JP3341346B2 - Manufacturing method of nonlinear element - Google Patents

Manufacturing method of nonlinear element

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JP3341346B2 JP7986693A JP7986693A JP3341346B2 JP 3341346 B2 JP3341346 B2 JP 3341346B2 JP 7986693 A JP7986693 A JP 7986693A JP 7986693 A JP7986693 A JP 7986693A JP 3341346 B2 JP3341346 B2 JP 3341346B2
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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】本発明は非線形素子を備えた液晶
装置及びその製造方法に関し、特に、その非線形素子を
低コストで作製できる構造およびその製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal device having a nonlinear element and a method of manufacturing the same, and more particularly to a structure capable of manufacturing the nonlinear element at low cost and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、アクティブマトリクス方式の液
晶表示装置においては、画素領域ごとに非線形素子を設
けてマトリクスアレイを形成した一方側の基板と、カラ
ーフィルタが形成された他方側の基板との間に液晶を充
填しておき、各画素領域ごとの液晶の配向状態を制御し
て、所定の情報を表示する。ここで、非線形素子として
薄膜トランジスタ(TFT)などの3端子素子または金
属−絶縁体−金属(MIM)型非線形素子などの2端子
素子を用いるが、液晶表示素子に対する画面の大型化お
よび低コスト化などの要求に対応するにはMIM型非線
形素子を用いた方式が製造工程が短いために有利であ
る。しかも、MIM型非線形素子を用いた場合には、マ
トリクスアレイを形成した一方側の基板に走査線を設
け、他方側の基板には信号線を設けることができるの
で、3端子素子の不良の大きな原因となっている走査線
と信号線のクロスオーバー短絡が発生しないというメリ
ットもある。
2. Description of the Related Art In general, in an active matrix type liquid crystal display device, a non-linear element is provided for each pixel region to form a matrix array and a substrate on one side on which a color filter is formed. Is filled with liquid crystal, and the orientation of the liquid crystal in each pixel region is controlled to display predetermined information. Here, a three-terminal element such as a thin film transistor (TFT) or a two-terminal element such as a metal-insulator-metal (MIM) nonlinear element is used as the non-linear element. In order to meet the demand, a method using an MIM type nonlinear element is advantageous because the manufacturing process is short. In addition, when the MIM type nonlinear element is used, a scanning line can be provided on one substrate on which a matrix array is formed, and a signal line can be provided on the other substrate. There is also an advantage that a crossover short circuit between the scanning line and the signal line, which is the cause, does not occur.

【0003】このようなMIM型非線形素子を用いたア
クティブマトリクス方式の液晶表示パネルにおいては、
図4に示すように、各画素領域2で各走査線4と各信号
線5との間にMIM型非線形素子1(図中、バリスタの
符号で示す。)と液晶表示素子3(図中、コンデンサの
符号で示す。)が直列接続された構成として表され、走
査線4および信号線5に印加された信号に基づいて、液
晶表示素子3を表示状態および非表示状態あるいはその
中間状態に切り換えて表示動作を制御する。
In an active matrix type liquid crystal display panel using such an MIM type nonlinear element,
As shown in FIG. 4, between each scanning line 4 and each signal line 5 in each pixel region 2, an MIM type nonlinear element 1 (indicated by a varistor in the figure) and a liquid crystal display element 3 (in the figure, The liquid crystal display element 3 is switched to a display state, a non-display state, or an intermediate state based on signals applied to the scanning lines 4 and the signal lines 5. To control the display operation.

【0004】また、このようなMIM型非線形素子の一
般的な構造を断面図の図5(d)を用いて述べる。MI
M型非線形素子1は、透明基板51の表面側に形成され
て、走査線4を介して走査回路側に導電接続するTa原
子を主成分としTa原子以外の不純物原子を含んだ金属
膜52と、その表面側の金属酸化膜53と、その表面側
に形成されて画素電極55に導電接続するCr膜54と
から構成されている。金属酸化膜53は、Ta膜の表面
に膜厚が均一で、しかもピンホールがない状態で形成さ
れるように、金属膜52に対する陽極酸化によって形成
される。
A general structure of such an MIM type nonlinear element will be described with reference to a sectional view of FIG. MI
The M-type nonlinear element 1 is formed on the surface side of the transparent substrate 51 and has a metal film 52 containing Ta atoms as a main component and containing impurity atoms other than Ta atoms conductively connected to the scanning circuit side via the scanning lines 4. , A metal oxide film 53 on the surface side, and a Cr film 54 formed on the surface side and conductively connected to the pixel electrode 55. The metal oxide film 53 is formed by anodic oxidation of the metal film 52 so that the Ta film has a uniform thickness and no pinholes.

