JP3194274B2 - Method for manufacturing active matrix type liquid crystal display device - Google Patents

Method for manufacturing active matrix type liquid crystal display device

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JP3194274B2
JP3194274B2 JP8376091A JP8376091A JP3194274B2 JP 3194274 B2 JP3194274 B2 JP 3194274B2 JP 8376091 A JP8376091 A JP 8376091A JP 8376091 A JP8376091 A JP 8376091A JP 3194274 B2 JP3194274 B2 JP 3194274B2
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forming
insulating film
mim
etching
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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MIM液晶表示装置の、
特にMIM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 an MIM liquid crystal display device.
In particular, it relates to a method for manufacturing an MIM element.

【0002】[0002]

【従来の技術】これまでMIM素子を用いたMIM液晶
表示装置は、 MIM素子とその駆動部液晶の靜電容量比が小さい MIM素子のI−V特性の非直線性が悪い MIM素子のリーク電流が大きい MIM素子のI−V特性の極性差が大きい という課題を有していたため、TFT素子を用いたTF
T液晶表示装置に比較して表示コントラストやその温度
特性が劣る、高精細表示や画素の分割冗長ができない、
表示の残像等の問題があった。しかし最近 以下に示す
ようにMIM素子に関する研究開発が進み、これらの課
題が解決されつつある。
2. Description of the Related Art Heretofore, an MIM liquid crystal display device using an MIM element has a small capacitance ratio between the MIM element and its driving liquid crystal. The non-linearity of the IV characteristic of the MIM element is poor. Large MIM element has a problem that the polarity difference of the IV characteristic is large.
Display contrast and its temperature characteristics are inferior to T liquid crystal display devices, high-definition display and pixel division redundancy cannot be performed,
There were problems such as afterimages on the display. However, recently, as shown below, research and development on MIM elements have progressed, and these problems are being solved.

【0003】 MIM素子絶縁膜にNをドープし素子静電容量、I−
V特性の非直線性、リーク電流を改善する MIM素子をラテラル構造にし素子静電容量、I−V
特性の非直線性、リーク電流を改善する MIM素子をシリアル構造にしI−V特性の極性差を
改善する 従来のNドープMIM素子の製造方法は、例えば基板上
にTaO X またはTaO X Y からなる下地絶縁膜を形成
する第1の工程と、前記下地絶縁膜上にN 2 を含む雰囲
気中でTaをリアクティブスパッタする第2の工程と、
第2の工程で形成した膜をCF 4 とO2を含む雰囲気中で
ケミカルドライエッチし下電極にパターニングする第3
の工程と、前記下電極を陽極酸化し素子絶縁膜を形成す
る第4の工程と、前記素子絶縁膜上に導電性膜を形成す
る第5の工程と、前記導電性膜を上電極にエッチパター
ニングする第6の工程を有していた。
[0003] The MIM element insulating film is doped with N, and the element capacitance, I−
Improves nonlinearity of V characteristic and leakage current MIM element has lateral structure and element capacitance, IV
Nonlinearity characteristics, the conventional method of manufacturing a N-doped MIM element to improve the polarity difference with the I-V characteristic of the MIM element of improving the leakage current to the serial structure, for example, from TaO X or TaO X N Y on the substrate A first step of forming a base insulating film, and a second step of reactively sputtering Ta on the base insulating film in an atmosphere containing N 2 .
A third step in which the film formed in the second step is chemically dry-etched in an atmosphere containing CF 4 and O 2 and patterned into a lower electrode;
A fourth step of forming an element insulating film by anodizing the lower electrode, a fifth step of forming a conductive film on the element insulating film, and etching the conductive film on an upper electrode. It had a sixth step of patterning.

【0004】また従来のラテラルMIM素子の製造方法
、例えば基板上にTaO X にまたはTaO X Y からな
る下地絶縁膜を形成する第1の工程と、前記下地絶縁膜
上にTaを形成する第2の工程と、第2の工程で形成し
た膜をCF 4 とO 2 を含む雰囲気中でケミカルドライエッ
チし下電極にパターニングする第3の工程と、前記下電
極を陽極酸化しバリア絶縁膜を形成する第4の工程と、
前記バリア絶縁膜の一部をCF 4 とO 2 を含む雰囲気中で
ケミカルドライエッチング除去する第5の工程と、前記
バリア絶縁膜をエッチング除去した部分を再び陽極酸化
し素子絶縁膜を形成する第6工程と、前記第6の工程の
素子絶縁膜上に導電性膜を形成する第7の工程と、前記
導電性膜を上電極にエッチパターニングしMIM素子を
形成する第8の工程を有していた。
In a conventional method for manufacturing a lateral MIM element, a first step of forming a base insulating film made of , for example , TaO X or TaO X N Y on a substrate, and forming Ta on the base insulating film. A second step, a third step of subjecting the film formed in the second step to chemical dry etching in an atmosphere containing CF 4 and O 2 and patterning the lower electrode, and anodizing the lower electrode to form a barrier insulating film A fourth step of forming
A fifth step of chemically dry-etching and removing a part of the barrier insulating film in an atmosphere containing CF 4 and O 2 , and a second step of forming an element insulating film by anodizing the etched portion of the barrier insulating film again. Six steps, a seventh step of forming a conductive film on the element insulating film of the sixth step, and an eighth step of etching and patterning the conductive film on an upper electrode to form a MIM element I was

【0005】更に従来のシリアルMIM素子の製造方法
、例えば基板上にTaO X またはTaO X Y からなる
下地絶縁膜を形成する第1の工程と、前記下地絶縁膜上
にTaを形成する第2の工程と、第2の工程で形成した
膜をCF 4 とO 2 を含む雰囲気中でケミカルドライエッチ
ングし下電極にパターニングする第3の工程と、前記下
電極を陽極酸化し素子絶縁膜を形成する第4工程と、前
記第4の工程の素子絶縁膜上に導電性膜を形成する第5
の工程と、前記導電性膜を上電極にエッチパターニング
しMIM素子を形成する第6の工程と、前記素子絶縁膜
の一部及びその下の下電極をCF 4 とO 2 を含む雰囲気中
でケミカルドライエッチし除去、分離する第7の工程を
有していた。
[0005] method of manufacturing a conventional serial MIM element, for example a forming a first step of forming an underlying insulating film formed of TaO X or TaO X N Y on the substrate, a Ta on the underlying insulating film Step 2, a third step in which the film formed in the second step is chemically dry-etched in an atmosphere containing CF 4 and O 2 and patterned into a lower electrode, and the lower electrode is anodized to form an element insulating film. A fourth step of forming, and a fifth step of forming a conductive film on the element insulating film of the fourth step.
A sixth step of forming an MIM element by etching and patterning the conductive film on an upper electrode, and forming a part of the element insulating film and a lower electrode thereunder in an atmosphere containing CF 4 and O 2. There was a seventh step of chemical dry etching, removal and separation.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし前述の従来技術
では以下の課題を有する。
However, the above-mentioned prior art has the following problems.

【0007】NドープされたTaをCF 4 とO 2 を含む
雰囲気中でケミカルドライエッチングするとエッチン
グ中に基板上に無数の白い微粉が発生しTa残りや上
電極切れになりやすい。これはTa膜がエッチングされ
る際にTa膜中のNがエッチングガスのO 2 と反応し硝
酸イオンに変化、このイオンがTaのエッチング生成
物であり比較的蒸気圧が高く排気され易いTAF 5 を蒸
気圧の低いTaO 2 Fへ変えてしまったため生ずる現象
である。
When N-doped Ta is chemically dry-etched in an atmosphere containing CF 4 and O 2 , countless white fine powder is generated on the substrate during the etching, so that Ta remains and the upper electrode tends to be cut. This is because when the Ta film is etched, N in the Ta film reacts with O 2 of the etching gas and changes to nitrate ions, which are etching products of Ta and have a relatively high vapor pressure. This is a phenomenon caused by changing TAF 5 which is easily evacuated to TaO 2 F having a low vapor pressure.

