JP3384022B2 - 液晶装置及び非線形抵抗素子 - Google Patents
液晶装置及び非線形抵抗素子Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ラップトップコンピュ
ーターやＥＷＳあるいは液晶テレビと言った液晶表示装
置の画素スイッチング素子としての応用が有効な非線形
抵抗素子及びその製造方法に関する。
ーターやＥＷＳあるいは液晶テレビと言った液晶表示装
置の画素スイッチング素子としての応用が有効な非線形
抵抗素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ラップトップコンピューターやＥ
ＷＳあるいは小型テレビなどにおいては、小型軽量化及
び低消費電力化などの点から、従来のＣＲＴから液晶表
示装置への置き換えが盛んになってきている。この液晶
表示装置の画素スイッチング素子としては、ポリシリコ
ンあるいはアモルファスシリコンを用いた３端子の薄膜
トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔ
ｅｒ：ＴＦＴ）や、金属−絶縁膜−金属から成る２端子
の非線形抵抗素子（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−
Ｍｅｔａｌ：ＭＩＭ）などが用いられる。このうち、Ｍ
ＩＭはＴＦＴに比べて製造工程が簡便で製造分留まりの
高い点から、低コスト化及び大面積化に有利であるとし
て注目され、改良・開発が進められてきている。図５は
従来の技術による非線形抵抗素子を製造工程毎の素子断
面図により説明した図である。まず図５（ａ）に示すよ
うに、透明絶縁基板５０１上に金属薄膜を積層しパター
ニングして下部電極５０２とする。前記下部電極にはタ
ンタルやアルミニウム等の金属薄膜が用いられることが
多い。ついで図５（ｂ）に示すように、前記下部電極５
０２の金属酸化膜を陽極酸化法を用いて形成し、絶縁膜
５０３とする。前記陽極酸化法では、通常はクエン酸を
０．０１ｗｔ％程度に溶解した化成液を用いることが多
い。その後、金属薄膜を積層し所望の形状にパターニン
グし、上部電極５０４とした後、画素電極５０５を形成
して図５（ｃ）となし、非線形抵抗素子が完成する。前
記上部電極５０４には、前記下部電極５０２に用いられ
たのと同様な金属の他にクロミウムやＩＴＯ薄膜など
が、また前記画素電極としてはＩＴＯ薄膜などが用いら
れることが多い。
ＷＳあるいは小型テレビなどにおいては、小型軽量化及
び低消費電力化などの点から、従来のＣＲＴから液晶表
示装置への置き換えが盛んになってきている。この液晶
表示装置の画素スイッチング素子としては、ポリシリコ
ンあるいはアモルファスシリコンを用いた３端子の薄膜
トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔ
ｅｒ：ＴＦＴ）や、金属−絶縁膜−金属から成る２端子
の非線形抵抗素子（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−
Ｍｅｔａｌ：ＭＩＭ）などが用いられる。このうち、Ｍ
ＩＭはＴＦＴに比べて製造工程が簡便で製造分留まりの
高い点から、低コスト化及び大面積化に有利であるとし
て注目され、改良・開発が進められてきている。図５は
従来の技術による非線形抵抗素子を製造工程毎の素子断
面図により説明した図である。まず図５（ａ）に示すよ
うに、透明絶縁基板５０１上に金属薄膜を積層しパター
ニングして下部電極５０２とする。前記下部電極にはタ
ンタルやアルミニウム等の金属薄膜が用いられることが
多い。ついで図５（ｂ）に示すように、前記下部電極５
０２の金属酸化膜を陽極酸化法を用いて形成し、絶縁膜
５０３とする。前記陽極酸化法では、通常はクエン酸を
０．０１ｗｔ％程度に溶解した化成液を用いることが多
い。その後、金属薄膜を積層し所望の形状にパターニン
グし、上部電極５０４とした後、画素電極５０５を形成
して図５（ｃ）となし、非線形抵抗素子が完成する。前
記上部電極５０４には、前記下部電極５０２に用いられ
たのと同様な金属の他にクロミウムやＩＴＯ薄膜など
が、また前記画素電極としてはＩＴＯ薄膜などが用いら
れることが多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図６には前述の従来の
非線形抵抗素子を液晶表示装置に用いた場合の等価回路
図を示してある。６０１は走査線、６０２は信号線、６
