as the temperature increased, in other words, the IV characteristics shifted to a lower voltage side.

【0010】以上のことより、従来の製造方法により作
製した硫化亜鉛を主成分とする非線形抵抗層を備える非
線形素子は、非線形素子に要求される特性をすべて満た
していない。
As described above, a nonlinear element having a nonlinear resistance layer containing zinc sulfide as a main component and manufactured by a conventional manufacturing method does not satisfy all the characteristics required for the nonlinear element.

【0011】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、I−V特性の急峻性が高
く、また順方向および逆方向でのI−V特性の対称性お
よび素子耐圧を向上でき、しかもI−V特性の経時変化
が無く、温度特性に優れた非線形素子を提供することを
目的とする。
The present invention has been made to solve such problems of the prior art, and has a high steepness of the IV characteristic, a symmetry of the IV characteristic in the forward direction and the reverse direction, and the like. It is an object of the present invention to provide a non-linear element which can improve the element withstand voltage, does not change with time in the IV characteristics, and has excellent temperature characteristics.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の非線形素子の製
造方法は、一対の電極の間に設けられる非線形抵抗層
を、不活性ガスを1とした場合における水素ガスの分圧
比を0.01から0.5の範囲としたスパッタガスを
いたスパッタリング法により形成するので、そのことに
より上記目的が達成される。
According to a method of manufacturing a nonlinear element of the present invention, a partial pressure of a hydrogen gas when an inert gas is set to 1 in a nonlinear resistance layer provided between a pair of electrodes.
Because the ratio is formed by a sputtering method using a Supattaga scan which ranged from 0.01 to 0.5, the object is achieved.

【0013】[0013]

【0014】本発明の他の非線形素子の製造方法は、一
対の電極の間に設けられる非線形抵抗層を、硫化亜鉛か
らなる焼成ターゲット、あるいは、硫化亜鉛および不純
物からなる焼成ターゲットを用いて、スパッタガスとし
て不活性ガスと水素ガスとを用いたスパッタリング法に
より形成するので、そのことにより上記目的が達成され
る。
Another method of manufacturing a non-linear element according to the present invention is as follows.
The nonlinear resistance layer provided between the pair of electrodes
Firing target, or zinc sulfide and impurities
Using a firing target made of
To the sputtering method using inert gas and hydrogen gas
To achieve the above purpose.
You.

【0015】本発明の非線形素子の製造方法において、
前記一対の電極の一方である第1電極を基板上に形成
し、該第1電極の上に積層し、または一部接して非線形
抵抗層を形成し、該一対の電極の他方である第2電極を
該非線形抵抗層上に積層し、または一部接して形成する
ようにしてもよい。
In the method for manufacturing a nonlinear element according to the present invention,
A first electrode, which is one of the pair of electrodes, is formed over a substrate, and is stacked on or partially in contact with the first electrode to form a non-linear resistance layer. An electrode may be laminated on the non-linear resistance layer or formed in partial contact therewith.

【0016】[0016]

【作用】本発明は、一対の電極で挟まれた、硫化亜鉛を
主成分とする非線形抵抗層を、スパッタガスとして不活
性ガスと水素ガスとを用いてスパッタリングを行うこと
により作製する。
According to the present invention, a non-linear resistance layer mainly composed of zinc sulfide sandwiched between a pair of electrodes is produced by sputtering using an inert gas and a hydrogen gas as a sputtering gas.

【0017】また、スパッタガスとしては、不活性ガス
を1とした場合における水素ガスの分圧比を0.01か
ら0.5の範囲であるものを使用すると、非線形素子の
I−V特性の対称性に効果がある。
Further, when a sputtering gas having a partial pressure ratio of hydrogen in the range of 0.01 to 0.5 when the inert gas is set to 1 is used, the symmetry of the IV characteristic of the non-linear element is obtained. It has an effect on sex.

【0018】[0018]

【実施例】以下に本発明を具体的に述べる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below.