【0008】Ta、TaO X やTaO X Y をCF 4 とO
2 を含む雰囲気中でケミカルドライエッチングすると
エッチング中に非常に微細なエッチング生成物が基板上
に再デポする。従来のラテラルMIM素子やシリアルM
IM素子の製造工程にはこのドライエッチングの工程が
多く、再デポの影響によるリーク電流の増大が無視でき
ない。更にドライエッチングは工程のスループットが悪
く、コストの増大につながっている。
[0008] Ta, TaO X or TaO X NY is converted to CF 4 and O
When chemical dry etching in an atmosphere containing 2,
During etching, very fine etching products redeposit on the substrate. Conventional lateral MIM element or serial M
Many dry etching steps are performed in the manufacturing process of the IM device, and an increase in leak current due to the influence of re-deposition cannot be ignored. Further, dry etching has a low process throughput, leading to an increase in cost.

【0009】従来のラテラルMIM素子やシリアルM
IM素子は通常のMIM素子より製造工程が多く、製造
コストを増大させている。
Conventional lateral MIM elements and serial M
The IM device requires more manufacturing steps than a normal MIM device, which increases the manufacturing cost.

【0010】そこで本発明はこれらの課題を解決するも
のであって、その目的とするところは高製造歩留まり、
低コストの高画質MIM表示体を得ることにある。
Therefore, the present invention solves these problems, and aims at high production yield.
An object of the present invention is to obtain a low-cost high-quality MIM display.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明のアクティブマト
リックス型液晶表示装置の製造方法は、一対の基板間に
液晶が挟持されてなり、前記一対の基板の少なくとも一
方の基板上に設けられた複数の信号線と、前記信号線に
接続されたMIM非線形抵抗素子と、前記MIM非線形
抵抗素子が接続された画素電極とを有するアクティブマ
トリックス型液晶表示装置の製造方法において、前記一
方の基板上に下地絶縁膜を形成する第1の工程と、前記
下地絶縁膜上に成膜方向にエッチングレートが大きくな
る傾斜膜を形成するよう膜質を制御して膜を2層以上積
層形成する第2の工程と、前記第2の工程で形成した膜
を弗酸と硝酸を含むエッチャントで湿式エッチングし下
電極となるようにパターニングする第3の工程と、前記
下電極を陽極酸化し素子絶縁膜を形成する第4の工程
と、前記素子絶縁膜上に導電膜を形成する第5の工程
と、前記導電性膜を上電極となるようにエッチングパタ
ーニングしMIM素子を形成する第6の工程とを有する
ことを特徴とする。
According to a method of manufacturing an active matrix liquid crystal display device of the present invention, a liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates, and a plurality of substrates are provided on at least one of the pair of substrates. In the method for manufacturing an active matrix type liquid crystal display device having a signal line, a MIM nonlinear resistance element connected to the signal line, and a pixel electrode connected to the MIM nonlinear resistance element, an underlayer is formed on the one substrate. A first step of forming an insulating film; and an etching rate increasing in a film forming direction on the base insulating film.
A second step of forming two or more layers by controlling the film quality so as to form a gradient film, and wet etching the film formed in the second step with an etchant containing hydrofluoric acid and nitric acid to form a lower electrode. a third step of patterning so, a fourth step of forming an anodic oxidation device insulating layer of the lower electrode, and a fifth step of forming a conductive film on the device insulating layer, the conductive And forming a MIM element by etching and patterning the conductive film to become an upper electrode.

【0012】また、本発明の他のアクティブマトリック
ス型液晶表示装置の製造方法は、一対の基板間に液晶が
挟持されてなり、前記一対の基板の少なくとも一方の基
板上に設けられた複数の信号線と、前記信号線に接続さ
れたMIM非線形抵抗素子と、前記MIM非線形抵抗素
子が接続された画素電極とを有するアクティブマトリッ
クス型液晶表示装置の製造方法において、前記一方の基
板上に下地絶縁膜を形成する第1の工程と、前記下地絶
縁膜上に成膜方向にエッチングレートが大きくなる傾斜
膜を形成するよう膜質を制御して膜を2層以上積層形成
する第2の工程と、前記第2の工程で形成した膜を弗酸
と硝酸を含むエッチャントで湿式エッチングし下電極と
なるようにパターニングする第3の工程と、前記下電極
を陽極酸化しバリア絶縁膜を形成する第4の工程と、前
記バリア絶縁膜の一部を弗酸と塩酸とを含むエッチャン
トでエッチング除去する第5の工程と、エッチング除去
した部分を再び陽極酸化し素子絶縁膜を形成する第6の
工程と、前記第6の工程の素子絶縁膜上に導電膜を形
成する第7の工程と、前記導電性膜を上電極となるよう
にエッチングパターニングしMIM素子を形成する第8
の工程とを有することを特徴とする。
According to another method of manufacturing an active matrix liquid crystal display device of the present invention, a liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates, and a plurality of signals provided on at least one of the pair of substrates. A method of manufacturing an active matrix liquid crystal display device having a line, a MIM nonlinear resistance element connected to the signal line, and a pixel electrode connected to the MIM nonlinear resistance element, wherein a base insulating film is formed on the one substrate. A first step of forming a film, and a gradient in which an etching rate is increased in a film forming direction on the base insulating film.
A second step of forming two or more layers of films by controlling the film quality to form a film, and wet etching the film formed in the second step with an etchant containing hydrofluoric acid and nitric acid to form a lower electrode. A fourth step of anodizing the lower electrode to form a barrier insulating film, and a fifth step of etching and removing a part of the barrier insulating film with an etchant containing hydrofluoric acid and hydrochloric acid. and step, a seventh step of forming a sixth step of forming a part that is etched away again anodized element insulating film, a conductive film to the sixth step of the element insulating film, the conductive Eighth to form an MIM element by etching and patterning the conductive film to become the upper electrode
And a step of:

【0013】また、本発明の更に他のアクティブマトリ
ックス型液晶表示装置の製造方法は、一対の基板間に液
晶が挟持されてなり、前記一対の基板の少なくとも一方
の基板上に設けられた複数の信号線と、前記信号線に接
続されたMIM非線形抵抗素子と、前記MIM非線形抵
抗素子が接続された画素電極とを有するアクティブマト
リックス型液晶表示装置の製造方法において、前記一方
の基板上に下地絶縁膜を形成する第1の工程と、前記下
地絶縁膜上に成膜方向にエッチングレートが大きくなる
傾斜膜を形成するよう膜質を制御して膜を2層以上積層
形成する第2の工程と、前記第2の工程で形成した膜を
弗酸と硝酸を含むエッチャントで湿式エッチングし下電
極となるようにパターニングする第3の工程と、前記下
電極を陽極酸化し素子絶縁膜を形成する第4の工程と、
前記第4の工程の素子絶縁膜上に導電膜を形成する第
5の工程と、前記導電性膜を上電極となるようにエッチ
ングパターニングしMIM素子を形成する第6の工程
と、前記素子絶縁膜の一部を弗酸と塩酸を含むエッチャ
ントでエッチング除去する第7の工程と、前記素子絶縁
膜の除去部を再び弗酸と硝酸を含むエッチャントでエッ
チングし分離する第8の工程とを有することを特徴とす
る。
According to still another method of manufacturing an active matrix type liquid crystal display device of the present invention, a liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates, and a plurality of substrates are provided on at least one of the pair of substrates. In a method for manufacturing an active matrix liquid crystal display device having a signal line, a MIM nonlinear resistance element connected to the signal line, and a pixel electrode connected to the MIM nonlinear resistance element, a base insulating layer may be formed on the one substrate. A first step of forming a film, and an etching rate increases in a film forming direction on the base insulating film.
A second step in which two or more layers are formed by controlling the film quality so as to form a gradient film, and the film formed in the second step is wet-etched with an etchant containing hydrofluoric acid and nitric acid to form a lower electrode A third step of patterning as described above, a fourth step of forming an element insulating film by anodizing the lower electrode,
A fifth step of forming a conductive film on the device insulating layer of the fourth step, a sixth step of forming an etch patterning MIM element such that the upper electrode the conductive film, the device A seventh step of etching and removing a part of the insulating film with an etchant containing hydrofluoric acid and hydrochloric acid, and an eighth step of etching and separating the removed portion of the element insulating film again with an etchant containing hydrofluoric acid and nitric acid. It is characterized by having.