０３は画素領域、６０４は非線形抵抗素子、６０５は液
晶層をそれぞれ示している。また、図中Ａは走査回路に
一番近い画素領域を示し、Ｂは一番遠い画素領域を示し
ている。また図中Ｃは走査回路及び信号供給回路から共
に最も遠い画素領域を表している。一般にこの様な液晶
表示装置では、非線形抵抗素子の下部電極を配線層とし
て用いる事が多い。この液晶表示装置を駆動する場合に
印加される電圧波形を図７で説明する。まず図７（ａ）
に示されるような信号電圧が走査回路と信号供給回路と
から加えられると、図６中Ａに於いては非線形抵抗素子
に図７（ｂ）の様な電圧が印加され、一方液晶層には図
７（ｃ）の電圧が印加され、これに依って液晶表示装置
がスイッチングされる。ところが、配線層の抵抗が高い
場合、図６中Ｂに於ける印加電圧は図７（ｄ）の様にな
り、非線形抵抗素子には図７（ｅ）の、液晶層には図７
（ｆ）の電圧が印加される事になる。図７中でΔＶMは
図６中Ａ及びＢの非線形抵抗素子の印加電圧差、ΔＶL
は液晶層に書き込み電圧の差をそれぞれ表している。こ
の書き込み電圧の差ΔＶLが液晶表示装置に於いて、画
面のムラとして問題となってくる。この書き込み電圧の
差ΔＶLが、図６中Ｃに於いては更に大きくなる事は明
白であろう。従って、配線層の抵抗が高いほどムラが多
く、また大画面化になるほどこの問題が顕著になってく
る。そこで、配線層の低抵抗化が望まれている。
非線形抵抗素子を液晶表示装置に用いた場合の等価回路
図を示してある。６０１は走査線、６０２は信号線、６
０３は画素領域、６０４は非線形抵抗素子、６０５は液
晶層をそれぞれ示している。また、図中Ａは走査回路に
一番近い画素領域を示し、Ｂは一番遠い画素領域を示し
ている。また図中Ｃは走査回路及び信号供給回路から共
に最も遠い画素領域を表している。一般にこの様な液晶
表示装置では、非線形抵抗素子の下部電極を配線層とし
て用いる事が多い。この液晶表示装置を駆動する場合に
印加される電圧波形を図７で説明する。まず図７（ａ）
に示されるような信号電圧が走査回路と信号供給回路と
から加えられると、図６中Ａに於いては非線形抵抗素子
に図７（ｂ）の様な電圧が印加され、一方液晶層には図
７（ｃ）の電圧が印加され、これに依って液晶表示装置
がスイッチングされる。ところが、配線層の抵抗が高い
場合、図６中Ｂに於ける印加電圧は図７（ｄ）の様にな
り、非線形抵抗素子には図７（ｅ）の、液晶層には図７
（ｆ）の電圧が印加される事になる。図７中でΔＶMは
図６中Ａ及びＢの非線形抵抗素子の印加電圧差、ΔＶL
は液晶層に書き込み電圧の差をそれぞれ表している。こ
の書き込み電圧の差ΔＶLが液晶表示装置に於いて、画
面のムラとして問題となってくる。この書き込み電圧の
差ΔＶLが、図６中Ｃに於いては更に大きくなる事は明
白であろう。従って、配線層の抵抗が高いほどムラが多
く、また大画面化になるほどこの問題が顕著になってく
る。そこで、配線層の低抵抗化が望まれている。
【０００４】このような問題を解決する手段として、例
えば特公平３−４６３８１の様な改善が提案されてい
る。これを図８に示す製造工程毎の素子断面図により簡
単に説明する。まず図８（ａ）に示すように、透明絶縁
基板８０１上に２０００Å程度のタングステン薄膜８０
２および陽極酸化膜を形成し得る５００Å程度のタンタ
ル薄膜を積層し、一括してパターニングして下部電極と
する。ついで陽極酸化法を用い、タングステン薄膜およ
びタンタル薄膜の金属酸化膜であるタングステンオキサ
イド及びタンタルオキサイドよりなる絶縁膜８０４を形
成し、図８（ｂ）とする。その後上部電極８０５となる
金属薄膜を積層、パターニングして図８（ｃ）となし、
非線形抵抗素子が完成する。前述の図８で示したような
非線形抵抗素子では下部電極側面の前記タングステン薄
膜の陽極酸化膜であるＷＯ3と、下部電極表面の前記タ
ンタル薄膜の陽極酸化膜であるＴａ2Ｏ5とにより非線形
抵抗素子を形成している。この非線形抵抗素子の下部電
極は、タングステン薄膜とタンタル薄膜との積層構造に
なっているため、抵抗値は従来の１０分の１程度に低減
されており、配線層の低抵抗化が図られている。しかし
ながら、ＷＯ3薄膜は酸化膜ではあるが非常に不安定
で、容易に水素やナトリウムなどと反応して電気伝導性
の酸化物を形成してしまい、素子耐圧の劣化等を引き起
こすため、前述のような構造では非線形に優れた非線形
抵抗素子を形成する事は困難である。
えば特公平３−４６３８１の様な改善が提案されてい
る。これを図８に示す製造工程毎の素子断面図により簡