【0019】本発明においては、絶縁性基板上の第1電
極上に、硫化亜鉛を主成分とする非線形抵抗層をスパッ
タリング法によって形成する。その形成は、たとえば、
ニッケルの混合した硫化亜鉛のターゲットを用い、スパ
ッタガスとしてアルゴンガスと水素ガスとを用いてスパ
ッタを行い、非線形抵抗層を形成する。非線形抵抗層の
膜厚は80nmとした。更に、非線形抵抗層の上に、第
2電極としてAlを形成し、非線形素子が完成する。な
お、非線形抵抗層の膜厚は、上述の80nmに限らず、
用途に応じて適宜選択すればよい。
In the present invention, a non-linear resistance layer mainly composed of zinc sulfide is formed on the first electrode on the insulating substrate by a sputtering method. Its formation, for example,
Sputtering is performed using a zinc sulfide target mixed with nickel and using an argon gas and a hydrogen gas as a sputtering gas to form a nonlinear resistance layer. The thickness of the nonlinear resistance layer was 80 nm. Further, Al is formed as a second electrode on the non-linear resistance layer to complete the non-linear element. The thickness of the non-linear resistance layer is not limited to 80 nm as described above.
What is necessary is just to select suitably according to a use.

【0020】ここで、従来例と変わっているのは、非線
形抵抗層の形成条件としてスパッタガスにアルゴンガス
と水素ガスとを用いて成膜を行うことが異なるだけであ
り、他のプロセス条件は同じである。
Here, the only difference from the conventional example is that the film formation is carried out using argon gas and hydrogen gas as the sputtering gas as the conditions for forming the nonlinear resistance layer. Is the same.

【0021】本発明の非線形素子のI−V特性の対称性
を図1(a)の11に示す。この図より理解されるよう
に、本発明の非線形素子のI−V特性11は、従来の非
線形素子の特性12に比べ、I−V特性の対称性が改善
され、素子耐圧も向上しているのが認められる。
FIG. 1A shows the symmetry of the IV characteristic of the nonlinear element of the present invention. As can be understood from this figure, the IV characteristic 11 of the nonlinear element of the present invention has improved symmetry of the IV characteristic and the element withstand voltage as compared with the characteristic 12 of the conventional nonlinear element. Is allowed.

【0022】また、非線形素子に一定電圧を印加し、温
度に対する電流変化を示した温度特性を図1(b)に示
す。ここで、温度特性は、横軸に温度の逆数を縦軸にl
og(電流値)をとって、いわゆるアレニウスのプロッ
トで示している。温度特性のグラフは、傾きが大きいほ
ど温度に対する電流の変化が大きい事を示している。よ
って、この図より理解されるように、本発明の非線形素
子の電流温度特性101は、従来の非線形素子の電流温
度特性102に比べ、傾きが緩やかであり、温度に対す
るI−V特性の変化が少ないことが認められた。
FIG. 1B shows a temperature characteristic showing a change in current with respect to temperature when a constant voltage is applied to the nonlinear element. Here, the temperature characteristic is represented by the reciprocal of the temperature on the horizontal axis and l on the vertical axis.
og (current value) is shown in a so-called Arrhenius plot. The graph of the temperature characteristics indicates that the larger the slope, the larger the change in current with temperature. Therefore, as can be understood from this figure, the current-temperature characteristic 101 of the nonlinear element of the present invention has a gentler gradient than the current-temperature characteristic 102 of the conventional nonlinear element, and the IV characteristic changes with temperature. It was observed that it was small.

【0023】また、図5に示した電圧を連続印加させ本
発明の非線形素子の経時変化を調べたところ、I−V特
性の変化は見られなかった。
Further, when the voltage shown in FIG. 5 was continuously applied and the change over time of the nonlinear element of the present invention was examined, no change in the IV characteristics was observed.