【0014】[0014]

【0015】[0015]

【実施例】(実施例1) 本発明のMIM素子基板の第1の製造工程を図1を用い
て説明する。図1(a)は加工工程を示すフローチャー
トであり図1(b)から(g)はフローチャートに対
応したMIM素子の断面図を示している。Baホウケイ
酸ガラス基板1上にTaO X を500オングストロー
ム、スパッタし下地絶縁膜2とした。スパッタ装置は
徳田製作所製50Bを用いTaをAr−15%N 2
2 の混合スパッタガス中でDC成膜した。スパッタガ
スのそれぞれの分圧は0.3Paであった。下地絶縁膜
成膜後、スパッタプラズマを止めないで徐々にO 2 分圧
を下げていき0とした。この時減少したO 2 分圧の量だ
けAr−15%N 2 を導入、トータルのガス圧は0.
6Paのままとした。この時のAr−15%N 2 ガス流
量は20SCCMでありこの条件で2000オングス
トローム成膜し図1(c)3−1とした。再びスパッタ
プラズマを止めないでガス圧は0.6Paのまま、オリ
フィスを制御しながらAr−15%N 2 流量を60SC
CMに増加させた。この条件で1000オングストロー
ム積層し図1(c)3−2とした。次に東京応化製OF
PR800を1.4ミクロン塗布し摂氏90度で20分
べーク後露光現像し所定のレジストパターンを得た。摂
氏120度、30分のポストベーク後40%濃度の弗酸
と硝酸と水を体積比1:8:5の割合で混合した摂氏2
0度のエッチャント中に浸せき、N−Ta膜をエッチパ
ターニングし下電極3(3−1、3−2)を形成した。
エッチング時間は1分でありレジストの剥離は無かっ
た。次に東京応化製ST−10でレジストを剥離し0.
1%のクエン酸水溶液中で陽極酸化し600オングスト
ロームの素子絶縁膜4(4−1、4−2)を形成した。
陽極酸化電圧は33Vであった。続いてアネルバ製のI
LC−705にてCrを30オングストロームDCスパ
ッタ成膜し、スパッタプラズマを止めず連続してITO
を500オングストローム成膜し図1(f)5とした。
再び下電極のパターニングと同様の方法で所定のレジス
トを形成し硝酸と塩酸の混酸水溶液でITO膜をエッチ
ング、続いてITO膜下にあるCr膜を硝酸第2セリ
ウムアンモン水溶液にてエッチングして上電極5を形成
、MIM素子と画素電極を同時に形成した。MIM素
子の大きさは4ミクロン*4ミクロンであった。
(Example 1) A first manufacturing process of an MIM element substrate according to the present invention will be described with reference to FIG.
Will be explained . 1 (a) is a flowchart showing the processing steps, (g) from FIG. 1 (b) shows a cross-sectional view of the MIM element corresponding to the flowcharts. TaO X was sputtered on the Ba borosilicate glass substrate 1 at 500 Å to form a base insulating film 2. As a sputtering apparatus, 50B manufactured by Tokuda Seisakusho was used , and a DC film was formed of Ta in a mixed sputtering gas of Ar-15% N 2 and O 2 . The partial pressure of each of the sputtering gases was 0.3 Pa. After the formation of the base insulating film, the O 2 partial pressure was gradually reduced to 0 without stopping the sputter plasma. At this time, Ar-15% N 2 was introduced in an amount corresponding to the reduced O 2 partial pressure, and the total gas pressure became 0.1%.
It was kept at 6 Pa. Ar-15% N 2 gas flow rate at this time was 20 SCCM, and a 2000 Å deposited view 1 (c) 3-1 in this condition. Without stopping the sputter plasma again, keeping the gas pressure at 0.6 Pa, while controlling the orifice, the Ar-15% N 2 flow rate was increased to 60 SC.
Increased to CM. Under these conditions, 1000 angstroms were laminated to form FIG. 1 (c) 3-2. Next, Tokyo Oka's OF
PR800 was coated at 1.4 microns, baked at 90 degrees Celsius for 20 minutes, and exposed and developed to obtain a predetermined resist pattern. After post-baking at 120 degrees Celsius for 30 minutes, hydrofluoric acid, nitric acid and water having a concentration of 40% were mixed at a volume ratio of 1: 8: 5 degrees Celsius 2.
It was immersed in a 0 degree etchant, and the N-Ta film was etched and patterned to form lower electrodes 3 (3-1, 3-2).
The etching time was 1 minute and there was no peeling of the resist. Next, the resist was peeled off using ST-10 manufactured by Tokyo Ohka.
Anodization was performed in a 1% aqueous citric acid solution to form a 600 Å element insulating film 4 (4-1, 4-2).
The anodizing voltage was 33V. Then, I made of Anelva
A 30 angstrom DC sputtered film of Cr was formed on the LC-705, and ITO was continuously formed without stopping the sputter plasma.
Was formed into a film having a thickness of 500 angstroms to obtain FIG.
A predetermined resist is formed again in the same manner as the patterning of the lower electrode, and the ITO film is etched with a mixed acid aqueous solution of nitric acid and hydrochloric acid. Subsequently, the Cr film under the ITO film is etched with a ceric ammonium nitrate aqueous solution. Form upper electrode 5
Then , the MIM element and the pixel electrode were simultaneously formed. The size of the MIM element was 4 microns * 4 microns.

【0016】このMIM素子基板と対向基板とを組立、
液晶封入後点灯テストしたところ30cm*35cmのMI
M素子基板内に欠陥は全く無かった。表示コントラスト
は常温で150:1以上、摂氏50度で100:1以上
あり良好であった。コントラストの良い理由は以下の通
りである。
Assembling the MIM element substrate and the counter substrate,
Lighting test after liquid crystal filling, MI of 30cm * 35cm
There was no defect in the M element substrate. The display contrast was 150: 1 or more at room temperature and 100: 1 or more at 50 degrees Celsius, which was good. The reason for the good contrast is as follows.

【0017】素子絶縁膜の大部分を占める領域4−2
には約20at%のNが含まれており絶縁膜の比誘電率及
び、素子の静電容量を下げている。
Region 4-2 occupying most of the element insulating film
Contains about 20 at% of N, which lowers the relative dielectric constant of the insulating film and the capacitance of the element.

【0018】素子絶縁膜4にはNが含まれているため
通常Taの陽極酸化膜に存在しているフリーなTaイオ
ンを固着し、リーク電流を改善した。
Since the element insulating film 4 contains N, free Ta ions which are usually present in the Ta anodic oxide film are fixed to improve the leak current.

【0019】下電極3−1は2から3at%のNを含ん
でいるため歪の少ないアルファTa構造になり比抵抗が
40マイクロオームセンチにまで下がっている。これに
よりMIM素子に印加される電圧が鈍らない。
Since the lower electrode 3-1 contains N of 2 to 3 at%, it has an alpha-Ta structure with less distortion, and the specific resistance is lowered to 40 micro ohm cm. Thereby, the voltage applied to the MIM element does not become dull.