単に説明する。まず図８（ａ）に示すように、透明絶縁
基板８０１上に２０００Å程度のタングステン薄膜８０
２および陽極酸化膜を形成し得る５００Å程度のタンタ
ル薄膜を積層し、一括してパターニングして下部電極と
する。ついで陽極酸化法を用い、タングステン薄膜およ
びタンタル薄膜の金属酸化膜であるタングステンオキサ
イド及びタンタルオキサイドよりなる絶縁膜８０４を形
成し、図８（ｂ）とする。その後上部電極８０５となる
金属薄膜を積層、パターニングして図８（ｃ）となし、
非線形抵抗素子が完成する。前述の図８で示したような
非線形抵抗素子では下部電極側面の前記タングステン薄
膜の陽極酸化膜であるＷＯ3と、下部電極表面の前記タ
ンタル薄膜の陽極酸化膜であるＴａ2Ｏ5とにより非線形
抵抗素子を形成している。この非線形抵抗素子の下部電
極は、タングステン薄膜とタンタル薄膜との積層構造に
なっているため、抵抗値は従来の１０分の１程度に低減
されており、配線層の低抵抗化が図られている。しかし
ながら、ＷＯ3薄膜は酸化膜ではあるが非常に不安定
で、容易に水素やナトリウムなどと反応して電気伝導性
の酸化物を形成してしまい、素子耐圧の劣化等を引き起
こすため、前述のような構造では非線形に優れた非線形
抵抗素子を形成する事は困難である。
【０００５】また、特開平３−２９３３２９の様に、下
地金属薄膜としてタンタル薄膜とタングステン薄膜との
合金を用いた構造も提案されているが、この場合も非線
形抵抗素子の絶縁膜中にタングステン原子が存在して前
記非線形抵抗素子の特性が損なわれてしまうため、好ま
しい方法ではない。あるいはＷＯ3薄膜の影響を無くす
為には、タングステン薄膜全面をタンタル薄膜で覆い、
タンタル薄膜のみを陽極酸化する方法も考えられている
が、この場合プロセスが複雑になるため、歩留まりの低
下及び高コスト化を引き起こすため、やはり望ましい方
法ではない。或いは絶縁膜を陽極酸化法でなく、ＣＶＤ
法やＰＶＤ法で形成する方法も提案されているが、これ
も絶縁膜形成の際の均一性や歩留まりの点から好ましい
方法ではない事は明白である。なお前述のタングステン
薄膜の代わりに、Ｃｒ，Ｆｅ，Ｖ，Ｍｏ等の金属を用い
ても同様の事が言える。
地金属薄膜としてタンタル薄膜とタングステン薄膜との
合金を用いた構造も提案されているが、この場合も非線
形抵抗素子の絶縁膜中にタングステン原子が存在して前
記非線形抵抗素子の特性が損なわれてしまうため、好ま
しい方法ではない。あるいはＷＯ3薄膜の影響を無くす
為には、タングステン薄膜全面をタンタル薄膜で覆い、
タンタル薄膜のみを陽極酸化する方法も考えられている
が、この場合プロセスが複雑になるため、歩留まりの低
下及び高コスト化を引き起こすため、やはり望ましい方
法ではない。或いは絶縁膜を陽極酸化法でなく、ＣＶＤ
法やＰＶＤ法で形成する方法も提案されているが、これ
も絶縁膜形成の際の均一性や歩留まりの点から好ましい
方法ではない事は明白である。なお前述のタングステン
薄膜の代わりに、Ｃｒ，Ｆｅ，Ｖ，Ｍｏ等の金属を用い
ても同様の事が言える。
【０００６】本発明はこの様な従来の技術に於ける問題
点を解決するもので、その目的とするところは、下部電
極及び配線層の低抵抗化を損なう事無く、かつ大幅なプ
ロセス変更を必要とせずに素子特性に優れた非線形抵抗
素子を形成でき、例えばそれを液晶表示装置に用いた場
合、液晶表示装置の高画質化及び大面積化を可能にする
非線形抵抗素子及びその製造方法を提供するところにあ
る。
点を解決するもので、その目的とするところは、下部電
極及び配線層の低抵抗化を損なう事無く、かつ大幅なプ
ロセス変更を必要とせずに素子特性に優れた非線形抵抗
素子を形成でき、例えばそれを液晶表示装置に用いた場
合、液晶表示装置の高画質化及び大面積化を可能にする
非線形抵抗素子及びその製造方法を提供するところにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の液晶装置
は、下部電極と絶縁膜と上部電極とを有する非線形抵抗
素子を備えた液晶装置であって、 前記下部電極が第１
のタンタル薄膜と金属薄膜と第２のタンタル薄膜とを含
む積層構造を有することを特徴とする。本発明の第２の
液晶装置は、下部電極と絶縁膜と上部電極とを有する非
線形抵抗素子を備えた液晶装置であって、 前記下部電
極が、２００Å以上の膜厚を有する第１のタンタル薄膜
と、３００Å以下の膜厚を有する金属薄膜と、膜厚が１
０００Å以上の第２のタンタル薄膜とを含む積層構造を
有することを特徴とする。本発明の第３の液晶装置は、
