JP3666771B2

JP3666771B2 - Switching element

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Publication number: JP3666771B2
Application number: JP00704897A
Authority: JP
Inventors: 佳久石本; 稔章福山; 陽介藤川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-01-17
Filing date: 1997-01-17
Publication date: 2005-06-29
Anticipated expiration: 2017-01-17
Also published as: JPH10206898A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶表示装置に用いられる金属−絶縁膜−金属の積層構造からなるスイッチング素子に関し、特に絶縁膜を陽極酸化法によって形成するスイッチング素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶表示装置は、薄く軽量であって、低消費電力と言う利点から、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、オフィスオートメーション用の端末表示装置、テレビジョン等、多様な対象物に適用されており、より大容量の表示、高画質が求められている。
【０００３】
従来の液晶表示装置は、ＴＮ（Twisted Nematic）方式あるいはＳＴＮ（Super Twisted Nematic）方式と、電圧平均化法による単純マトリクス駆動を主流としていたが、この様な方法では、走査線の増加に伴って、コントラストの低下を招くので、大容量の表示を実現することが困難であった。
【０００４】
このため、表示画面の各画素にそれぞれのスイッチング素子を設けたアクティブ駆動方式が提供されている。この様なスイッチング素子としては、薄膜トランジスタや２端子非線形素子等が挙げられ、構造が簡単で、製造コストの点でも有利な２端子非線形素子の方が有望視され、金属−絶縁膜−金属構造のもの（Metal-Insulator-Metal，以下ＭＩＭ素子と称する）が実用化されている。
【０００５】
このＭＩＭ素子は、例えば図９及び図１０に示す様な構造を有する。
このＭＩＭ素子を製造するには、まずスパッタリング法等によって、ガラス基板１０１上に、厚み３０００オングストロームのタンタル薄膜を積層し、フォトリソグラフィー法によって、このタンタル薄膜をパターニングして、信号線１０２及び下部電極１０３を形成する。この後、陽極酸化法によって、下部電極１０３の表面を陽極酸化して、厚み６００オングストロームの五酸化タンタルからなる絶縁膜１０４を形成する。次に、スパッタリング法等によって、基板１０１の全面に、厚み４０００オングストロームのチタン薄膜を形成し、フォトリソグラフィー法によって、このチタン薄膜をパターニングして、上部電極１０５を形成する。更に、ＩＴＯ等からなる透明電極膜を積層し、これをパターニングして画素電極１０６を形成する。
【０００６】
この様な構成において、絶縁膜１０４は、非線形な抵抗特性を示し、下部電極１０３、絶縁膜１０４及び上部電極１０５を積層する部位に、ＭＩＭ素子１０７が形成される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記構造のＭＩＭ素子１０７においては、下部電極１０３の周縁に電界が集中し易く、あるいは絶縁膜１０４の形成に際し、この下部電極１０３の周縁の段差のために、絶縁膜１０４による該周縁のカバレッジが悪化するので、この周縁で絶縁破壊を引き起こし易い。
また、下部電極１０３の平坦部に重なる絶縁膜１０４の部分だけでなく、下部電極１０３の周縁に重なる絶縁膜１０４の部分をも、ＭＩＭ素子１０７の絶縁膜として使用するため、この下部電極１０３の周縁の絶縁破壊は、このＭＩＭ素子１０７の絶縁破壊となる。
この様な下部電極１０３の周縁での絶縁破壊は、液晶表示装置の表示不良となる。
【０００８】