【0005】この構造を実現する一般的なプロセス例は
以下のようになる。
[0005] An example of a general process for realizing this structure is as follows.

【0006】1.ガラス基板上に、Ta膜をスパッタリ
ングで堆積し、熱酸化をすることで、約1000ÅのT
25膜を形成する工程と、 2.次に、図5(a)に示すように、コスパッタリング
法や電子ビーム蒸着法でTa原子を主成分としTa原子
以外の不純物原子を含んだ第一の金属膜を約5000Å
堆積し、パターニングする工程と、 3.次に、図5(b)に示すように、例えばクエン酸の
希薄水溶液を化成液とし30Vで陽極酸化し、第一の金
属膜の表面側に酸化膜を形成する工程と、 4.次に、図5(b)の状態の基板を真空中で400〜
600℃の温度で1〜2時間熱処理する工程と、 5.次に、図5(c)に示すように、第二の金属膜とな
るCrを1500Å程スパッタリング法で堆積し、パタ
ーニングする工程と、 6.次に、画素電極となるITO膜をスパッタリング法
で約2000Å堆積し、パターニングする工程から従来
はなっていた。
[0006] 1. A Ta film is deposited on a glass substrate by sputtering, and thermally oxidized to form a T
1. forming an a 2 O 5 film; Next, as shown in FIG. 5 (a), a first metal film containing Ta atoms as a main component and containing impurity atoms other than Ta atoms is formed by co-sputtering or electron beam evaporation.
2. depositing and patterning; Next, as shown in FIG. 5B, a step of forming an oxide film on the surface side of the first metal film by performing anodization at 30 V using, for example, a dilute aqueous solution of citric acid as a chemical conversion solution; Next, the substrate in the state of FIG.
4. a heat treatment at a temperature of 600 ° C. for 1 to 2 hours; Next, as shown in FIG. 5C, a Cr film to be a second metal film is deposited by sputtering at about 1500 ° C. and patterned. Next, an ITO film serving as a pixel electrode has been conventionally deposited from a process of depositing about 2000 Å by sputtering and patterning.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、MIM
型非線形素子を用いた液晶表示装置の製造工程において
は、第一の金属電極層,第二の金属電極層及び画素電極
と3つの膜それぞれにレジストを塗布して加工する必要
がある。アクティブマトリクス方式の液晶表示装置は、
TFT方式とMIM方式に大別されるが、MIM方式は
素子基板の対向基板側にも膜の加工が1回必要であるた
めに、歩留まりを低下させスループットを落とすレジス
トの露光工程が3回もあると、露光工程が5回程度であ
るTFT方式に対して圧倒的に安く基板を提供すること
が難しい。そこで、MIM型非線形素子の電気的特性を
劣化させることなく素子基板のレジスト露光工程を2回
にすることが望まれる。
SUMMARY OF THE INVENTION However, MIM
In the manufacturing process of the liquid crystal display device using the non-linear element, it is necessary to apply a resist to each of the first metal electrode layer, the second metal electrode layer, the pixel electrode, and the three films to process them. Active matrix liquid crystal display devices
Although the TFT method and the MIM method are roughly classified, the MIM method requires one processing of the film on the opposite substrate side of the element substrate, so that the resist exposure step which lowers the yield and lowers the throughput is performed three times. If so, it is difficult to provide a substrate that is overwhelmingly cheaper than the TFT method in which the number of exposure steps is about five. Therefore, it is desired that the resist exposure step of the element substrate be performed twice without deteriorating the electrical characteristics of the MIM type nonlinear element.