下部電極と絶縁膜と上部電極とを有する非線形抵抗素子
を備えた液晶装置であって、 前記下部電極は、第１の
タンタル薄膜と前記第１のタンタル薄膜上に形成された
金属薄膜と前記金属薄膜上に形成された第２のタンタル
薄膜とを含む３層構造を有してなることを特徴とする。
上記の液晶装置において、前記金属薄膜を構成する金属
原子の前記絶縁膜における濃度が７原子％以下であるこ
とが好ましい。本発明の第１の非線形抵抗素子は、下部
電極と絶縁膜と上部電極とを有する非線形抵抗素子あっ
て、 前記下部電極がタンタル薄膜と金属薄膜とタンタ
ル薄膜とを含む積層構造を有することを特徴とする。本
発明の第２の非線形抵抗素子は、下部電極と絶縁膜と上
部電極とを有する非線形抵抗素子であって、前記下部電
極が、２００Å以上の膜厚を有するタンタル薄膜と、３
００Å以下の膜厚を有する金属薄膜と、膜厚が１０００
Å以上のタンタル薄膜とのタンタル薄膜と、を含む積層
構造を有することを特徴とする。本発明の第３の非線形
抵抗素子は、下部電極と絶縁膜と上部電極とを有する非
線形抵抗素子であって、前記下部電極は、第１のタンタ
ル薄膜と前記第１のタンタル薄膜上に形成された金属薄
膜と前記金属薄膜上に形成された第２のタンタル薄膜と
を含む３層構造を有してなることを特徴とする。上記の
非線形抵抗素子において、前記絶縁膜はアルカリ性を示
す水溶液を化成液として用いた陽極酸化により形成され
たものであることが好ましい。また、上記の非線形抵抗
素子において、前記絶縁膜はアルカリ性を示す水溶液を
化成液として用いて一定時間陽極酸化を行った後、アル
カリ性を示さない水溶液により陽極酸化を行うことによ
り形成されたものであってもよい。
は、下部電極と絶縁膜と上部電極とを有する非線形抵抗
素子を備えた液晶装置であって、 前記下部電極が第１
のタンタル薄膜と金属薄膜と第２のタンタル薄膜とを含
む積層構造を有することを特徴とする。本発明の第２の
液晶装置は、下部電極と絶縁膜と上部電極とを有する非
線形抵抗素子を備えた液晶装置であって、 前記下部電
極が、２００Å以上の膜厚を有する第１のタンタル薄膜
と、３００Å以下の膜厚を有する金属薄膜と、膜厚が１
０００Å以上の第２のタンタル薄膜とを含む積層構造を
有することを特徴とする。本発明の第３の液晶装置は、
下部電極と絶縁膜と上部電極とを有する非線形抵抗素子
を備えた液晶装置であって、 前記下部電極は、第１の
タンタル薄膜と前記第１のタンタル薄膜上に形成された
金属薄膜と前記金属薄膜上に形成された第２のタンタル
薄膜とを含む３層構造を有してなることを特徴とする。
上記の液晶装置において、前記金属薄膜を構成する金属
原子の前記絶縁膜における濃度が７原子％以下であるこ
とが好ましい。本発明の第１の非線形抵抗素子は、下部
電極と絶縁膜と上部電極とを有する非線形抵抗素子あっ
て、 前記下部電極がタンタル薄膜と金属薄膜とタンタ
ル薄膜とを含む積層構造を有することを特徴とする。本
発明の第２の非線形抵抗素子は、下部電極と絶縁膜と上
部電極とを有する非線形抵抗素子であって、前記下部電
極が、２００Å以上の膜厚を有するタンタル薄膜と、３
００Å以下の膜厚を有する金属薄膜と、膜厚が１０００
Å以上のタンタル薄膜とのタンタル薄膜と、を含む積層
構造を有することを特徴とする。本発明の第３の非線形
抵抗素子は、下部電極と絶縁膜と上部電極とを有する非
線形抵抗素子であって、前記下部電極は、第１のタンタ
ル薄膜と前記第１のタンタル薄膜上に形成された金属薄
膜と前記金属薄膜上に形成された第２のタンタル薄膜と
を含む３層構造を有してなることを特徴とする。上記の
非線形抵抗素子において、前記絶縁膜はアルカリ性を示
す水溶液を化成液として用いた陽極酸化により形成され
たものであることが好ましい。また、上記の非線形抵抗
素子において、前記絶縁膜はアルカリ性を示す水溶液を
化成液として用いて一定時間陽極酸化を行った後、アル
カリ性を示さない水溶液により陽極酸化を行うことによ
り形成されたものであってもよい。
【０００８】
【作用】本発明の非線形抵抗素子の下部電極は２つのタ
ンタル薄膜と金属膜とを含む積層構造を有しているの
で、配線層の低抵抗性が確保されており、係る非線形抵
抗素子を液晶表示装置などのスイッチング素子として用
いれば、表示ムラ等の配線抵抗に由来する表示品位の劣
化を低減することが可能となる。
ンタル薄膜と金属膜とを含む積層構造を有しているの
で、配線層の低抵抗性が確保されており、係る非線形抵
抗素子を液晶表示装置などのスイッチング素子として用