【0024】ここで、図1(c)に、水素ガスのアルゴ
ンガスに対する分圧比と、I−V特性の対称性との関係
を示す。横軸にアルゴンガスを1とした場合における水
素の分圧比をとり、縦軸に電圧15Vにおける順方向と
逆方向の電流値の対称性となっている。この対称性を示
す値は式(1)で定義する。
FIG. 1C shows the relationship between the partial pressure ratio of hydrogen gas to argon gas and the symmetry of the IV characteristics. The horizontal axis shows the hydrogen partial pressure ratio when the argon gas is set to 1, and the vertical axis shows the symmetry of the forward and reverse current values at a voltage of 15 V. The value indicating this symmetry is defined by equation (1).

【0025】 1−(|I(+)−I(−)|)/I(+) …式(1) 但し、I(+)=電圧15Vにおける順方向の電流 I(−)=電圧15Vにおける逆方向の電流 つまり、値1が完全に対称性であることを示しており、
対称性が悪くなるに従って値が減少する。水素の分圧比
としては、アルゴンガスを1とした場合において、0.
01から0.5の範囲で効果がある。
1- (| I (+)-I (-) |) / I (+) Equation (1) where I (+) = forward current at voltage 15V I (-) = current at voltage 15V The current in the opposite direction, that is, the value 1 indicates complete symmetry,
The value decreases as the symmetry worsens. The partial pressure ratio of hydrogen was set to 0.1 when argon gas was set to 1.
There is an effect in the range of 01 to 0.5.

【0026】本発明により製造される非線形素子は、I
−V特性の急峻性が高く、順方向および逆方向の対称性
や素子耐圧の向上が図れ、しかもI−V特性の経時変化
が無く、温度特性に優れたものとなる。したがって、本
発明の非線形素子を用いて、例えば液晶表示装置を作製
する場合は、順方向および逆方向の対称性が良好である
ため、走査信号の正負選択電位によって液晶に印加され
る電圧の極性による差が無くなり、液晶の印加電圧の極
性差によって現れるフリッカーや液晶層への直流印加に
よる焼付けや残像現象の低減が図れ、低コストかつ高品
位高画質で、しかも信頼性の優れた表示装置が提供され
る。
The non-linear element manufactured according to the present invention has I
The steepness of the -V characteristic is high, the symmetry in the forward and reverse directions and the element breakdown voltage can be improved, and the IV characteristic does not change with time, and the temperature characteristic is excellent. Therefore, for example, when a liquid crystal display device is manufactured using the nonlinear element of the present invention, since the symmetry in the forward and reverse directions is good, the polarity of the voltage applied to the liquid crystal by the positive / negative selection potential of the scanning signal. This eliminates the difference due to the polarity of the applied voltage of the liquid crystal, and reduces the image sticking and the afterimage phenomenon due to the application of the direct current to the liquid crystal layer, resulting in a low cost, high quality, high image quality, and highly reliable display device. Provided.

【0027】なお、本発明の非線形素子の構成として
は、一対の電極の一方である第1電極を基板上に形成
し、この第1電極の上に積層して、または一部接した状
態で非線形抵抗層を形成する。また、この非線形抵抗層
の上に、一対の電極の他方である第2電極を積層し、ま
たは一部接した状態に形成するようにしてもよい。
In the configuration of the non-linear element of the present invention, a first electrode, which is one of a pair of electrodes, is formed on a substrate, and is laminated on the first electrode or in a state where the first electrode is partially in contact with the first electrode. A non-linear resistance layer is formed. Further, a second electrode which is the other of the pair of electrodes may be stacked on the non-linear resistance layer, or may be formed so as to be in partial contact therewith.

【0028】次に、本発明の具体的な実施例を説明す
る。
Next, a specific embodiment of the present invention will be described.

【0029】(第1実施例)第1実施例として、本発明
の非線形素子を用いたホワイトテーラ型ゲストホスト液
晶表示装置について説明する。
(First Embodiment) As a first embodiment, a white tailor type guest-host liquid crystal display device using the nonlinear element of the present invention will be described.