【0008】レジスト露光工程を2回にする方法の1つ
として特開昭61−250676に示されているよう
に、シリコン膜の上にITO膜を形成して不活性ガス中
でアニールするとシリコン膜とITO膜の界面に酸化膜
が形成されるので、露光の回数はシリコン膜とITO膜
の2回でMIM型非線形素子が完了するというものであ
る。ところが、シリコン−二酸化シリコン−ITOのM
IM型非線形素子では液晶表示装置を駆動するのに適し
た電気特性は得られないばかりでなく、シリコン膜の配
線抵抗は金属膜に比べてかなり高いので画面全面を表示
するには不適当である。
As one method of making the resist exposure step twice, as shown in JP-A-61-250676, when an ITO film is formed on a silicon film and annealed in an inert gas, a silicon film is formed. Since an oxide film is formed at the interface between the MIM type nonlinear element and the ITO film, the MIM type non-linear element is completed with two times of exposure of the silicon film and the ITO film. However, M of silicon-silicon dioxide-ITO
The IM type non-linear element cannot not only obtain electric characteristics suitable for driving a liquid crystal display device, but also is not suitable for displaying the entire screen because the wiring resistance of a silicon film is considerably higher than that of a metal film. .

【0009】もう1つの方法として特開昭60−164
724に示されているように、第二の金属膜を100Å
程度に薄くして画素電極膜と同時に加工するというもの
である。ところが、金属膜と画素電極膜が重なっている
のでMIM型非線形素子を形成した基板の透過率が悪く
なるために、液晶表示装置の表示輝度が得られなくな
る。また、電気特性が第二の金属膜の膜厚に敏感なため
に画面内での均一性が得られないという問題点がある。
Another method is disclosed in JP-A-60-164.
As shown at 724, the second metal film is
It is thinned to the extent and processed simultaneously with the pixel electrode film. However, since the metal film and the pixel electrode film overlap with each other, the transmittance of the substrate on which the MIM type nonlinear element is formed deteriorates, so that the display luminance of the liquid crystal display device cannot be obtained. In addition, there is a problem that uniformity in a screen cannot be obtained because electric characteristics are sensitive to the thickness of the second metal film.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明に記載の
非線形素子の製造方法は、基板の表面側に第一の金属膜
を形成する工程と、前記第一の金属膜の表面側を酸化し
第一の金属酸化膜を形成する工程と、前記第一の金属膜
上に第二の金属膜を形成する工程と、前記第一の金属
膜、前記第一の金属酸化膜及び前記第二の金属膜を一度
のレジスト露光で所定の形状に加工する工程と、前記第
一の金属膜の側面側を酸化し第二の金属酸化膜を形成す
る工程と、前記第二の金属膜上に透明導電膜を形成し
て、所定の形状に加工する工程と、を含んでなることを
特徴とする。さらに、本発明に記載の非線形素子の製造
方法は、上記の非線形素子の製造方法において、前記第
二の金属膜は前記第一の金属膜と導電接続することがな
いように選択的に形成されてなることを特徴とする。
Therefore, a method of manufacturing a nonlinear element according to the present invention comprises a step of forming a first metal film on a surface of a substrate, and oxidizing the surface of the first metal film. Forming a first metal oxide film, forming a second metal film on the first metal film, the first metal film, the first metal oxide film and the second Forming a second metal oxide film by oxidizing a side surface of the first metal film to form a second metal oxide film; Forming a transparent conductive film and processing it into a predetermined shape. Further, in the method for manufacturing a nonlinear element according to the present invention, in the method for manufacturing a nonlinear element described above, the second metal film is selectively formed so as not to be conductively connected to the first metal film. It is characterized by becoming.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明について、実施例に基づき詳細
に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.

【0012】図1には、本発明の液晶表示素子の上面図
を示す。MIM型非線形素子1は、走査線4上の一部に
作られており、4はMIM型非線形素子の第一の金属膜
と同じ材料で形成されている走査線であり、画素電極は
16で示してある。
FIG. 1 shows a top view of the liquid crystal display device of the present invention. The MIM type nonlinear element 1 is formed on a part of the scanning line 4, and 4 is a scanning line formed of the same material as the first metal film of the MIM type nonlinear element. Is shown.