いれば、表示ムラ等の配線抵抗に由来する表示品位の劣
化を低減することが可能となる。
【０００９】
【実施例】本発明の実施例の１つを、図１に示す製造工
程ごとの素子断面図によって詳しく説明して行く。まず
図１（ａ）に示すように、透明絶縁基板１０１上にタン
グステン薄膜１０２及びタンタル薄膜１０３を順次積層
し、一括してパターニングする事により、下部電極を形
成する。本実施例においては前記タングステン薄膜１０
２の膜厚を２００Åとし、かつ前記タンタル薄膜１０３
を２０００Åの厚さで形成した。その後図１（ｂ）に示
すように、０．０１ｗｔ％の濃度のクエン酸水溶液中
で、前記タングステン薄膜１０２及び前記タンタル薄膜
１０３を陽極酸化し、絶縁膜１０４を形成する。その後
上部電極１０５を形成し、図１（ｃ）となし、非線形抵
抗素子が完成する。
程ごとの素子断面図によって詳しく説明して行く。まず
図１（ａ）に示すように、透明絶縁基板１０１上にタン
グステン薄膜１０２及びタンタル薄膜１０３を順次積層
し、一括してパターニングする事により、下部電極を形
成する。本実施例においては前記タングステン薄膜１０
２の膜厚を２００Åとし、かつ前記タンタル薄膜１０３
を２０００Åの厚さで形成した。その後図１（ｂ）に示
すように、０．０１ｗｔ％の濃度のクエン酸水溶液中
で、前記タングステン薄膜１０２及び前記タンタル薄膜
１０３を陽極酸化し、絶縁膜１０４を形成する。その後
上部電極１０５を形成し、図１（ｃ）となし、非線形抵
抗素子が完成する。
【００１０】図２は、タングステン薄膜の膜厚を変化さ
せたときの、下部電極層の比抵抗及び非線形抵抗素子の
オン／オフ比を表すグラフである。この図よりタングス
テン薄膜の膜厚が３００Å以下の場合にはオン／オフ比
が大きく、タングステン薄膜の膜厚が３００Å以上にな
るとオン／オフ比が減少している。すなはち、下部電極
下層部のタングステン薄膜の膜厚が３００Å以下の場合
には、非線形抵抗素子の特性は下部電極側面に形成され
るＷＯ3膜の影響を受け難くなる事が判る。また、前記
下部電極の比抵抗は前記タングステン薄膜の膜厚が１０
０Å以上であれば、２０μΩｃｍ程度まで低減される事
が判る。従って、前記下部電極の比抵抗と素子特性との
観点から、前記下地金属層の膜厚は厚くとも３００Åで
ある事が望ましい。
せたときの、下部電極層の比抵抗及び非線形抵抗素子の
オン／オフ比を表すグラフである。この図よりタングス
テン薄膜の膜厚が３００Å以下の場合にはオン／オフ比
が大きく、タングステン薄膜の膜厚が３００Å以上にな
るとオン／オフ比が減少している。すなはち、下部電極
下層部のタングステン薄膜の膜厚が３００Å以下の場合
には、非線形抵抗素子の特性は下部電極側面に形成され
るＷＯ3膜の影響を受け難くなる事が判る。また、前記
下部電極の比抵抗は前記タングステン薄膜の膜厚が１０
０Å以上であれば、２０μΩｃｍ程度まで低減される事
が判る。従って、前記下部電極の比抵抗と素子特性との
観点から、前記下地金属層の膜厚は厚くとも３００Åで
ある事が望ましい。
【００１１】さらに別の実験により、酸性を示す化成液
においては前記陽極酸化の際の電流密度が０．５ｍＡ／
ｃｍ2以下であれば、下地金属薄膜は陽極酸化膜を形成
せずに溶出し、かつタンタル薄膜は陽極酸化膜を形成し
得る事が確認された。すなわち本陽極酸化法を用いる事
によって、下部電極の下地金属薄膜は、陽極酸化によっ
て溶出するために側面が後退し、それによって前記側面
部へのタンタル薄膜の陽極酸化膜の成長が促進され、結
果として下地金属薄膜側面にタンタルオキサイド膜が厚
く形成される。従って、絶縁性に乏しい下地金属薄膜の
陽極酸化膜が下部電極表面に形成されず、従来見られた
ような素子特性の劣化は全く生じず、かつ下地金属薄膜
側面部のタンタルオキサイド膜も厚く形成されるため、
下地金属薄膜の影響を更に受け難くなると共に、耐圧の
劣化も防ぐ事が可能になる。
においては前記陽極酸化の際の電流密度が０．５ｍＡ／
ｃｍ2以下であれば、下地金属薄膜は陽極酸化膜を形成
せずに溶出し、かつタンタル薄膜は陽極酸化膜を形成し
得る事が確認された。すなわち本陽極酸化法を用いる事
によって、下部電極の下地金属薄膜は、陽極酸化によっ
て溶出するために側面が後退し、それによって前記側面
部へのタンタル薄膜の陽極酸化膜の成長が促進され、結
果として下地金属薄膜側面にタンタルオキサイド膜が厚
く形成される。従って、絶縁性に乏しい下地金属薄膜の
陽極酸化膜が下部電極表面に形成されず、従来見られた