【0030】図2(a)は、本実施例に係る非線形素子
を備える非線形素子の素子側基板の1画素分を示す平面
図であり、図2(b)は図2(a)のA−A’線による
断面図を示す。また、図3は、反射型ホワイトテーラ型
ゲストホスト液晶表示装置の2画素分を示す斜視図であ
る。この液晶表示装置は、素子側基板27と対向側基板
29との間にホワイトテーラ型ゲストホスト液晶34が
挟まれた構成となっている。
FIG. 2A is a plan view showing one pixel of the element-side substrate of the nonlinear element having the nonlinear element according to the present embodiment, and FIG. 2B is a plan view of FIG. FIG. 4 shows a cross-sectional view taken along line A ′. FIG. 3 is a perspective view showing two pixels of a reflective white tailor type guest-host liquid crystal display device. This liquid crystal display device has a configuration in which a white tailor-type guest-host liquid crystal 34 is sandwiched between an element-side substrate 27 and an opposite-side substrate 29.

【0031】上記素子側基板27は、ガラス基板21上
に第1電極22aを一部とする走査電極22を有する。
この第1電極22aを一部とする走査電極22の上に
は、絶縁膜23が形成され、この絶縁膜23における第
1電極22aの上にはコンタクトホール23aが形成さ
れている。この絶縁膜23の上及びコンタクトホール2
3aの内部には非線形抵抗層24が形成されている。こ
の非線形抵抗層24は、不純物としてニッケルを含有す
る硫化亜鉛膜からなる。
The element-side substrate 27 has a scanning electrode 22 on the glass substrate 21 with the first electrode 22a as a part.
An insulating film 23 is formed on the scanning electrode 22 having the first electrode 22a as a part, and a contact hole 23a is formed on the first electrode 22a in the insulating film 23. On the insulating film 23 and the contact hole 2
A non-linear resistance layer 24 is formed inside 3a. This nonlinear resistance layer 24 is made of a zinc sulfide film containing nickel as an impurity.

【0032】上記非線形抵抗層24の上には画素電極2
5が形成されている。画素電極25のコンタクトホール
23a近傍部分は第2電極25aを構成し、非線形抵抗
層24を間に挟んで対向する第2電極25aと第1電極
22aとで本実施例の非線形素子26が構成される。
The pixel electrode 2 is formed on the nonlinear resistance layer 24.
5 are formed. A portion of the pixel electrode 25 near the contact hole 23a forms a second electrode 25a, and the second electrode 25a and the first electrode 22a opposed to each other with the non-linear resistance layer 24 interposed therebetween constitute the non-linear element 26 of this embodiment. You.

【0033】一方の対向側基板29は、ガラス基板28
上にITO(indium-tin-oxide)からなる対向電極30
が形成されている。この対向電極30は、前記画素電極
25と対向配設される。
One of the opposing substrates 29 is a glass substrate 28.
On the counter electrode 30 made of ITO (indium-tin-oxide)
Are formed. The counter electrode 30 is provided to face the pixel electrode 25.

【0034】次に、本実施例に係る非線形素子の製造方
法を、かかる構成の液晶表示装置の製造工程の一部とし
て説明する。まず、素子側基板27について述べる。
Next, a method of manufacturing the nonlinear element according to the present embodiment will be described as a part of the manufacturing process of the liquid crystal display device having such a configuration. First, the element-side substrate 27 will be described.

【0035】ガラス基板21上にTaをスパッタにより
200nmの厚さに成膜した後、所定のパターニングを
行い、走査電極22と第1電極22aとする。
After a Ta film is formed to a thickness of 200 nm on the glass substrate 21 by sputtering, predetermined patterning is performed to form a scanning electrode 22 and a first electrode 22a.