【0013】図1に於いて、MIM型非線形素子が作ら
れているAA´及びMIM型非線形素子が作られていな
いBB´線上での断面図をそれぞれ図2(a),(b)
に示す。11はガラスや石英などの透明基板であり、1
1aはスパッタリング法で堆積したりタンタル(Ta)
膜を熱酸化して堆積したタンタル酸化膜(TaOX)で
あり、12はTa膜またはTa原子を主成分とする陽極
酸化が可能な合金膜である。13は金属膜12を陽極酸
化して作製した第一の金属酸化膜であり、14は金属膜
でその種類はどのようなプロセスを採用するかで決定さ
れる。15は金属膜12の側面に作られた第二の金属酸
化膜であり、16は画素電極である。
In FIGS. 1A and 1B, sectional views taken along lines AA 'in which an MIM type nonlinear element is formed and BB' lines in which an MIM type nonlinear element is not formed are shown in FIGS. 2A and 2B, respectively.
Shown in Reference numeral 11 denotes a transparent substrate such as glass or quartz.
1a is deposited by sputtering or tantalum (Ta)
A tantalum oxide film (TaO x ) is formed by thermally oxidizing the film. Reference numeral 12 denotes a Ta film or an alloy film containing Ta atoms as a main component and capable of being anodized. Reference numeral 13 denotes a first metal oxide film formed by anodizing the metal film 12, and reference numeral 14 denotes a metal film whose type is determined by what kind of process is adopted. Reference numeral 15 denotes a second metal oxide film formed on the side surface of the metal film 12, and reference numeral 16 denotes a pixel electrode.

【0014】図3には、図2の構造を実現するためのプ
ロセスを示す。
FIG. 3 shows a process for realizing the structure of FIG.

【0015】図3(a)は、表面にTaOX膜が着いた
透明基板の表面側に第一の金属膜12を堆積して、その
表面を陽極酸化して第一の酸化膜13を形成し150℃
以上の熱処理を施し、第二の金属膜14を堆積したとこ
ろである。
FIG. 3A shows that a first metal film 12 is deposited on the front side of a transparent substrate having a TaO X film on the surface, and the surface is anodized to form a first oxide film 13. 150 ℃
The heat treatment described above has been performed, and the second metal film 14 has just been deposited.

【0016】第一の金属膜は主にTa原子からなり、不
純物を添加した合金膜を使用する際でも陽極酸化が可能
な程度の不純物添加量にすべきである。前記陽極酸化を
するときには、第一の金属膜12で形成される走査線4
への外部信号を入れる端子部分は酸化されるべきではな
い。MIM型非線形素子を形成した出来上がり基板は、
図6のように走査線4が一列に並びその両側に外部信号
入力端子61がある構成になっている。従って、特開昭
58−70555に示されているように端子61部分は
陽極酸化工程で酸化されないように、ディスペンサー等
の装置を用いてレジストなどの有機膜を62の部分に塗
布してやればよい。そして、酸化工程が終了後レジスト
などを剥離する。
The first metal film is mainly composed of Ta atoms, and the amount of impurities to be added should be such that anodic oxidation is possible even when using an alloy film to which impurities are added. When performing the anodic oxidation, the scanning line 4 formed of the first metal film 12 is used.
The terminal part that receives the external signal to the terminal should not be oxidized. The finished substrate on which the MIM type nonlinear element is formed
As shown in FIG. 6, the scanning lines 4 are arranged in a line and external signal input terminals 61 are provided on both sides thereof. Therefore, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-70555, an organic film such as a resist may be applied to the terminal 61 using a device such as a dispenser so that the terminal 61 is not oxidized in the anodizing step. Then, after the oxidation step is completed, the resist and the like are peeled off.

【0017】さらに、第二の金属膜14の堆積は、第一
の金属膜12と導電接続がなされないようにすべきであ
る。つまり、2回目の陽極酸化工程において、基板内で
化成液に浸されていない第一の金属膜12部分と第二の
金属膜14と電気的接続があると、第一の金属膜12と
陰極の間に電圧がかからず、第二の金属膜との間にかか
るので第二の金属酸化膜15が成長しなくなるからであ
る。
Furthermore, the deposition of the second metal film 14 should be such that no conductive connection is made with the first metal film 12. That is, in the second anodic oxidation step, if there is an electrical connection between the first metal film 12 and the second metal film 14 that are not immersed in the chemical conversion solution in the substrate, the first metal film 12 and the cathode This is because no voltage is applied during this period, and a voltage is applied between the second metal film and the second metal film, so that the second metal oxide film 15 does not grow.