ような素子特性の劣化は全く生じず、かつ下地金属薄膜
側面部のタンタルオキサイド膜も厚く形成されるため、
下地金属薄膜の影響を更に受け難くなると共に、耐圧の
劣化も防ぐ事が可能になる。
【００１２】また、前記陽極酸化法に於ける化成液とし
て、アンモニウム塩水溶液等のアルカリ性を示す水溶液
を用いた場合には、電流密度に依存せず同様の効果が得
られる事も確認された。ただしこの場合、前記金属薄膜
の溶出速度が早く制御が難しいが、アルカリ性を示す水
溶液中で一定時間陽極酸化を行って前記金属薄膜側面部
を後退させた後、例えばクエン酸水溶液やリン酸水溶液
と言ったようなアルカリ性を示さない水溶液中で陽極酸
化を行う事で、制御性良く前述と同様の効果が得られ
る。
て、アンモニウム塩水溶液等のアルカリ性を示す水溶液
を用いた場合には、電流密度に依存せず同様の効果が得
られる事も確認された。ただしこの場合、前記金属薄膜
の溶出速度が早く制御が難しいが、アルカリ性を示す水
溶液中で一定時間陽極酸化を行って前記金属薄膜側面部
を後退させた後、例えばクエン酸水溶液やリン酸水溶液
と言ったようなアルカリ性を示さない水溶液中で陽極酸
化を行う事で、制御性良く前述と同様の効果が得られ
る。
【００１３】また、図３は本実施例で形成した非線形抵
抗素子を、ＳＩＭＳ分析した結果である。３０１は下地
金属薄膜であるタングステン薄膜領域、３０２はタンタ
ル薄膜領域、３０３は陽極酸化膜領域をそれぞれ示し、
３０４はタンタル原子のプロファイル、３０５はタング
ステン原子のプロファイル、３０６は酸素原子のプロフ
ァイルをそれぞれ表している。この解析結果より、下部
電極下層部のタングステン薄膜から、下部電極上層部の
タンタル薄膜へのタングステン原子の拡散深さは、ほぼ
５００Å程度になっている。別の実験によって、前記拡
散してきたタングステン原子が絶縁膜中まで侵入する
と、従来の素子特性が損なわれてしまう事が確認され
た。一方で、前記絶縁膜中に拡散してきたタングステン
原子の濃度が７原子％以下であれば、素子特性には大き
な影響を与えない事も確認された。従って、下地金属薄
膜の側面部を覆うに足るだけの陽極酸化膜を形成する必
要性と、タンタル薄膜表面に下地金属原子を多くとも７
％しか含まない絶縁膜を形成し得るだけの膜厚、及び下
地金属薄膜のタンタルオキサイド膜への拡散深さを考慮
すると、下部電極に於いてタンタル薄膜の膜厚は１００
０Å以上である事が望ましい事が判る。
抗素子を、ＳＩＭＳ分析した結果である。３０１は下地
金属薄膜であるタングステン薄膜領域、３０２はタンタ
ル薄膜領域、３０３は陽極酸化膜領域をそれぞれ示し、
３０４はタンタル原子のプロファイル、３０５はタング
ステン原子のプロファイル、３０６は酸素原子のプロフ
ァイルをそれぞれ表している。この解析結果より、下部
電極下層部のタングステン薄膜から、下部電極上層部の
タンタル薄膜へのタングステン原子の拡散深さは、ほぼ
５００Å程度になっている。別の実験によって、前記拡
散してきたタングステン原子が絶縁膜中まで侵入する
と、従来の素子特性が損なわれてしまう事が確認され
た。一方で、前記絶縁膜中に拡散してきたタングステン
原子の濃度が７原子％以下であれば、素子特性には大き
な影響を与えない事も確認された。従って、下地金属薄
膜の側面部を覆うに足るだけの陽極酸化膜を形成する必
要性と、タンタル薄膜表面に下地金属原子を多くとも７
％しか含まない絶縁膜を形成し得るだけの膜厚、及び下
地金属薄膜のタンタルオキサイド膜への拡散深さを考慮
すると、下部電極に於いてタンタル薄膜の膜厚は１００
０Å以上である事が望ましい事が判る。
【００１４】また図４の素子断面図に示される様な構造
を用いることによって、更成る改善が可能である。ここ
で４０１は透明絶縁基板、４０２はタンタル薄膜、４０
３は金属薄膜、４０４はタンタル薄膜、４０５は陽極酸
化膜、４０６は上部電極をそれぞれ表している。この図
で示されるように、下部電極をタンタル薄膜と金属薄膜
とタンタル薄膜との３層構造とする事により、前記金属
薄膜の後退した側面部を、前記上層部のタンタル薄膜よ
り形成されるタンタルオキサイド膜と、前記下層部のタ
ンタル薄膜より形成されるタンタルオキサイド膜とで、
充分に被覆する事が可能であり、耐圧の向上も実現でき
る。この場合も勿論、前述の陽極酸化法を用いる事で同
様の効果が得られる事は明白である。
を用いることによって、更成る改善が可能である。ここ
で４０１は透明絶縁基板、４０２はタンタル薄膜、４０
３は金属薄膜、４０４はタンタル薄膜、４０５は陽極酸