【0020】又MIM表示体を分解、MIM素子基板を
観察したところ、従来ケミカルドライエッチしていた時
に問題となっていた反応成生物やそれに起因したTa残
りは全く無かった。更にSEMにより下電極3のテーパ
ー形状を観察したところ図1(d)に示すように3−2
はほぼ垂直であったが、3−1は約30度の緩やかなテ
ーパーとなっていた。3−1及び3−2の本実施例のエ
ッチャント(弗酸・硝酸の混酸)に対するエッチングレ
ートを調べたところ約2:1となっており、3−1がエ
ッチングされている際にその約2倍の速さで3−2が基
板と平行方向にエッチングされ、縮退するために3−1
がテーパーにエッチングされるのである。すなわち3−
1及び3−2のエッチングレート比を制御することによ
り3−1のエッチングテーパー角度を任意に制御でき
る。実際に下電極の積層膜のNドープ量をスパッタガス
流量を種々変化させ変えたところ3−1のテーパー角度
を90度以下で任意に変えることができた。また3−2
がほぼ垂直になっているにもかかわらず上電極の断線が
全く無かったのはその膜厚が1000オングストローム
と小さくあまり影響しないため、更に下地絶縁膜が本実
施例のエッチャントにほとんどエッチングされず残るた
め上電極の密着性が良好なためと思われる。
When the MIM display was disassembled and the MIM element substrate was observed, there was no reaction product or Ta residue caused by the chemical dry etching which had been a problem in the conventional chemical dry etching. Further, when the tapered shape of the lower electrode 3 was observed by SEM, as shown in FIG.
Was almost vertical, but 3-1 had a gentle taper of about 30 degrees. When the etching rate of the etchant (mixed acid of hydrofluoric acid and nitric acid) of this embodiment of 3-1 and 3-2 was examined, it was about 2: 1, and it was about 2: 1 when 3-1 was etched. 3-2 is etched in the direction parallel to the substrate at twice the speed, and 3-1
Is etched into a taper. That is, 3-
By controlling the etching rate ratio of 1 and 3-2, the etching taper angle of 3-1 can be arbitrarily controlled. When the N doping amount of the laminated film of the lower electrode was actually changed by changing the flow rate of the sputtering gas, the taper angle of 3-1 could be arbitrarily changed at 90 degrees or less. 3-2
Although there was no disconnection of the upper electrode at all even though it was almost vertical, its thickness was as small as 1000 angstroms and had little effect, so that the underlying insulating film was hardly etched and remained in the etchant of this embodiment. This is probably because the adhesion of the upper electrode was good.

【0021】(比較例1本比較例 は実施例1の下電極の多層膜を単層にしたのが
異なる。下地絶縁膜成膜後、スパッタプラズマを止めな
いで徐々にO 2 分圧を下げていき、減少したO 2 分圧の量
だけAr−15%N 2 を導入、トータルのガス圧は
0.6Paのままとした。この時のAr−15%N 2
ス流量は60SCCMでありこの条件で3000オング
ストローム成膜し図1(c)3とした。後工程は実施例
1と同様である。このMIM素子基板と対向基板とを組
立、液晶封入後点灯テストしたところ30cm*35c
mのMIM素子基板内に欠陥多数存在した。表示コン
トラストは常温で150:1から90:1、摂氏50度
で90:1から50:1であった。コントラストが実施
例1よリ劣リ、かつ基板面内でバラ付いているのは下電
極のNドープTaがNを約20at%含んでいるため比
抵抗が220マイクロオームセンチと高く、電圧降下に
よりMIM素子に十分に電圧が印加されないためと考え
られる。また、MIM表示体を分解、MIM素子基板
を観察したところ、従来ケミカルドライエッチしていた
時に問題となっていた反応生成物やそれに起因したTa
残りは全く無かった。更にSEMによリ下電極3のテー
パー形状を観察したところほぼ垂直であり傾斜はついて
いなかった。このため上電極を成膜する際十分にエッチ
ングテーパー部に成膜されず上電極の断線につながり点
灯テスト時の欠陥になった。よって単にドライエッチを
廃止しただけでは製造歩留まりは向上しないことがわか
る。
( Comparative Example 1 ) This comparative example is different from Example 1 in that the multilayer film of the lower electrode of Example 1 was made into a single layer. After the formation of the base insulating film, the O 2 partial pressure is gradually reduced without stopping the sputter plasma. Ar-15% N 2 is introduced by the reduced O 2 partial pressure, and the total gas pressure is 0.1%. It was kept at 6 Pa. At this time, the flow rate of the Ar-15% N 2 gas was 60 SCCM, and a film of 3000 Å was formed under these conditions to obtain FIG. The subsequent steps are the same as in the first embodiment. Assembling this MIM element substrate and counter substrate, filling in liquid crystal, and performing a lighting test.
defect exists large number MIM device substrate of m. The display contrast was 150: 1 to 90: 1 at room temperature and 90: 1 to 50: 1 at 50 degrees Celsius. The contrast is inferior to that of Example 1 and the variation in the substrate surface is that the lower electrode contains about 20 at% of N-doped Ta, so that the specific resistance is as high as 220 μOhm cm and the voltage drop is caused by the voltage drop. It is considered that a voltage is not sufficiently applied to the MIM element. Further, when the MIM display body was disassembled and the MIM element substrate was observed, the reaction product and the Ta caused by the chemical product which had been a problem in the conventional chemical dry etching were observed.
There was no rest. Further, when the tapered shape of the lower electrode 3 was observed by SEM, it was almost vertical and had no inclination. For this reason, when forming the upper electrode, the film was not sufficiently formed on the etching tapered portion, which led to disconnection of the upper electrode, resulting in a defect during a lighting test. Therefore, it can be seen that simply eliminating dry etching does not improve the manufacturing yield.

【0022】(比較例2) 本比較例 は実施例1の下電極の多層膜を単層にしたのが
異なる。下地絶縁膜成膜後、スパッタプラズマを止めな
いで徐々にO 2 分圧を下げていき、減少したO 2 分圧の量
だけAr−15%N 2 を導入、トータルのガス圧は
0.6Paのままとした。この時のAr−15%N 2
ス流量は20SCCMでありこの条件で3000オング
ストローム成膜し図1(c)3とした。後工程は実施例
1と同様である。このMIM素子基板と対向基板を組
立、液晶封入後点灯テストしたところ30cm*35c
mのMIM素子基板肉に欠陥多数存在した。表示コン
トラストは常温で90:1、摂氏50度で50:1であ
った。コントラストが実施例1より劣っているのは素子
絶縁膜にNが2%程度しか含まれておらず、リーク電流
の改善はあるものの素子の静電容量が十分に下がってい
ないためである。また、MIM表示体を分解、MIM
素子基板を観察したところ、従来ケミカルドライエッチ
していた時に問題となっていた反応生成物やそれに起因
したTa残りは全く無かった。更にSEMによリ下電極
3のテーパー形状を観察したところほぼ垂直であり傾斜
はついていなかった。このため上電極を成膜する際十分
にエッチングテーパー部に成膜されず上電極の断線につ
ながリ点灯テスト時の欠陥になった。よって単にドライ
エッチを廃止しただけでは製造歩留まりは向上しないこ
とがわかる。
(Comparative Example 2) This comparative example is different from Example 1 in that the multilayer film of the lower electrode of Example 1 was made into a single layer. After the formation of the base insulating film, the O 2 partial pressure is gradually reduced without stopping the sputter plasma. Ar-15% N 2 is introduced by the reduced O 2 partial pressure, and the total gas pressure is 0.1%. It was kept at 6 Pa. At this time, the flow rate of the Ar-15% N 2 gas was 20 SCCM, and 3000 angstrom film was formed under these conditions to obtain FIG. 1 (c) 3. The subsequent steps are the same as in the first embodiment. Assembling this MIM element substrate and counter substrate, filling in the liquid crystal and testing the lighting, 30cm * 35c
defect exists many in MIM element substrate meat m. The display contrast was 90: 1 at room temperature and 50: 1 at 50 degrees Celsius. The contrast was inferior to that of Example 1 because the element insulating film contained only about 2% of N, and although the leakage current was improved, the capacitance of the element was not sufficiently reduced. Also, the MIM display body is disassembled and the MIM
Observation of the element substrate revealed that there was no reaction product which had been a problem in the conventional chemical dry etching and no Ta residue caused by the reaction product . Further, when the tapered shape of the lower electrode 3 was observed by SEM, it was almost vertical and had no inclination. Therefore, when the upper electrode was formed, the film was not sufficiently formed on the etching tapered portion, which led to disconnection of the upper electrode, which was a defect in the relighting test. Therefore, it can be seen that simply eliminating dry etching does not improve the manufacturing yield.