【0018】次に、所定の形状に加工したレジストをマ
スクにして第一の金属膜12,第一の金属酸化膜13,
第二の金属膜14を図3(b)に示すように一度に加工
する。第一の金属膜12の主成分はTaであり、第一の
金属酸化膜13のそれはTaOxであり、両方の膜をエ
ッチングできる材料としてはフッ化水素酸のみであるの
で、第二の金属膜14もMo,Ti,Wなどフッ化水素
酸でエッチングされる金属にすると一度に3層膜を加工
できるのでスループットが上がり低コスト化に対して好
ましい。第二の金属膜14がフッ化水素酸でエッチング
されない金属の場合は、2回に分けて同じレジストで異
なるエッチング液を用いて加工することになる。
Next, the first metal film 12, the first metal oxide film 13,
The second metal film 14 is processed at one time as shown in FIG. Since the main component of the first metal film 12 is Ta, that of the first metal oxide film 13 is TaOx, and only hydrofluoric acid is a material capable of etching both films, the second metal film When the metal 14 is made of a metal etched with hydrofluoric acid, such as Mo, Ti, and W, a three-layer film can be processed at a time, which is preferable for increasing the throughput and reducing the cost. If the second metal film 14 is a metal that cannot be etched with hydrofluoric acid, the same resist is processed twice using different etching solutions.

【0019】次に、図3(c)のように第一の金属膜1
2の側面を酸化して第二の金属酸化膜15を形成する。
第二の金属酸化膜15の形成方法には2種類あるので各
々について説明する。
Next, as shown in FIG. 3C, the first metal film 1 is formed.
2 is oxidized to form a second metal oxide film 15.
There are two types of methods for forming the second metal oxide film 15, and each will be described.