化膜、４０６は上部電極をそれぞれ表している。この図
で示されるように、下部電極をタンタル薄膜と金属薄膜
とタンタル薄膜との３層構造とする事により、前記金属
薄膜の後退した側面部を、前記上層部のタンタル薄膜よ
り形成されるタンタルオキサイド膜と、前記下層部のタ
ンタル薄膜より形成されるタンタルオキサイド膜とで、
充分に被覆する事が可能であり、耐圧の向上も実現でき
る。この場合も勿論、前述の陽極酸化法を用いる事で同
様の効果が得られる事は明白である。
【００１５】なお、本実施例に於いては下部電極に於け
る下地金属薄膜としてタングステン薄膜を用いて説明し
たが、この代わりにＶ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｎｂ，Ｍｏ等を用
いても同様の効果が得られる。
る下地金属薄膜としてタングステン薄膜を用いて説明し
たが、この代わりにＶ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｎｂ，Ｍｏ等を用
いても同様の効果が得られる。
【００１６】
【発明の効果】本発明の非線形抵抗素子及びその製造方
法によれば、下部電極を金属薄膜とタンタル薄膜との積
層構造にし、絶縁膜を陽極酸化法で形成した場合にも、
従来の素子特性を損なう事無く下部電極の低抵抗化が可
能となる。従って、この様な非線形抵抗素子を、例えば
液晶表示装置に用いた場合には、配線層の低抵抗化によ
り大面積化及び高画質化が可能になる。
法によれば、下部電極を金属薄膜とタンタル薄膜との積
層構造にし、絶縁膜を陽極酸化法で形成した場合にも、
従来の素子特性を損なう事無く下部電極の低抵抗化が可
能となる。従って、この様な非線形抵抗素子を、例えば
液晶表示装置に用いた場合には、配線層の低抵抗化によ
り大面積化及び高画質化が可能になる。
【図１】 本発明の実施例に於ける非線形抵抗素子の製
造工程毎の素子断面図。
造工程毎の素子断面図。
【図２】 非線形抵抗素子に於いて、下地金属薄膜の膜
厚を変えたときの、下部電極層の比抵抗値及び非線形抵
抗素子のオン／オフ比を表すグラフ。
厚を変えたときの、下部電極層の比抵抗値及び非線形抵
抗素子のオン／オフ比を表すグラフ。
【図３】 非線形抵抗素子の深さ方向のＳＩＭＳ分析結
果を表す図。
果を表す図。
【図４】 本発明の実施例で説明した非線形抵抗素子の
素子断面図。
素子断面図。
【図５】 従来の技術により形成された非線形抵抗素子
の製造工程毎の素子断面図。
の製造工程毎の素子断面図。
【図６】 非線形抵抗素子を液晶表示装置に用いたとき
の等価回路図。
の等価回路図。
【図７】 液晶表示装置を駆動するときの印加電圧を表
す図。
す図。
【図８】 従来の技術により形成された非線形抵抗素子
の製造工程毎の素子断面図。
の製造工程毎の素子断面図。
１０１、４０１、５０１、８０１・・・透明絶縁基板
１０２、４０３、８０２・・・金属薄膜
１０３、４０２、４０４、５０２、８０３・・・タンタ
ル薄膜 １０４、４０５、５０３、８０４・・・陽極酸化膜 １０５、４０６、５０４、８０５・・・上部電極 ６０１・・・走査回路 ６０２・・・信号供給回路 ６０３・・・画素領域 ６０４・・・非線形抵抗素子 ６０５・・・液晶層 ３０１・・・下地金属領域 ３０２・・・タンタル薄膜領域 ３０３・・・陽極酸化膜領域 ３０４・・・タンタル原子のプロファイル ３０５・・・タングステン原子のプロファイル ３０６・・・酸素原子のプロファイル
ル薄膜 １０４、４０５、５０３、８０４・・・陽極酸化膜 １０５、４０６、５０４、８０５・・・上部電極 ６０１・・・走査回路 ６０２・・・信号供給回路 ６０３・・・画素領域 ６０４・・・非線形抵抗素子 ６０５・・・液晶層 ３０１・・・下地金属領域 ３０２・・・タンタル薄膜領域 ３０３・・・陽極酸化膜領域 ３０４・・・タンタル原子のプロファイル ３０５・・・タングステン原子のプロファイル ３０６・・・酸素原子のプロファイル
Claims (9)
- 【請求項１】 下部電極と絶縁膜と上部電極とを有する
非線形抵抗素子を備えた液晶装置であって、 前記下部電極が第１のタンタル薄膜と金属薄膜と第２の
タンタル薄膜とを含む積層構造を有することを特徴とす
る液晶装置。 - 【請求項２】 下部電極と絶縁膜と上部電極とを有する
非線形抵抗素子を備えた液晶装置であって、 前記下部電極が、２００Å以上の膜厚を有する第１のタ
ンタル薄膜と、３００Å以下の膜厚を有する金属薄膜
と、膜厚が１０００Å以上の第２のタンタル薄膜とを含