【0023】(実施例) 本実施例は実施例1において下電極を成膜する工程を
rとN 2 とO 2 を含む雰囲気中でTaをリアクティブスパ
ッタする方法に変えたものである。下地絶縁膜成膜後、
スパッタプラズマを止めないで徐々にO2分圧を下げて
いき0とした。この時減少したO 2 分圧の量だけAr−
15%N 2 を導入、トータルのガス圧は0.6Paの
ままとした。この時のAr−15%N 2 ガス流量は20
SCCMでありこの条件で2000オングストローム成
膜し図1(c)3−1とした。再びスパッタプラズマを
止めないでガス圧は0.6Paのまま、オリフィスを制
御しながらAr−15%N 2 分圧を0.55Pa、O 2
圧を0.05Paとし、この条件で3000オングスト
ローム成膜し図1(c)3−2とした。この時Ar−1
5%N 2 流量は200SCCMであった。後工程は実施
例1と同様である。但し上電極の幅は20ミクロンとし
た。
[0023] (Example 2) This example forming the lower electrode in Example 1, Step A
In this method , Ta is reactively sputtered in an atmosphere containing r, N 2 and O 2 . After forming the base insulating film,
Without stopping the sputter plasma, the O 2 partial pressure was gradually reduced to 0. Amount of this time reduced O 2 partial pressure Ar-
15% N 2 was introduced and the total gas pressure was kept at 0.6 Pa. At this time, the flow rate of the Ar-15% N 2 gas is 20.
It was SCCM, and a film of 2000 angstrom was formed under these conditions to obtain 3-1 in FIG. While the gas pressure of 0.6Pa not stop again sputtering plasma, 0.55Pa to Ar-15% N 2 partial pressure while controlling the orifice, the O 2 partial pressure of 0.05 Pa, 3000 angstroms formed in this condition The film was formed as shown in FIG. At this time, Ar-1
5% N 2 flow rate was 200 SCCM. The subsequent steps are the same as in the first embodiment. However, the width of the upper electrode was 20 microns.

【0024】このMIM素子基板と対向基板とを組立、
液晶封入後点灯テストしたところ30cm*35cmのMI
M素子基板内に欠陥は全く無かった。表示コントラスト
は常温で200:1以上、摂氏50度で180:1以上
あり良好であった。コントラストの良い理由は以下の通
りである。
Assembling the MIM element substrate and the opposing substrate,
Lighting test after liquid crystal filling, MI of 30cm * 35cm
There was no defect in the M element substrate. The display contrast was 200: 1 or more at room temperature and 180: 1 or more at 50 degrees Celsius, which was good. The reason for the good contrast is as follows.

【0025】図1(d)3−2は絶縁性が高いため素
子絶縁膜の抵抗の低い部分は4−1しか存在しない。よ
って実施例1と製造方法はほとんど同じであるがラテラ
ルMIM素子構造となっているため素子静電容量が非常
に小さくなっている、素子面積が小さいためリーク電流
も改善されている。
In FIG. 1 (d) 3-2, since the insulating property is high, only the portion 4-1 of the element insulating film having a low resistance exists. Therefore, the manufacturing method is almost the same as that of the first embodiment, but the device capacitance is very small because of the lateral MIM device structure, and the leak current is also improved because the device area is small.

【0026】素子絶縁膜4−1にはNが含まれている
ため通常Taの陽極酸化膜に存在しているフリーなTa
イオンを固着し、リーク電流を更に改善した。
Since the element insulating film 4-1 contains N, free Ta which is usually present in the Ta anodic oxide film is used.
The ions were fixed and the leakage current was further improved.

【0027】下電極3−1は2から3at%のNを含ん
でいるため歪の少ないアルファTa構造になり比抵抗が
40マイクロオームセンチにまで下がっている。これに
よりMIM素子に印加される電圧が鈍らない。
Since the lower electrode 3-1 contains 2 to 3 at% of N, the lower electrode 3-1 has an alpha-Ta structure with less distortion, and the specific resistance is reduced to 40 micro ohm cm. Thereby, the voltage applied to the MIM element does not become dull.

【0028】又MIM表示体を分解、MIM素子基板を
観察したところ、従来ケミカルドライエッチしていた時
に問題となっていた反応成生物やそれに起因したTa残
りは全く無かった。更にSEMにより下電極3のテーパ
ー形状を観察したところ図1(d)に示すように3−2
はほぼ垂直であったが、3−1は約40度の緩やかなテ
ーパーとなっていた。この理由は実施例1と同様であ
る。
When the MIM display was disassembled and the MIM element substrate was observed, there was no reaction product or Ta residue caused by the chemical dry etching which had been a problem in the conventional chemical dry etching. Further, when the tapered shape of the lower electrode 3 was observed by SEM, as shown in FIG.
Was almost vertical, but 3-1 had a gentle taper of about 40 degrees. The reason is the same as in the first embodiment.

【0029】(実施例) 本実施例は実施例1において下電極3−2SiO X
Y 変えたものである。下地絶縁膜成膜後、スパッタプ
ラズマを止めないで徐々にO 2 分圧を下げていき0とし
た。この時減少したO 2 分圧の量だけAr−15%N 2
導入、トータルのガス圧は0.6Paのままとした。
この時のAr−15%N 2 ガス流量は20SCCMMで
ありこの条件で2000オングストロームN−Ta膜を
成膜し図1(c)3−1とした。ここで一度スパッタプ
ラズマを止めガス圧は0.6Paのまま、オリフィスを
制御しながらAr−15%N 2 分圧を0.3Pa、O 2
圧を0.3Paとして今度はSiのスパッタを開始す
る。この条件で3000オングストローム成膜し図1
(c)3−2とした。この時Ar−15%N 2 流量は1
00SCCMであった。後工程は実施例1と同様であ
る。但し上電極の幅は20ミクロンとした。
[0029] (Embodiment 3) This embodiment of Oite lower electrode 3-2 to Example 1 SiO X N
It is changed to Y. After the formation of the base insulating film, the O 2 partial pressure was gradually reduced to 0 without stopping the sputter plasma. At this time, Ar-15% N 2 was introduced by the reduced O 2 partial pressure, and the total gas pressure was kept at 0.6 Pa.
At this time, the flow rate of the Ar-15% N 2 gas was 20 SCMMM, and under this condition, a 2000 Å N-Ta film was formed to obtain the structure shown in FIG. Here, the sputtering plasma is stopped once, the gas pressure is kept at 0.6 Pa, and while controlling the orifice, the Ar-15% N 2 partial pressure is set to 0.3 Pa and the O 2 partial pressure is set to 0.3 Pa, and then the sputtering of Si is started. I do. Under these conditions, a 3000 Å film was formed and FIG.
(C) 3-2. At this time, the flow rate of Ar-15% N 2 is 1
00 SCCM. The subsequent steps are the same as in the first embodiment. However, the width of the upper electrode was 20 microns.

【0030】このMIM素子基板と対向基板とを組立、
液晶封入後点灯テストしたところ30cm*35cmのMI
M素子基板内に欠陥は全く無かった。表示コントラスト
は常温で200:1以上、摂氏50度で180:1以上
あり良好であった。コントラストの良い理由は実施例4
と同様である。
Assembling the MIM element substrate and the opposing substrate,
Lighting test after liquid crystal filling, MI of 30cm * 35cm
There was no defect in the M element substrate. The display contrast was 200: 1 or more at room temperature and 180: 1 or more at 50 degrees Celsius, which was good. The reason for good contrast is Example 4.
Is the same as

【0031】またMIM表示体を分解、MIM素子基板
を観察したところ、従来ケミカルドライエッチしていた
時に問題となっていた反応成生物やそれに起因したTa
残りは全く無かった。更にSEMにより下電極3のテー
パー形状を観察したところ図1(d)に示すように3−
2はほぼ垂直であったが、3−1は約40度の緩やかな
テーパーとなっていた。この理由は実施例1と同様であ
る。
Further, when the MIM display was disassembled and the MIM element substrate was observed, the reaction product and the Ta caused by the reaction which had been a problem in the conventional chemical dry etching were observed.
There was no rest. Further, when the tapered shape of the lower electrode 3 was observed by SEM, as shown in FIG.
2 was almost vertical, but 3-1 had a gentle taper of about 40 degrees. The reason is the same as in the first embodiment.

【0032】3−2の成膜時のスパッタガスをAr−1
5%N 2 や、Ar−O 2 とすることにより3−2の膜をS
iN x やSiO x とすることもできる。その時の効果は変
わらない。
The sputtering gas at the time of film formation in 3-2 is Ar-1
By using 5% N 2 or Ar—O 2 , the film of 3-2
iN x or SiO x can also be used. The effect at that time does not change.