このため、下部電極１０３の周縁を別の絶縁膜によって覆うと共に、絶縁膜１０４については、下部電極１０３の平坦部に重なる部分のみをＭＩＭ素子１０７のものとして用い、これによってＭＩＭ素子１０７の絶縁破壊を低減すると言う技術が提案されている（例えば特開平１−２７００２７号を参照）。
【０００９】
この様な絶縁破壊対策を施したＭＩＭ素子を製造する方法として、次の２種類の方法がある。
【００１０】
最初の方法▲１▼は、第２絶縁膜によって下部電極の周縁を覆った後、ＭＩＭ素子に用いる第１絶縁膜を形成する方法であって、これを図１１及び図１２を参照して説明する。
【００１１】
まず、スパッタリング法等によって、ガラス基板１１１上に金属層を積層し、フォトリソグラフィー法によって、この金属層をパターニングして、信号線１１２及び下部電極１１３を形成する。次に、Ｐ−ＣＶＤ法、スパッタリング法等によって、絶縁層を積層し、フォトリソグラフィー法によって、この絶縁層をパターニングして、第２絶縁膜１１４を形成する。この後、陽極酸化法によって、下部電極１１３の表面の一部分を陽極酸化して、第１絶縁膜１１５を形成する。次に、スパッタリング法等によって、基板１１１の全面に、金属層を積層し、フォトリソグラフィー法によって、この金属層をパターニングして、上部電極１１６を形成する。更に、ＩＴＯ等からなる透明電極膜を積層し、これをパターニングして画素電極１１７を形成する。
【００１２】
下部電極１１３、第１絶縁膜１１５、第２絶縁膜１１４及び上部電極１１５を積層する部位に、ＭＩＭ素子１１８が形成される。
【００１３】
次の方法▲２▼は、ＭＩＭ素子に用いる第１絶縁膜を形成した後、第２絶縁膜によって下部電極の周縁を覆う方法であって、これを図１３及び図１４を参照して説明する。
【００１４】
まず、スパッタリング法等によって、ガラス基板１２１上に金属層を積層し、フォトリソグラフィー法によって、この金属層をパターニングして、信号線１２２及び下部電極１２３を形成する。次に、陽極酸化法によって、下部電極１２３の表面の一部分を陽極酸化して、第１絶縁膜１２４を形成する。この後、Ｐ−ＣＶＤ法、スパッタリング法等によって、絶縁層を積層し、フォトリソグラフィー法によって、この絶縁層をパターニングして、第２絶縁膜１２５を形成する。以降、方法▲１▼と同様に、上部電極１２６及び画素電極１２７を順次形成する。
【００１５】
下部電極１２３、第１絶縁膜１２４、第２絶縁膜１２５及び上部電極１２６を積層する部位に、ＭＩＭ素子１２８が形成される。
【００１６】
しかしながら、方法(1)の場合は、信号線１１２及び下部電極１１３の周縁の段差の部位で、これらと第２絶縁膜１１４間の密着性が悪く、このために第２絶縁膜１１４のパターニングに際し、図１１の各点ケ及びコ、つまり信号線１１２及び下部電極１１３の周縁と第２絶縁膜１１４の周縁の各交差点ケ及びコから、第２絶縁膜１１４のエッチング液が浸透し、このエッチング液によって、ＭＩＭ素子１１８周縁の第２絶縁膜１１４が浸食されてしまい、先の絶縁破壊を防止することができなくなった。
【００１７】
同様に、方法(2)の場合も、信号線１２２及び下部電極１２３の周縁の段差の部位で、これらの表面の第１絶縁膜１２４と第２絶縁膜１２５間の密着性が悪く、このために第２絶縁膜１２４のパターニングに際し、図１１のサ及びシの点、つまり信号線１２２及び下部電極１２３の周縁と第２絶縁膜１２５の周縁の各交差点サ及びシから、第１絶縁膜１２４と第２絶縁膜１２５間にエッチング液が浸透し、このエッチング液によって、ＭＩＭ素子１２８周縁の第２絶縁膜１２５が浸食されてしまった。
【００１８】
そこで、この発明は、この様な従来技術の課題を解決するものであって、エッチング液によるスイッチング素子周縁の絶縁膜の浸食を防止し、これによってスイッチング素子の絶縁破壊の発生率を抑制することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は、第１金属層、非線形抵抗特性を有する第１絶縁膜、絶縁性を有する第２絶縁膜、及び第２金属層を積層すると共にパターニングしてなり、第１金属層と第２金属層が第１絶縁膜を介して重なる部位で形成されるスイッチング素子において、このスイッチング素子を囲む第１金属層のパターン周縁を第２絶縁層によって保護し、第１金属層のパターン周縁と第２絶縁膜のパターン周縁の交差点から該スイッチング素子の部位に至るまでの第１金属層のパターン周縁に沿う距離を第２絶縁膜のエッチングのときにエッチング液が該交差点から第１金属層のパターン周縁に沿ってスイッチング素子の部位へと浸透し得る距離よりも長く設定している。