む積層構造を有することを特徴とする液晶装置。 - 【請求項３】 下部電極と絶縁膜と上部電極とを有する
非線形抵抗素子を備えた液晶装置であって、 前記下部電極は、第１のタンタル薄膜と前記第１のタン
タル薄膜上に形成された金属薄膜と前記金属薄膜上に形
成された第２のタンタル薄膜とを含む３層構造を有して
なること、 を特徴とする液晶装置。 - 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶
装置において、 前記金属薄膜を構成する金属原子の前記絶縁膜における
濃度が７原子％以下であること、 を特徴とする液晶装置。 - 【請求項５】 下部電極と絶縁膜と上部電極とを有する
非線形抵抗素子あって、 前記下部電極がタンタル薄膜と金属薄膜とタンタル薄膜
とを含む積層構造を有することを特徴とする非線形抵抗
素子。 - 【請求項６】 下部電極と絶縁膜と上部電極とを有する
非線形抵抗素子であって、 前記下部電極が、２００Å以上の膜厚を有するタンタル
薄膜と、３００Å以下の膜厚を有する金属薄膜と、膜厚
が１０００Å以上のタンタル薄膜とのタンタル薄膜と、
を含む積層構造を有することを特徴とする非線形抵抗素
子。 - 【請求項７】 下部電極と絶縁膜と上部電極とを有する
非線形抵抗素子であって、 前記下部電極は、第１のタンタル薄膜と前記第１のタン
タル薄膜上に形成された金属薄膜と前記金属薄膜上に形
成された第２のタンタル薄膜とを含む３層構造を有して
なること、 を特徴とする非線形抵抗素子。 - 【請求項８】 請求項５乃至７のいずれかに記載の非線
形抵抗素子において、 前記絶縁膜はアルカリ性を示す水溶液を化成液として用
いた陽極酸化により形成されたこと、 を特徴とする非線形抵抗素子。 - 【請求項９】 請求項５乃至７のいずれかに記載の非線
形抵抗素子において、 前記絶縁膜はアルカリ性を示す水溶液を化成液として用
いて一定時間陽極酸化を行った後、アルカリ性を示さな
い水溶液により陽極酸化を行うことにより形成されたこ
と、 を特徴とする非線形抵抗素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08887293A JP3384022B2 (ja) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | 液晶装置及び非線形抵抗素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08887293A JP3384022B2 (ja) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | 液晶装置及び非線形抵抗素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06301062A JPH06301062A (ja) | 1994-10-28 |
| JP3384022B2 true JP3384022B2 (ja) | 2003-03-10 |
Family
ID=13955106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08887293A Expired - Fee Related JP3384022B2 (ja) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | 液晶装置及び非線形抵抗素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3384022B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996023246A1 (fr) * | 1995-01-23 | 1996-08-01 | Seiko Epson Corporation | Element a resistance non lineaire, son procede de production et affichage a cristaux liquides |
-
1993
- 1993-04-15 JP JP08887293A patent/JP3384022B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06301062A (ja) | 1994-10-28 |
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