【0033】(実施例) 本発明第4の実施例を図2を用いて説明する。下地縁膜
成膜後、スパッタプラズマを止めないで徐々にO 2 分圧
を下げていき0とした。この時減少したO 2 分圧の量だ
けAr−15%N 2 を導入、トータルのガス圧は0.
6Paのままとした。この時のAr−15%N 2 ガス流
量は20SCCMでありこの条件で4000オングスト
ローム成膜し図2(c)3−1とした。再びスパッタプ
ラズマを止めないでガス圧は0.6Paのまま、オリフ
ィスを制御しながらAr−15%N 2 流量を60SCC
Mに増加させた。この条件で1000オングストローム
積層し図2(c)3−2とした。次に東京応化製OFP
R800を1.4ミクロン塗布し摂氏90度で20分べ
ーク後露光現像し所定のレジストパターンを得た。摂
氏120度、30分のポストベーク後40%濃度の弗酸
と硝酸と水を体積比1:8:5の割合で混合した摂氏2
0度のエッチャント中に浸せき、N−Ta膜をエッチパ
ターニングし下電極3(3−1、3−2)を形成した。
エッチング時間は1分でありレジストの剥離は無かっ
た。次に東京応化製ST−10でレジストを剥離し0.
1%のクエン酸水溶液中で陽極酸化し2000オングス
トロームのバリア絶縁膜6を形成した。陽極酸化電圧は
110Vであった。再び所定のレジストパターンをバリ
ア絶縁膜の上に形成し、上記濃度の弗酸と塩酸と水を
1:8:3の割合で混合した摂氏20度のエッチャント
中に浸せき、テーパー部のみのバリア絶縁膜をエッチ除
去した(f)。エッチング時間は1分でありレジストの
剥離は無く、かつ下電極N−Ta膜はほとんどエッチン
グされなかった。次に東京応化製ST−10でレジスト
を剥離し0.1%のクエン酸水溶液中で陽極酸化し60
0オングストロームの素子絶縁膜4を形成した(g)。
陽極酸化電圧は33Vであった。続いてアネルバ製のI
LC−705にてCrを30オングストロームDCスパ
ッタ成膜し、スパッタプラズマを止めず連続してITO
を500オングストローム成膜し図2(h)5とした。
再び下電極のパターニングと同様の方法で所定のレジス
トを形成し硝酸と塩酸の混酸水溶液でITO膜をエッチ
ング、続いてITO膜下にあるCr膜を硝酸第2セリウ
ムアンモン水溶液にてエッチングして上電極5を形成、
MIM素子と画素電極を同時に形成した(i)。MIM
素子の大きさは下電極4ミクロン*上電極20ミクロン
であつた。
(Embodiment 4 ) A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. After the formation of the base edge film, the O 2 partial pressure was gradually reduced to 0 without stopping the sputter plasma. At this time, Ar-15% N 2 was introduced in an amount corresponding to the reduced O 2 partial pressure, and the total gas pressure became 0.1%.
It was kept at 6 Pa. At this time, the flow rate of the Ar-15% N 2 gas was 20 SCCM, and under this condition, a film of 4000 Å was formed to obtain 3-1 in FIG. Without stopping the sputter plasma again, keeping the gas pressure at 0.6 Pa, while controlling the orifice, the Ar-15% N 2 flow rate was increased to 60 SCC.
M. Under these conditions, 1000 angstroms were laminated to form 3-2 in FIG. Next, Tokyo Oka's OFP
R800 was coated at 1.4 microns, baked at 90 degrees Celsius for 20 minutes , and exposed and developed to obtain a predetermined resist pattern. After post-baking at 120 degrees Celsius for 30 minutes, hydrofluoric acid, nitric acid and water having a concentration of 40% were mixed at a volume ratio of 1: 8: 5 degrees Celsius 2.
It was immersed in a 0 degree etchant, and the N-Ta film was etched and patterned to form lower electrodes 3 (3-1, 3-2).
The etching time was 1 minute, and there was no peeling of the resist. Next, the resist was peeled off using ST-10 manufactured by Tokyo Ohka.
Anodizing was performed in a 1% aqueous citric acid solution to form a 2000 Å barrier insulating film 6. The anodizing voltage was 110V. A predetermined resist pattern is formed again on the barrier insulating film, immersed in an etchant of 20 degrees Celsius in which hydrofluoric acid, hydrochloric acid and water of the above concentrations are mixed at a ratio of 1: 8: 3, and barrier insulation of only the tapered portion is performed. The film was etched away (f). The etching time was 1 minute, the resist was not stripped, and the lower electrode N-Ta film was hardly etched. Next, the resist is stripped off using ST-10 manufactured by Tokyo Ohka, and anodized in a 0.1% citric acid aqueous solution.
An element insulating film 4 of 0 Å was formed (g).
The anodizing voltage was 33V. Then, I made of Anelva
A 30 angstrom DC sputter film is formed on the LC-705 and the ITO film is continuously formed without stopping the sputter plasma.
Was formed into a film having a thickness of 500 Å, as shown in FIG.
A predetermined resist is formed again in the same manner as the patterning of the lower electrode, and the ITO film is etched with an aqueous solution of a mixed acid of nitric acid and hydrochloric acid. Forming electrodes 5;
An MIM element and a pixel electrode were simultaneously formed (i). MIM
The size of the device was 4 microns for the lower electrode * 20 microns for the upper electrode.

【0034】このMIM素子基板と対向基板とを組立、
液晶封入後点灯テストしたところ30cm*35cmのMI
M素子基板内に欠陥は全く無かった。表示コントラスト
は常温で200:1以上、摂氏50度で180:1以上
あり良好であった。コントラストの良い理由は実施例5
と同じである。更にSEMにより下電極3のテーパー形
状を観察したところ図2(d)に示すように3−2はほ
ぼ垂直であったが、3−1は約30度の緩やかなテーパ
ーとなっていた。この理由は実施例1と同様である。
Assembling the MIM element substrate and the counter substrate,
Lighting test after liquid crystal filling, MI of 30cm * 35cm
There was no defect in the M element substrate. The display contrast was 200: 1 or more at room temperature and 180: 1 or more at 50 degrees Celsius, which was good. The reason for good contrast is Example 5.
Is the same as Further, when the tapered shape of the lower electrode 3 was observed by SEM, as shown in FIG. 2D, 3-2 was almost vertical, but 3-1 had a gentle taper of about 30 degrees. The reason is the same as in the first embodiment.