【0036】次に、絶縁膜23の形成を行う。本実施例
では、絶縁膜として有機感光性樹脂を用いた。感光性樹
脂を用いると、パターニング工程が簡略化できるという
利点がある。絶縁膜23は、例えばスピンコート法によ
って感光性樹脂を約1.4μmの厚さに塗布した後、露
光現像工程を通すことにより、非線形抵抗層24と画素
電極25とを接続するためのコンタクトホール23aを
設けた状態に形成した。その後、フォトプロセスにより
絶縁膜23の表面に凹凸をつける。
Next, an insulating film 23 is formed. In this example, an organic photosensitive resin was used as the insulating film. Use of a photosensitive resin has an advantage that the patterning process can be simplified. The insulating film 23 is formed, for example, by applying a photosensitive resin to a thickness of about 1.4 μm by a spin coating method, and then, through an exposure and development step, a contact hole for connecting the non-linear resistance layer 24 and the pixel electrode 25. 23a was formed. After that, the surface of the insulating film 23 is made uneven by a photo process.

【0037】次に、スパッタリング法により非線形抵抗
層24の形成を行う。スパッタリング方法としては、ニ
ッケルを混合した硫化亜鉛の焼成ターゲットに用い、ス
パッタガスとしてアルゴンガスと水素ガスとを使用し
た。また、アルゴンガスを50sccmとし、水素ガス
を5sccmとした流量で、それぞれチャンバーに導入
して、スパッタリングを行い、絶縁膜23の上にニッケ
ルを含んだ硫化亜鉛膜からなる非線形抵抗層24を80
nmの厚さに成膜した。非線形抵抗層24を、ニッケル
を混合した硫化亜鉛膜で形成すると、ニッケルの混合量
に応じてI−V特性の急峻性を保った状態で素子を流れ
る電流を制御することができ、表示媒体の特性に応じた
素子設計が可能である。この非線形抵抗層24につい
て、フレームレス原子吸光法による分析にてニッケルの
定量を行うと、硫化亜鉛膜中のニッケルの量は、0.4
wt%であった。
Next, the non-linear resistance layer 24 is formed by a sputtering method. As a sputtering method, a firing target of zinc sulfide mixed with nickel was used, and argon gas and hydrogen gas were used as sputtering gases. In addition, argon gas was set to 50 sccm, and hydrogen gas was set to 5 sccm at a flow rate of 5 sccm, and the non-linear resistance layer 24 made of a zinc sulfide film containing nickel was formed on the insulating film 23 by sputtering.
The film was formed to a thickness of nm. When the nonlinear resistance layer 24 is formed of a zinc sulfide film mixed with nickel, it is possible to control the current flowing through the element while maintaining the steepness of the IV characteristics in accordance with the mixed amount of nickel. Element design according to characteristics is possible. When the amount of nickel in the non-linear resistance layer 24 is determined by analysis by the flameless atomic absorption method, the amount of nickel in the zinc sulfide film is 0.4%.
wt%.

【0038】ここでは、アルゴンガスと水素ガスとを別
々にチャンバーに導入したが、予めアルゴンガスと水素
ガスとを混合したガスを用意し、チャンバーに導入して
もかまわない。また、不活性ガスとしてアルゴンガスを
用いたが、へリウム、ネオン、キセノン等の他種類の不
活性ガスを用いても同じ効果が得られる。
Although the argon gas and the hydrogen gas are separately introduced into the chamber here, a gas in which an argon gas and a hydrogen gas are mixed in advance may be prepared and introduced into the chamber. Although argon gas is used as the inert gas, the same effect can be obtained by using other types of inert gas such as helium, neon, and xenon.

【0039】次に、第2電極を兼ねる画素電極25を形
成する。この第2電極を兼ねる画素電極25の形成は、
たとえばアルミニウムを約200nmの厚みにスパッタ
によって成膜し、所定の形状にパターンニングすること
により行った。
Next, a pixel electrode 25 also serving as a second electrode is formed. The formation of the pixel electrode 25 also serving as the second electrode
For example, this was performed by forming a film of aluminum to a thickness of about 200 nm by sputtering and patterning it into a predetermined shape.