【0020】1つは、陽極酸化法を用いて形成すればよ
い。図2(b)に示されているように、液晶の配向状態
を制御するMIM型非線形素子1は、第一の金属膜−第
一の金属酸化膜−第二の金属膜からなる第一のMIM型
非線形素子21と第一の金属膜−第二の金属酸化膜−I
TO膜で形成されている画素電極からなる第二のMIM
型非線形素子22が並列に配置されることになる。とこ
ろで、ITO膜が電極になると電圧−電流特性が不安定
になり好ましくないので、第二の金属酸化膜は第一の金
属酸化膜よりも絶縁性の大きい材料にして、MIM型非
線形素子1に流れる電流の大部分は、第一のMIM型非
線形素子21を流れるようにすればよい。例えば、陽極
酸化の化成液を第一の金属酸化膜作製の際はリン酸に
し、第二の金属酸化膜作製の際はクエン酸にすればよ
い。ここで、第二の金属酸化膜の膜厚を第一の金属酸化
膜よりも厚くするために、化成電圧や電流密度を第一の
酸化膜作製時よりも大きくする方法も考えられるが、第
二の金属膜の膜剥がれを起こすことがあるので用いるべ
き手段ではない。もう1つの第二の金属酸化膜の作製方
法は、酸素雰囲気中での熱酸化法を用いることである。
450〜500℃の酸素雰囲気中で熱処理すると、あと
は時間を制御すれば所定の膜厚の金属酸化膜を得ること
ができる。この場合、酸化工程で第二の金属膜は酸化さ
れると画素電極との電気的導通が取れなくなるので、
金,白金等500℃程度の温度で酸化されにくい金属を
用いるのが簡単なプロセスになるので好ましい。もし酸
化されるような金属を第二の金属膜に用いたときには、
その酸化膜をエッチングして使用すればよい。次に、図
3(d)に示すように第二の金属膜14と導電接続させ
た画素電極となるITO膜などの透明導電膜16を堆積
し、この上にレジストを所定の形状に加工しマスクにし
てITO膜をエッチングする。ここで、ITO膜のエッ
チング液は、下地膜に金属膜が使われている部分がある
ので、金属膜をエッチングしにくい臭化水素酸水溶液を
用いるのが望ましい。この段階でMIM型非線形素子は
完成したが、図1の走査線4上に第二の金属膜14が残
っていて同一走査線上の素子が短絡した状態になってい
る。従って、ITO膜のエッチング後は加工されたIT
O膜をマスクにして走査線4上にあってMIM型非線形
素子1を形成していない部分6の第二の金属膜をエッチ
ングする。以上のようにレジストの露光工程が2工程で
液晶駆動用のMIM型非線形素子が完成する。
First, it may be formed by using an anodic oxidation method. As shown in FIG. 2B, the MIM type nonlinear element 1 for controlling the alignment state of the liquid crystal has a first metal film-first metal oxide film-second metal film. MIM type nonlinear element 21 and first metal film-second metal oxide film-I
Second MIM consisting of a pixel electrode formed of a TO film
The non-linear elements 22 are arranged in parallel. By the way, if the ITO film is used as an electrode, the voltage-current characteristics become unstable, which is not preferable. Therefore, the second metal oxide film is made of a material having a higher insulating property than the first metal oxide film. Most of the flowing current may flow through the first MIM type nonlinear element 21. For example, the anodic oxidation chemical may be phosphoric acid when forming the first metal oxide film, and may be citric acid when forming the second metal oxide film. Here, in order to make the thickness of the second metal oxide film thicker than that of the first metal oxide film, a method of making the formation voltage and current density larger than those at the time of manufacturing the first oxide film is also conceivable. This is not a means to be used because the second metal film may peel off. Another method for forming a second metal oxide film is to use a thermal oxidation method in an oxygen atmosphere.
When heat treatment is performed in an oxygen atmosphere at 450 to 500 ° C., a metal oxide film having a predetermined thickness can be obtained by controlling the time thereafter. In this case, when the second metal film is oxidized in the oxidation step, electrical conduction with the pixel electrode cannot be obtained.
It is preferable to use a metal that is not easily oxidized at a temperature of about 500 ° C., such as gold or platinum, because it is a simple process. If a metal that can be oxidized is used for the second metal film,
The oxide film may be etched and used. Next, as shown in FIG. 3D, a transparent conductive film 16 such as an ITO film, which is to be a pixel electrode and is conductively connected to the second metal film 14, is deposited, and a resist is processed thereon into a predetermined shape. The ITO film is etched using the mask. Here, the etching solution for the ITO film is desirably an aqueous solution of hydrobromic acid that does not easily etch the metal film because there is a portion where the metal film is used as the base film. At this stage, the MIM type nonlinear element is completed, but the second metal film 14 remains on the scanning line 4 in FIG. 1 and the elements on the same scanning line are short-circuited. Therefore, after the etching of the ITO film, the processed IT
Using the O film as a mask, the second metal film in the portion 6 on the scanning line 4 where the MIM nonlinear element 1 is not formed is etched. As described above, the MIM type nonlinear element for driving the liquid crystal is completed in two steps of exposing the resist.

【0021】この工程を経て作製されたMIM型非線形
素子を用いた基板が図1であるが、素子が走査線の上に
形成されているので開口率が大きくでき明るい液晶表示
装置ともなり得る。また、図2のようなMIM型非線形
素子は、主に電流が流れる部分が21となり第一の金属
膜12の表面側だけを使用するものであり側面を使用し
ないので基板内で均一な電気特性になる。つまり、第一
の金属膜12をエッチングすると図7のような形状とな
り側面部分72の長さlの制御が難しく、MIM型非線
形素子の電圧−電流特性及び容量が基板内で異なること
になり液晶表示装置の表示ムラの大きな原因となってい
た。しかし、本発明では表面側71の部分だけがMIM
非線形素子になり素子の大きさを基板内で均一にできる
のでこの表示ムラがほとんどなくなった。
FIG. 1 shows a substrate using the MIM type non-linear element manufactured through this process. However, since the element is formed on the scanning line, the aperture ratio can be increased and a bright liquid crystal display device can be obtained. In addition, the MIM type nonlinear element as shown in FIG. 2 mainly has a portion 21 through which a current flows, and uses only the surface side of the first metal film 12 and does not use the side surface. become. In other words, when the first metal film 12 is etched, it becomes a shape as shown in FIG. 7 and it is difficult to control the length 1 of the side portion 72, and the voltage-current characteristics and the capacitance of the MIM type nonlinear element are different in the substrate, and This is a major cause of display unevenness of the display device. However, in the present invention, only the portion of the front side 71 is MIM.
Since the element becomes a non-linear element and the size of the element can be made uniform within the substrate, this display unevenness has almost disappeared.