【0035】(実施例) シリアルMIM素子はBACK TO BACK MI
M素子とも言われ、MIM素子を2個直列につなげて配
置する。このため酸化されたTa膜を島状に形成しなく
てはならない。実施例1と同様に陽極酸化された下電極
(ただし陽極酸化電圧は20Vとした)を形成した後、
前述島状に分離するためのレジストパターンを形成し弗
酸と塩酸と水を1:8:3の割合で混合した摂氏20度
のエッチャント中に浸せき、陽極酸化膜の一部のみエッ
チ除去した。エッチング時間は約40秒でありレジスト
の剥離は無く、かつ下電極N−Ta膜はほとんどエッチ
ングされなかった。次にレジストはそのままで40%濃
度の弗酸と硝酸と水を体積比1:8:5の割合で混合し
た摂氏20度のエッチャント中に浸せき、除去された陽
極酸化膜の下のN−Ta膜をエッチ除去し陽極酸化され
た島状N−Taを形成した。エッチング時間は約1分で
ありレジストの剥離は無かった。続いてアネルバ製のI
LC−705にてCrを30オングストロームDCスパ
ッタ成膜し、スパッタプラズマを止めず連続してITO
を500オングストローム成膜した。再び下電極のパタ
ーニングと同様の方法でMIM素子に電圧をかける信号
電極と前述島状パターンを、及び島状パターンと画素を
接続するようにレジストを形成し、硝酸と塩酸の混酸水
溶液でITO膜をエッチング、続いてITO膜下にある
Cr膜を硝酸第2セリウムアンモン水溶液にてエッチン
グした。すなわちITO−Cr−<TaO X Y −(N−
Ta)−TaO X Y >−[Cr−ITO]の構造になっ
ている。<>で示した部分が前述島状パターンである。
[]は画素電極である。またMIM素子の大きさは下電
極4ミクロン*上電極4ミクロンであった。
(Embodiment 5 ) The serial MIM element is a BACK TO BACK MI
Also called an M element, two MIM elements are connected in series and arranged. For this reason, the oxidized Ta film must be formed in an island shape. After forming the lower electrode anodized in the same manner as in Example 1 (however, the anodic oxidation voltage was set to 20 V),
A resist pattern for separating into islands was formed, and the resist pattern was immersed in an etchant of 20 degrees Celsius in which hydrofluoric acid, hydrochloric acid and water were mixed at a ratio of 1: 8: 3, and only a part of the anodic oxide film was removed by etching. The etching time was about 40 seconds, the resist was not stripped, and the lower electrode N-Ta film was hardly etched. Next, the resist is immersed in a 20% Celsius etchant in which 40% hydrofluoric acid, nitric acid and water are mixed at a volume ratio of 1: 8: 5, and the N-Ta under the removed anodic oxide film is removed. The film was removed by etching to form anodically oxidized island-shaped N-Ta. The etching time was about 1 minute, and there was no peeling of the resist. Then, I made of Anelva
A 30 angstrom DC sputtered film of Cr was formed on the LC-705, and ITO was continuously formed without stopping the sputter plasma.
Was formed to a thickness of 500 Å. Again, a signal electrode for applying a voltage to the MIM element and a resist so as to connect the island pattern and the pixel are formed in the same manner as the patterning of the lower electrode, and a resist is formed so as to connect the island pattern to the pixel. Then, the Cr film under the ITO film was etched with an aqueous ceric ammonium nitrate solution. That ITO-Cr- <TaO X N Y - (N-
Ta) -TaO X N Y> - has a structure of [Cr-ITO]. The portion indicated by <> is the above-mentioned island pattern.
[] Is a pixel electrode. The size of the MIM element was 4 microns for the lower electrode and 4 microns for the upper electrode.

【0036】このMIM素子基板と対向基板とを組立、
液晶封入後点灯テストしたところ30cm*35cmのMI
M素子基板内に欠陥は全く無かった。表示コントラスト
は常温で150:1以上、摂氏50度で100:1以上
あり良好であった。コントラストの良い理由は実施例1
と同じである。さらにMIM素子のI−V特性の極性差
が全く無いため、表示の残像が改善されていた。
Assembling the MIM element substrate and the opposing substrate,
Lighting test after liquid crystal filling, MI of 30cm * 35cm
There was no defect in the M element substrate. The display contrast was 150: 1 or more at room temperature and 100: 1 or more at 50 degrees Celsius, which was good. The reason for good contrast is Example 1.
Is the same as Further, since there is no polarity difference between the IV characteristics of the MIM element, the afterimage of the display is improved.

【0037】(実施例) 実施例1、2、3、4、5は下電極に多層膜を使用して
いたが、実施例1、2、4、5におけるスパッタガス組
成を下電極の形成開始から終了まで連続的に変えたり
実施例3におけるTaとSiのターゲットの印加電圧、
及びスパッタガス組成を連続的に変えることで、下電極
の組成を連続的に変化させ、成膜方向に連続的にエッチ
ングレートが大きくなる傾斜膜にすることが可能であ
る。たとえば実施例1については下地絶縁膜成膜後、ス
パッタプラズマを止めないで徐々にO 2 分圧を下げてい
き0とした。この時減少したO 2 分圧の量だけAr−1
5%N 2 を導入、トータルのガス圧は0.6Paのま
まとした。この時のAr−15%N 2 ガス流量は20S
CCMであった。再びスパッタプラズマを止めないでガ
ス圧は0.6Paのまま、オリフィスを制御しながらA
r−15%N 2 流量を60SCCMに徐々に増加させ、
下電極を3000オングストローム積層した時にAr−
15%N 2 流量が60SCCMになるようにした。後工
程は実施例1と同様である。この場合、表示体の品質は
変わらないが下電極のテーパー状態が異なる。すなわち
積層膜の場合テーパーとなる部位は3−1であったが傾
斜膜の場合下電極全体が均一なテーパーとなり製造のマ
ージンは大きくなる。
[0037] (Example 6) Example 1, but 2, 3, 4 and 5 were using a multilayer film in the lower electrode, formed in Example 1, the sputtering gas composition in 2,4,5 lower electrode changing continuously from start to finish,
Voltage applied to the Ta and Si targets in Example 3 ,
In addition, by continuously changing the composition of the sputtering gas, the composition of the lower electrode can be continuously changed, and a gradient film having a continuously increased etching rate in the film forming direction can be obtained. For example, in Example 1, after the formation of the base insulating film, the O 2 partial pressure was gradually reduced to 0 without stopping the sputter plasma. At this time, Ar-1 is reduced by the reduced O 2 partial pressure.
5% N 2 was introduced and the total gas pressure was kept at 0.6 Pa. At this time, the flow rate of the Ar-15% N 2 gas is 20S.
CCM. The gas pressure is kept at 0.6 Pa without stopping the sputter plasma again, while controlling the orifice.
r-15% N 2 flow rate is gradually increased to 60SCCM and
When the lower electrode is laminated at 3000 Å, Ar-
15% N 2 flow rate was set to 60 SCCM. The subsequent steps are the same as in the first embodiment. In this case, the quality of the display does not change, but the taper state of the lower electrode is different. That is, in the case of the laminated film, the tapered portion is 3-1. However, in the case of the inclined film, the entire lower electrode is uniformly tapered, and the manufacturing margin is increased.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明によれば、NドープMIM、ラテ
ラルMIM、シリアルMIMで再デポの問題のあったケ
ミカルドライエッチをテーパー制御湿式エッチに完全に
転換できるため製造の歩留まりを大幅に向上できる効果
がある。またドライに比べエッチングのスループットが
10倍以上あり、装置も格段に安価であるため製造コス
トの低減が可能である。更に従来TFT素子並みの工程
が必要であったラテラルMIM素子をフォトマスク2枚
で製造できる。以上によりTFT並みの画質をもつ表示
体が従来のMIM素子より格段に安価に製造できるよう
になった。
According to the present invention, a chemical dry etch which has a problem of re-deposition in an N-doped MIM, a lateral MIM, or a serial MIM can be completely converted to a taper control wet type etch, thereby greatly improving the production yield. effective. In addition, the etching throughput is 10 times or more as compared with the dry process, and the manufacturing cost can be reduced since the apparatus is extremely inexpensive. Further, a lateral MIM element, which conventionally requires a process similar to that of a TFT element, can be manufactured with two photomasks. As described above, a display having image quality comparable to that of a TFT can be manufactured at a much lower cost than a conventional MIM element.

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

【図1】本発明実施例1、4、5のMIM素子基本製造
工程図。
FIG. 1 is a basic manufacturing process diagram of MIM elements of Examples 1, 4, and 5 of the present invention.