【0040】続いて、対向側基板の作製手順について説
明する。ガラス基板28上にITO膜を約200nmス
パッタにより成膜した。その後、フォト工程を施し、臭
化水素酸によってエッチングした後、レジスト剥離を行
い、パターニングすることによりストライプ状の対向電
極30を形成した。
Next, the procedure for manufacturing the opposing substrate will be described. An ITO film was formed on the glass substrate 28 by about 200 nm sputtering. After that, a photo process was performed, and after etching with hydrobromic acid, the resist was stripped and patterned to form a stripe-shaped counter electrode 30.

【0041】次に、以上の工程で作製した素子側基板2
7と対向側基板29とに対し、素子や電極が形成されて
いる側の表面に配向膜33を塗布した後、2枚の基板2
7、29を配向膜33が内側になるように貼り合わせ
た。
Next, the element-side substrate 2 manufactured in the above steps
After applying an alignment film 33 to the surface on the side on which elements and electrodes are formed, the two substrates 2 and 7
7 and 29 were bonded so that the alignment film 33 was on the inside.

【0042】次に、両基板27、29の間に、ホワイト
テーラ型ゲストホスト液晶34を注入し、注入口の封止
を行うことにより、液晶表示装置が完成する。
Next, a liquid crystal display device is completed by injecting a white tailor type guest host liquid crystal 34 between the substrates 27 and 29 and sealing the injection port.

【0043】以上のようにして作製した液晶表示装置
は、良好な液晶駆動電圧に対する反射特性(V−R特
性)を示し、長期エージングに対してもV−R特性の変
化が無く、また温度特性に対しても良好な表示品位が得
られる事が確認できた。
The liquid crystal display device manufactured as described above exhibits good reflection characteristics (VR characteristics) with respect to the liquid crystal driving voltage, has no change in VR characteristics even after long-term aging, and has a temperature characteristic. , It was confirmed that good display quality was obtained.

【0044】(第2実施例)第2実施例として、透過型
液晶表示装置について述べる。
(Second Embodiment) As a second embodiment, a transmission type liquid crystal display device will be described.

【0045】図4(a)は素子側基板の1画素部の平面
図を示し、図4(b)は図4(a)のB−B’部による
断面図を示す。この液晶表示装置は、以下のようにして
作製される。
FIG. 4A is a plan view of one pixel portion of the element-side substrate, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line BB 'of FIG. 4A. This liquid crystal display device is manufactured as follows.

【0046】まず、ガラス基板41上に、たとえばスパ
ッタによりTaを約300nmの膜厚に成膜した後、所
定のパターニングを行い第1電極42aとする。
First, after a Ta film is formed to a thickness of about 300 nm on the glass substrate 41 by, for example, sputtering, predetermined patterning is performed to form a first electrode 42a.

【0047】次に、非線形抵抗層44を、第1実施例と
同様のスパッタリング条件により成膜する。
Next, a non-linear resistance layer 44 is formed under the same sputtering conditions as in the first embodiment.

【0048】次に、コンタクトホール43aを設けた絶
縁膜43を、たとえば500nmの膜厚に形成する。絶
縁膜43の形成方法は第1実施例と同様に行う。
Next, an insulating film 43 provided with a contact hole 43a is formed to a thickness of, for example, 500 nm. The method for forming the insulating film 43 is performed in the same manner as in the first embodiment.

【0049】次に、第2電極46を形成する。この第2
電極46の形成は、たとえばCr膜を厚み200nmに
スパッタにより形成した後、そのCr膜を所定の形状に
パターニングして行う。
Next, a second electrode 46 is formed. This second
The electrode 46 is formed by, for example, forming a Cr film to a thickness of 200 nm by sputtering and then patterning the Cr film into a predetermined shape.