【0022】特開昭61−250676では第二の金属
膜14と画素電極16の機能をITO膜だけにして、レ
ジストの露光工程が2工程でできる図1のような構造の
表示パネルを提案しているが、ITO膜が第二の金属膜
となるMIM型非線形素子では、第一の金属膜にプラス
電圧を印加した場合とマイナス電圧を印加した場合で電
圧−電流特性が異なる,電圧印加時の経時変化が大きく
なる,低温及び高温での特性の変化が大きい等の問題点
があり、液晶駆動素子として用いるのは不適当である。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-250676 proposes a display panel having a structure as shown in FIG. 1 in which the function of the second metal film 14 and the pixel electrode 16 is limited to the ITO film, and the resist exposure process can be performed in two steps. However, in the MIM type nonlinear element in which the ITO film is the second metal film, the voltage-current characteristics are different between when a positive voltage is applied to the first metal film and when a negative voltage is applied. However, there are problems such as a large change with time and a large change in characteristics at low and high temperatures, and it is not suitable for use as a liquid crystal drive element.

【0023】もう1つ、レジストの露光工程が2工程で
できる構造として、特開昭60−164724で示され
ているように第二の金属膜の膜厚を100Å程度にし
て、第二の金属膜とITO膜を同時に加工する方法が提
案されている。しかし、画素部分の透過率が低下する,
電圧印加時の経時変化が大きくなるなどの問題をかかえ
ているため本発明の構造よりも液晶表示素子としての性
能が低くなっている。
As another structure in which the resist exposure process can be performed in two steps, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 60-164724, the thickness of the second metal film is set to about 100 ° and the second metal film is exposed. A method of processing a film and an ITO film simultaneously has been proposed. However, the transmittance of the pixel portion decreases,
Due to problems such as a large change with time when a voltage is applied, the performance as a liquid crystal display element is lower than that of the structure of the present invention.

【0024】MIM型非線形素子の電圧−電流特性は、
第一の金属膜にTa膜を用いる場合は、膜質,どのよう
な不純物を添加するか,第一の金属酸化膜を作製すると
きの陽極酸化の化成液の種類,第二の金属膜の種類等に
よって大きく変化することがわかっている。しかしなが
ら、本発明の構造では、第二の金属膜の種類はとるべき
プロセスによって制限を受けるが、前記の他の要素につ
いてはプロセスの制約を受けずに目的とする条件を採用
することが可能である。
The voltage-current characteristics of the MIM type nonlinear element are as follows:
When a Ta film is used as the first metal film, the film quality, what kind of impurities are added, the type of anodizing chemical solution used to form the first metal oxide film, and the type of the second metal film It is known that it greatly changes depending on the conditions. However, in the structure of the present invention, although the type of the second metal film is limited by the process to be taken, it is possible to adopt a target condition without being limited by the process for the other elements. is there.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上のとおり本発明において、MIM型
非線形素子を図2のような構造にすることで、2回のレ
ジスト露光工程を行うだけで素子が完成するので、低コ
ストなアクティブマトリクス型の液晶表示装置を提供で
きる。本構造は、MIM型非線形素子をなす部分の材料
を変える必要がなくまた、各膜の物性値を変える必要も
ないので電気特性は変わらない。第二の金属酸化膜を陽
極酸化法で作製する場合は、第一の金属膜と第二の金属
膜の電気的絶縁がなされていれば膜作製が可能となり、
本発明の製造工程を採用できる。
As described above, according to the present invention, by forming the MIM type nonlinear element as shown in FIG. 2, the element can be completed only by performing the resist exposure process twice, so that a low-cost active matrix type element can be obtained. Can be provided. In this structure, there is no need to change the material of the portion that forms the MIM type nonlinear element, and there is no need to change the physical properties of each film, so that the electrical characteristics do not change. When the second metal oxide film is formed by the anodic oxidation method, the film can be prepared if the first metal film and the second metal film are electrically insulated,
The manufacturing process of the present invention can be adopted.