【図2】本発明実施例6のMIM素子基本製造工程図。FIG. 2 is a basic manufacturing process diagram of an MIM element according to Embodiment 6 of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 下地絶縁膜 3 下電極 4 素子絶縁膜 5 上電極 6 バリア絶縁膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Base insulating film 3 Lower electrode 4 Element insulating film 5 Upper electrode 6 Barrier insulating film

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−72126(JP,A) 特開 昭64−59217(JP,A) 特開 昭63−236365(JP,A) 特開 平3−53084(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1362 H01L 49/02 Continuation of the front page (56) References JP-A-63-72126 (JP, A) JP-A-64-5217 (JP, A) JP-A-63-236365 (JP, A) JP-A-3-53084 (JP, A) , A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G02F 1/1362 H01L 49/02

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一対の基板間に液晶が挟持されてなり、
前記一対の基板の少なくとも一方の基板上に設けられた
複数の信号線と、前記信号線に接続されたMIM非線形
抵抗素子と、前記MIM非線形抵抗素子が接続された画
素電極とを有するアクティブマトリックス型液晶表示装
置の製造方法において、 前記一方の基板上に下地絶縁膜を形成する第1の工程
と、 前記下地絶縁膜上に成膜方向にエッチングレートが大き
くなる傾斜膜を形成するよう膜質を制御して膜を2層以
上積層形成する第2の工程と、 前記第2の工程で形成した膜を弗酸と硝酸を含むエッチ
ャントで湿式エッチングし下電極となるようにパターニ
ングする第3の工程と、 前記下電極を陽極酸化し素子絶縁膜を形成する第4の工
程と、 前記素子絶縁膜上に導電膜を形成する第5の工程と、 前記導電性膜を上電極となるようにエッチングパターニ
ングしMIM素子を形成する第6の工程とを有すること
を特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置の
製造方法。
A liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates,
An active matrix type including a plurality of signal lines provided on at least one of the pair of substrates, a MIM nonlinear resistor connected to the signal line, and a pixel electrode connected to the MIM nonlinear resistor. In the method for manufacturing a liquid crystal display device, a first step of forming a base insulating film on the one substrate; and a step of forming a large etching rate on the base insulating film in a film forming direction.
A second step of laminating and forming two or more layers by controlling the film quality so as to form a graded film, and wet etching the film formed in the second step with an etchant containing hydrofluoric acid and nitric acid. and a third step of patterning so, a fourth step of forming an anodic oxidation device insulating layer of the lower electrode, and a fifth step of forming a conductive film on the element insulating film, and the A sixth step of forming an MIM element by etching and patterning the conductive film to be an upper electrode to form an MIM element.
【請求項2】 一対の基板間に液晶が挟持されてなり、
前記一対の基板の少なくとも一方の基板上に設けられた
複数の信号線と、前記信号線に接続されたMIM非線形
抵抗素子と、前記MIM非線形抵抗素子が接続された画
素電極とを有するアクティブマトリックス型液晶表示装
置の製造方法において、 前記一方の基板上に下地絶縁膜を形成する第1の工程
と、 前記下地絶縁膜上に成膜方向にエッチングレートが大き
くなる傾斜膜を形成するよう膜質を制御して膜を2層以
上積層形成する第2の工程と、 前記第2の工程で形成した膜を弗酸と硝酸を含むエッチ
ャントで湿式エッチングし下電極となるようにパターニ
ングする第3の工程と、 前記下電極を陽極酸化しバリア絶縁膜を形成する第4の
工程と、 前記バリア絶縁膜の一部を弗酸と塩酸とを含むエッチャ
ントでエッチング除去する第5の工程と、 エッチング除去した部分を再び陽極酸化し素子絶縁膜を
形成する第6の工程と、前記第6の工程の素子絶縁膜上
に導電膜を形成する第7の工程と、 前記導電性膜を上電極となるようにエッチングパターニ
ングしMIM素子を形成する第8の工程とを有すること
を特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置の
製造方法。
2. A liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates,
An active matrix type including a plurality of signal lines provided on at least one of the pair of substrates, a MIM nonlinear resistor connected to the signal line, and a pixel electrode connected to the MIM nonlinear resistor. In the method for manufacturing a liquid crystal display device, a first step of forming a base insulating film on the one substrate; and a step of forming a large etching rate on the base insulating film in a film forming direction.
A second step of laminating and forming two or more layers by controlling the film quality so as to form a graded film, and wet etching the film formed in the second step with an etchant containing hydrofluoric acid and nitric acid. A fourth step of anodizing the lower electrode to form a barrier insulating film; and removing a part of the barrier insulating film by etching with an etchant containing hydrofluoric acid and hydrochloric acid. a fifth step of, a seventh step of forming a sixth step of forming a part that is etched away again anodized element insulating film, a conductive film to the sixth step of the element insulating film An eighth step of forming an MIM element by etching and patterning the conductive film so as to be an upper electrode.
【請求項3】 一対の基板間に液晶が挟持されてなり、
前記一対の基板の少なくとも一方の基板上に設けられた
複数の信号線と、前記信号線に接続されたMIM非線形
抵抗素子と、前記MIM非線形抵抗素子が接続された画
素電極とを有するアクティブマトリックス型液晶表示装
置の製造方法において、 前記一方の基板上に下地絶縁膜を形成する第1の工程
と、 前記下地絶縁膜上に成膜方向にエッチングレートが大き
くなる傾斜膜を形成するよう膜質を制御して膜を2層以
上積層形成する第2の工程と、 前記第2の工程で形成した膜を弗酸と硝酸を含むエッチ
ャントで湿式エッチングし下電極となるようにパターニ
ングする第3の工程と、 前記下電極を陽極酸化し素子絶縁膜を形成する第4の工
程と、 前記第4の工程の素子絶縁膜上に導電膜を形成する第
5の工程と、 前記導電性膜を上電極となるようにエッチングパターニ
ングしMIM素子を形成する第6の工程と、 前記素子絶縁膜の一部を弗酸と塩酸を含むエッチャント
でエッチング除去する第7の工程と、 前記素子絶縁膜の除去部を再び弗酸と硝酸を含むエッチ
ャントでエッチングし分離する第8の工程とを有するこ
とを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置
の製造方法。
3. A liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates,
An active matrix type including a plurality of signal lines provided on at least one of the pair of substrates, a MIM nonlinear resistor connected to the signal line, and a pixel electrode connected to the MIM nonlinear resistor. In the method for manufacturing a liquid crystal display device, a first step of forming a base insulating film on the one substrate; and a step of forming a large etching rate on the base insulating film in a film forming direction.
A second step of laminating and forming two or more layers by controlling the film quality so as to form a graded film, and wet etching the film formed in the second step with an etchant containing hydrofluoric acid and nitric acid. a third step of patterning such that, fifth forming the fourth step and a conductive film on said fourth step of the element insulating film forming the lower electrode by anodizing device insulating layer A sixth step of forming an MIM element by etching and patterning the conductive film to be an upper electrode; and a seventh step of etching and removing a part of the element insulating film with an etchant containing hydrofluoric acid and hydrochloric acid. And an eighth step of again separating the removed portion of the element insulating film by etching with an etchant containing hydrofluoric acid and nitric acid.
【請求項4】 前記第2の工程の成膜方向にエッチング
レートの大きくなる積層膜及び傾斜膜がArとN2とを
含む雰囲気中でTaをリアクティブスパッタして得られ
ることを特徴とする請求項1乃至いずれか記載のアク
ティブマトリックス型液晶表示装置の製造方法。
4. A laminated film and an inclined film having an increased etching rate in a film forming direction in the second step are obtained by reactive sputtering of Ta in an atmosphere containing Ar and N 2. method for manufacturing an active matrix type liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】 前記第2の工程の成膜方向にエッチング
レートの大きくなる積層膜及び傾斜膜が、ArとN2
かつArとN2とO2とを含む雰囲気中でTaをリアクテ
ィブスパッタして得られることを特徴とする請求項1乃
いずれか記載のアクティブマトリックス型液晶表示
装置の製造方法。
5. A laminated film and an inclined film having an increased etching rate in a film forming direction in the second step are formed of Ar, N 2 ,
And preparation of an active matrix type liquid crystal display device according to any one of claims 1乃<br/> optimum 3, characterized in that it is obtained by reactive sputtering of Ta in an atmosphere containing Ar and N 2 and O 2 Method.
【請求項6】 前記第2の工程の成膜方向にエッチング
レートの大きくなる積層膜及び傾斜膜が、ArとN2
含む雰囲気中またはArとN2とO2とを含む雰囲気中で
Taをリアクティブスパッタしリアクティブスパッタし
た後、SiOx、SiNxまたはSiOxyを積層成膜し
得られることを特徴とする請求項1乃至いずれか記載
のアクティブマトリックス型液晶表示装置の製造方法。
Wherein said second multilayer film and the inclined film deposition direction increases the etching rate of the process, Ta in an atmosphere containing atmosphere or Ar and N 2 and O 2 containing Ar and N 2 the after reactive sputtering and reactive sputtering, SiO x, SiN x or SiO x N y the claims 1 to 3 active matrix type liquid crystal according to any one characterized in that it is obtained laminated film was <br/> A method for manufacturing a display device.
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