【００２０】
この様な構成によれば、第１金属層のパターン周縁の段差の部位で、第１金属層と第２絶縁膜間の密着性が悪く、あるいは第１絶縁膜と第２絶縁膜間の密着性が悪くて、第２絶縁膜のエッチングに際し、第１金属層のパターン周縁と第２絶縁膜のパターン周縁の交差点から、第１金属層と第２絶縁膜間あるいは第１絶縁膜と第２絶縁膜間にエッチング液が浸透し、このエッチング液が該交差点から第１金属層のパターン周縁に沿って進行しても、スイッチング素子の部位に至るまでの該エッチング液の経路の距離を十分に長く設定しているので、このエッチング液がスイッチング素子の部位に達することはない。
【００２１】
また、第１金属層のパターン周縁と第２絶縁膜のパターン周縁の交差点から、このスイッチング素子の部位に至るまでの第１金属層のパターン周縁を凹凸に形成しても良い。エッチング液は、第１金属層のパターン周縁に沿って進行するので、この周縁を凹凸に形成したことによって、エッチング液の経路も凹凸となって、このエッチング液の経路が長くなり、このエッチング液が流れ難くなる。このため、スイッチング素子の部位へのエッチング液の浸透をより確実に阻むことができる。
【００２２】
また、第２絶縁膜に重なる第１金属層のパターン周縁のエッジのテーパ角、あるいは第２絶縁膜に重なる第１絶縁膜のパターン周縁のエッジのテーパ角を２０°乃至８０°に設定しても良い。この場合は、パターン周縁が緩やかな傾斜となるので、パターン周縁での第１金属層と第２絶縁膜間の密着性、あるいは第１絶縁膜と第２絶縁膜間の密着性が改善される。このため、スイッチング素子の部位へのエッチング液の浸透を更に確実に阻むことができる。
【００２３】
また、第２絶縁膜の膜厚を１０００乃至３０００オングストロームに設定しても良い。この場合は、第２絶縁膜を３０００オングストロームよりも厚くしたときと比較して、第２絶縁膜のエッチング時間が短くなるので、エッチング液がスイッチング素子の部位へ浸透する以前に、このエッチングが終了する。また、第２絶縁膜を１０００オングストロームよりも薄くすると、第２絶縁膜の本来の絶縁性が損なわれ、伝導性を帯びてくるので、第２絶縁膜に重なる第１金属層のパターン周縁での絶縁性が損なわれ、スイッチング素子の不良の原因となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。
図１及び図２は、この発明のスイッチング素子の第１実施形態を示している。図１は、このスイッチング素子の平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａに沿って破断して示す断面図である。
【００２５】
このスイッチング素子は、ＭＩＭ素子であって、アクティブマトリクス駆動方式の液晶表示素子における１画素に含まれている。
【００２６】
このスイッチング素子を製造するには、まずスパッタリング法等によって、ガラス基板１１上に、厚み３０００オングストロームの第１金属層（タンタル薄膜）を積層し、フォトリソグラフィー法によって、この第１金属層をパターニングして、信号線１２及び下部電極１３を形成する。
【００２７】
次に、Ｐ−ＣＶＤ法によって、３００℃で厚み２５００オングストロームの窒化ケイ素を積層し、フォトリソグラフィー法によって、この窒化ケイ素の層をパターニングして、第２絶縁膜１４を形成する。
【００２８】
この後、陽極酸化法によって、下部電極１３の表面を陽極酸化して、厚み６００オングストロームの五酸化タンタルからなる第１絶縁膜１５を形成する。
【００２９】
次に、スパッタリング法等によって、基板１１の全面に、厚み４０００オングストロームの第２金属層（チタン薄膜）を形成し、フォトリソグラフィー法によって、この第２金属層をパターニングして、上部電極１６を形成する。
【００３０】
更に、ＩＴＯ等からなる透明電極膜を積層し、これをパターニングして画素電極１７を形成する。
【００３１】