【0050】次に、画素電極45を形成する。この画素
電極45の形成は、たとえばITO膜をスパッタにより
形成し、ITO膜の一部が第2電極46と接するように
所定の形状にパターニングを行う。これにより、素子側
基板が完成する。
Next, a pixel electrode 45 is formed. The pixel electrode 45 is formed by, for example, forming an ITO film by sputtering and patterning the ITO film into a predetermined shape so that a part of the ITO film is in contact with the second electrode 46. Thus, the element-side substrate is completed.

【0051】次に、第1実施例に従って対向側基板を形
成し、素子側基板と対向側基板に対し、素子や電極が形
成されている側の表面に配向膜(図示せず)を塗布した
後、その配向膜に配向処理を行い、両基板を貼り合わせ
る。その後、両基板の間に液晶を注入した後、注入口の
封止し、本実施例の液晶表示装置の作製が完了する。本
実施例で作製した液晶表示装置は、液晶駆動電圧に対す
る良好な透過特性(V−T特性)を示し、長期エージン
に対してもV−T特性の変化が無く、また温度特性に
対しても良好な表示品位が得られることが確認できた。
Next, an opposing substrate was formed in accordance with the first embodiment, and an alignment film (not shown) was applied to the element-side substrate and the opposing substrate on the surface on which the elements and electrodes were formed. After that, the alignment film is subjected to an alignment treatment, and both substrates are bonded to each other. Then, after injecting liquid crystal between both substrates, the injection port is sealed, and the fabrication of the liquid crystal display device of this embodiment is completed. The liquid crystal display device manufactured in this example shows good transmission characteristics ( VT characteristics) with respect to the liquid crystal driving voltage,
No change in the V-T characteristics against grayed, also it was confirmed that excellent display quality can be obtained with respect to temperature characteristics.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明による場合
には、硫化亜鉛を主成分とする非線形抵抗層を、スパッ
タガスとして不活性ガスと水素ガスとを用いたスパッタ
リング法によって形成するため、I−V特性の急峻性が
高く、また順方向および逆方向でのI−V特性の対称性
および素子耐圧を向上でき、しかもI−V特性の経時変
化が無く、温度特性に優れた非線形素子を製造できる。
また、本発明により製造した非線形素子を用いた液晶表
示装置は、低コストでしかも信頼性に優れたものとな
る。
As described above in detail, in the case of the present invention, the nonlinear resistance layer containing zinc sulfide as a main component is formed by a sputtering method using an inert gas and a hydrogen gas as a sputtering gas. , The steepness of the IV characteristics is high, the symmetry of the IV characteristics in the forward and reverse directions and the element withstand voltage can be improved, and there is no change with time in the IV characteristics, and the nonlinear characteristics are excellent in temperature characteristics. Devices can be manufactured.
Further, the liquid crystal display device using the non-linear element manufactured according to the present invention is low in cost and excellent in reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)は本発明の非線形素子のI−V特性と従
来の非線形素子のI−V特性とを示す図、(b)は本発
明の非線形素子の電流の温度特性と従来の非線形素子の
電流の温度特性とを示す図、(c)は本発明においてI
−V特性の対称性に効果のある水素の分圧比の範囲につ
きI−V特性の対称性との間での関係を示す図である。
1A is a diagram showing an IV characteristic of a non-linear element of the present invention and an IV characteristic of a conventional non-linear element, and FIG. 1B is a diagram showing a temperature characteristic of a current of the non-linear element of the present invention and a conventional non-linear element. FIG. 3C is a diagram showing the temperature characteristics of the current of the nonlinear element, and FIG.
It is a figure which shows the relationship between the range of the partial pressure ratio of hydrogen which has an effect on the symmetry of a -V characteristic, and the symmetry of an IV characteristic.

【図2】(a)は第1実施例における液晶表示装置の素
子側基板の1画素の一部を示す平面図であり、(b)は
(a)のA−A’線による断面図である。
FIG. 2A is a plan view illustrating a part of one pixel of an element-side substrate of the liquid crystal display device according to the first embodiment, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. is there.