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

【図1】本発明のMIM型非線形素子の上面図。FIG. 1 is a top view of a MIM type nonlinear element of the present invention.

【図2】本発面のMIM型非線形素子の断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of the MIM type nonlinear element of the present invention.

【図3】本発面のMIM型非線形素子の製造工程を表す
図。
FIG. 3 is a diagram showing a manufacturing process of the MIM type nonlinear element of the present invention.

【図4】アクティブマトリクス方式の液晶表示装置の等
価回路図。
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of an active matrix liquid crystal display device.

【図5】従来のMIM型非線形素子の製造工程を表す
図。
FIG. 5 is a diagram showing a manufacturing process of a conventional MIM type nonlinear element.

【図6】本発明のMIM型非線形素子の製造工程におい
て、選択陽極酸化の方法を示す図。
FIG. 6 is a view showing a method of selective anodic oxidation in a manufacturing process of the MIM type nonlinear element of the present invention.

【図7】従来のMIM型非線形素子の第一の金属層のエ
ッチング形状を示した断面図。
FIG. 7 is a sectional view showing an etched shape of a first metal layer of a conventional MIM type nonlinear element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 MIM型非線形素子 2 画素領域 3 液晶表示素子 4 走査線 5 信号線 6 MIM型非線形素子のない走査線領域 11,51 透明基板 11a,51a TaOX膜 12,52 第一の金属膜 13,53 第一の金属酸化膜 14,54 第二の金属膜 15,55 第二の金属酸化膜 16 画素電極 21 第一のMIM型非線形素子 22 第二のMIM型非線形素子 61 外部信号入力端子 62 陽極酸化工程の際に有機膜を塗布する
領域 71 第一の金属層がエッチングされた際に
テ−パとなる部分 72 第一の金属層のエッチングされない部
1 MIM nonlinear device 2 pixel region 3 liquid crystal display device 4 with no scanning line 5 signal lines 6 MIM nonlinear device scanning line region 11, 51 transparent substrate 11a, 51a TaO X film 12, 52 first metal film 13, 53 First metal oxide film 14, 54 Second metal film 15, 55 Second metal oxide film 16 Pixel electrode 21 First MIM type nonlinear element 22 Second MIM type nonlinear element 61 External signal input terminal 62 Anodizing A region where an organic film is applied during the process 71 A portion which becomes a taper when the first metal layer is etched 72 A portion where the first metal layer is not etched

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】基板の表面側に第一の金属膜を形成する工
程と、 前記第一の金属膜の表面側を酸化し第一の金属酸化膜を
形成する工程と、 前記第一の金属膜上に第二の金属膜を形成する工程と、 前記第一の金属膜、前記第一の金属酸化膜及び前記第二
の金属膜を一度のレジスト露光で所定の形状に加工する
工程と、 前記第一の金属膜の側面側を酸化し第二の金属酸化膜を
形成する工程と、 前記第二の金属膜上に透明導電膜を形成して、所定の形
状に加工する工程と、 を含んでなることを特徴とする非線形素子の製造方法。
A step of forming a first metal film on a surface side of the substrate; a step of oxidizing a surface side of the first metal film to form a first metal oxide film; Forming a second metal film on the film, processing the first metal film, the first metal oxide film and the second metal film into a predetermined shape by a single resist exposure, A step of oxidizing a side surface of the first metal film to form a second metal oxide film, and a step of forming a transparent conductive film on the second metal film and processing it into a predetermined shape. A method for manufacturing a non-linear element, comprising:
【請求項2】請求項1記載の非線形素子の製造方法にお
いて、前記第二の金属膜は前記第一の金属膜と導電接続
することがないように選択的に形成されてなることを特
徴とする非線形素子の製造方法。
2. The method for manufacturing a nonlinear element according to claim 1, wherein said second metal film is selectively formed so as not to be conductively connected to said first metal film. Manufacturing method of a nonlinear element.
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