この様な構成において、第１絶縁膜１５は、非線形な抵抗特性を有しており、下部電極１３、第１絶縁膜１５及び上部電極１６を積層する部位に、このスイッチング素子１８が形成される。このスイッチング素子１８のサイズは、５μｍ×５μｍである。
【００３２】
ここで、第２絶縁膜１４は、スイッチング素子１８を囲み、信号線１２及び下部電極１３の周縁に沿って形成されている。信号線１２及び下部電極１３の周縁には、段差が生じており、この段差の部位で、これらの信号線１２及び下部電極１３と第２絶縁膜１４間の密着性が悪い。このため、信号線１２の周縁と第２絶縁膜１４の周縁の交差点アから、これらの間に第２絶縁膜１４のエッチング液が浸透し、このエッチングが該交差点アから信号線１２及び下部電極１３の周縁に沿ってスイッチング素子１８の部位イへと進行する。
【００３３】
ところが、この第１実施形態では、交差点アから信号線１２及び下部電極１３の周縁に沿ってスイッチング素子１８の部位イに至るまでの距離を５μｍに設定しており、この距離は、第２絶縁膜１４のエッチングの期間に、そのエッチング液が浸透して到達する距離を十分に越えるので、このエッチング液がスイッチング素子１８の部位イに達することはない。
【００３４】
このため、スイッチング素子１８の周縁で、エッチング液によって第２絶縁膜１４が浸食されてしまうことはなく、スイッチング素子１８の絶縁破壊の発生率が低下する。
【００３５】
また、第１金属層（タンタル薄膜）から信号線１２及び下部電極１３を形成するに際し、信号線１２及び下部電極１３の周縁のエッジのテーパ角θ（図２に示す）を２０°乃至８０°に設定しても良い。この場合は、信号線１２及び下部電極１３の周縁が緩やかな傾斜となるので、この周縁での信号線１２及び下部電極１３と第２絶縁膜１４間の密着性が改善される。このため、スイッチング素子１８の部位へのエッチング液の浸透を更に確実に阻むことができる。
【００３６】
また、第２絶縁膜１４は、厚み２５００オングストロームの窒化ケイ素であるから、第２絶縁膜１４を３０００オングストロームよりも厚くしたときと比較して、第２絶縁膜１４のエッチング時間が短くなり、エッチング液がスイッチング素子１８の部位へ浸透する以前に、このエッチングが終了する。
【００３７】
ただし、第２絶縁膜１４を１０００オングストロームよりも薄くすると、第２絶縁膜１４の本来の絶縁性が損なわれて、伝導性を帯び、スイッチング素子１８の不良の原因となる。
【００３８】
図３及び図４は、この発明のスイッチング素子の第２実施形態を示している。図３は、このスイッチング素子の平面図であり、図４は、図２のＢ−Ｂに沿って破断して示す断面図である。
【００３９】
この第２実施形態では、図１及び図２のスイッチング素子における信号線１２の代わりに、信号線１９を適用している。この信号線１９は、その周縁を凹凸に形成している。
【００４０】
第２絶縁膜１４のエッチングの期間に、エッチング液は、信号線１９の周縁に沿って進行するものの、この周縁を凹凸に形成したことによって、エッチング液の経路も凹凸となり、このエッチング液の経路が長くなる。あるいは、第２絶縁膜１４を小さくしても、エッチング液の経路の長さを十分に確保することができ、交差点アから信号線１９及び下部電極１３の周縁に沿ってスイッチング素子１８の部位イに至るまでの距離を５μｍ以上に設定することができる。また、信号線１９の周縁の凹凸によって、エッチング液が流れ難くなる。
【００４１】
このため、スイッチング素子の部位へのエッチング液の浸透をより確実に阻むことができる。
なお、信号線１９の周縁の凹凸の形状は、どの様な形状であっても構わない。
【００４２】
ここでも、信号線１９及び下部電極１３の周縁のエッジのテーパ角θ（図４に示す）を２０°乃至８０°に設定しても良い。
【００４３】
また、第２絶縁膜１４の厚みを２５００オングストローム程度に設定して、この第２絶縁膜１４の絶縁性を損なうことなく、エッチング時間を短くしても良い。
【００４４】
図５及び図６は、この発明のスイッチング素子の第３実施形態を示している。図５は、このスイッチング素子の平面図であり、図６は、図５のＣ−Ｃに沿って破断して示す断面図である。
【００４５】
このスイッチング素子を製造するには、まずスパッタリング法等によって、ガラス基板２１上に、厚み３０００オングストロームの第１金属層（タンタル薄膜）を積層し、フォトリソグラフィー法によって、この第１金属層をパターニングして、信号線２２及び下部電極２３を形成する。