【図3】第1実施例における液晶表示装置の数画素分を
示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view illustrating several pixels of the liquid crystal display device according to the first embodiment.

【図4】(a)は第2実施例における液晶表示装置の素
子側基板の1画素の一部を示す平面図であり、(b)は
(a)のB−B’線による断面図である。
FIG. 4A is a plan view illustrating a part of one pixel of an element-side substrate of a liquid crystal display device according to a second embodiment, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. is there.

【図5】従来の非線形素子においてI−V特性がシフト
する場合の説明に用いた印加波形例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an applied waveform used for explaining a case where an IV characteristic shifts in a conventional nonlinear element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21、41、基板 22a、42a、第1電極 24、44 非線形抵抗層 23、43 層間絶縁膜 25a、46 第2電極 22、42 走査電極 25、45 画素電極 27 素子側基板 29 対向側基板 33 配向膜 34 ホワイトテーラ型ゲストホスト液晶 101 本発明の非線形素子の電流温度特性 102 従来の非線形素子の電流温度特性 21, 41, substrate 22a, 42a, first electrode 24, 44 non-linear resistance layer 23, 43 interlayer insulating film 25a, 46 second electrode 22, 42 scanning electrode 25, 45 pixel electrode 27 element side substrate 29 opposing side substrate 33 orientation Film 34 White tailor type guest-host liquid crystal 101 Current temperature characteristic of nonlinear element of the present invention 102 Current temperature characteristic of conventional nonlinear element

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/363 G02F 1/1365 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/363 G02F 1/1365

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一対の電極の間に設けられる非線形抵抗
層を、不活性ガスを1とした場合における水素ガスの分
圧比を0.01から0.5の範囲としたスパッタガスを
用いたスパッタリング法により形成する非線形素子の製
造方法。
1. A non-linear resistance layer provided between a pair of electrodes is divided by an amount of hydrogen gas when an inert gas is set to 1.
Method of manufacturing a nonlinear element is formed by a sputtering method using <br/> the Supattaga scan which ranged from 0.01 to 0.5 ratio.
【請求項2】 一対の電極の間に設けられる非線形抵抗
層を、硫化亜鉛からなる焼成ターゲットを用いて、スパ
ッタガスとして不活性ガスと水素ガスとを用いたスパッ
タリング法により形成する非線形素子の製造方法。
2. A non-linear resistance provided between a pair of electrodes.
The layer is heated using a firing target consisting of zinc sulfide.
Sputter gas using an inert gas and hydrogen gas
A method for manufacturing a non-linear element formed by a tarling method.
【請求項3】 一対の電極の間に設けられる非線形抵抗
層を、硫化亜鉛および不純物からなる焼成ターゲットを
用いて、スパッタガスとして不活性ガスと水素ガスとを
用いたスパッタリング法により形成する非線形素子の製
造方法。
3. A nonlinear resistance provided between a pair of electrodes.
Layer with a firing target consisting of zinc sulfide and impurities.
Using an inert gas and a hydrogen gas as a sputtering gas.
Of nonlinear elements formed by the used sputtering method
Construction method.
【請求項4】 前記一対の電極の一方である第1電極を
基板上に形成し、該第1電極の上に積層し、または一部
接して非線形抵抗層を形成し、該一対の電極の他方であ
る第2電極を該非線形抵抗層上に積層し、または一部接
して形成する請求項1乃至のいずれか一つに記載の非
線形素子の製造方法。
4. A method according to claim 1 , wherein a first electrode, which is one of said pair of electrodes, is formed on a substrate, laminated on said first electrode, or partially contacted to form a non-linear resistance layer. method of manufacturing a nonlinear element according to any one of claims 1 to 3 and the second electrode are laminated in the nonlinear resistor layer, or formed in contact part which is the other.
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