【００４６】
次に、陽極酸化法によって、下部電極２３の表面を陽極酸化して、厚み６００オングストロームの五酸化タンタルからなる第１絶縁膜２４を形成する。
【００４７】
この後、Ｐ−ＣＶＤ法によって、３００℃で厚み２５００オングストロームの窒化ケイ素を積層し、フォトリソグラフィー法によって、この窒化ケイ素の層をパターニングして、第２絶縁膜２５を形成する。
【００４８】
次に、スパッタリング法等によって、基板２１の全面に、厚み４０００オングストロームの第２金属層（チタン薄膜）を形成し、フォトリソグラフィー法によって、この第２金属層をパターニングして、上部電極２６を形成する。
【００４９】
更に、ＩＴＯ等からなる透明電極膜を積層し、これをパターニングして画素電極２７を形成する。
【００５０】
この様な構成において、第１絶縁膜２４は、非線形な抵抗特性を有しており、下部電極２３、第１絶縁膜２４及び上部電極２５を積層する部位に、このスイッチング素子２８が形成される。このスイッチング素子２８のサイズは、５μｍ×５μｍ、また液晶表示装置の容量比（素子容量：液晶容量）は、１：１０である。
【００５１】
ここで、信号線２２及び下部電極２３の周縁には、段差が生じており、この段差の部位で、第１絶縁膜２４と第２絶縁膜２５間の密着性が悪い。このため、信号線２２の周縁と第２絶縁膜２５の周縁の交差点ウから、第１絶縁膜２４と第２絶縁膜２５間に第２絶縁膜２５のエッチング液が浸透し、このエッチングが該交差点ウから信号線２２及び下部電極２３の周縁に沿ってスイッチング素子２８の部位エへと進行する。
【００５２】
ところが、交差点ウから信号線２２及び下部電極２３の周縁に沿ってスイッチング素子２７の部位エに至るまでの距離を５μｍに設定しており、この距離は、第２絶縁膜２５のエッチングの期間に、そのエッチング液が浸透して到達する距離を十分に越えるので、このエッチング液がスイッチング素子２８の部位エに達することはない。
【００５３】
このため、スイッチング素子２８の周縁で、エッチング液によって第２絶縁膜２５が浸食されてしまうことはなく、スイッチング素子２８の絶縁破壊の発生率が低下する。
【００５４】
ここでは、第１絶縁膜２４の周縁のエッジのテーパ角θ’（図６に示す）を２０°乃至８０°に設定しても良い。
【００５５】
また、第２絶縁膜２５の厚みを２５００オングストローム程度に設定しているので、この第２絶縁膜２５の絶縁性を損なうことなく、エッチング時間を短くすることができる。
【００５６】
図７及び図８は、この発明のスイッチング素子の第４実施形態を示している。図７は、このスイッチング素子の平面図であり、図８は、図７のＤ−Ｄに沿って破断して示す断面図である。
【００５７】
この第４実施形態では、図５及び図６のスイッチング素子における信号線２２の代わりに、信号線２９を適用している。この信号線２９は、その周縁を凹凸に形成している。
【００５８】
第２絶縁膜２５のエッチングの期間に、エッチング液は、信号線２９の周縁に沿って進行するものの、この周縁に凹凸を形成したことによって、エッチング液の経路も凹凸となり、このエッチング液の経路が長くなる。あるいは、第２絶縁膜２５を小さくしても、エッチング液の経路の長さを十分に確保することができ、交差点ウから信号線２９及び下部電極２３の周縁に沿ってスイッチング素子２８の部位エに至るまでの距離を５μｍ以上に設定することができる。また、信号線２９の周縁の凹凸によって、エッチング液が流れ難くなる。
【００５９】
このため、スイッチング素子の部位へのエッチング液の浸透をより確実に阻むことができる。
【００６０】
ここでも、第１絶縁膜２４の周縁のエッジのテーパ角θ’（図８に示す）を２０°乃至８０°に設定しても良い。
【００６１】
また、第２絶縁膜２５の厚みを２５００オングストローム程度に設定して、この第２絶縁膜２５の絶縁性を損なうことなく、エッチング時間を短くしても良い。
【００６２】
なお、この発明は、上記各実施形態に限定されるものでなく、多様に変形することができる。例えば、信号線、下部電極、第１絶縁膜、第２絶縁膜及び上部電極等のパターンを多様に変形したり、それぞれの材質を適宜に変更しても構わない。
【００６３】
ところで、この発明の効果を確認するために、それぞれの条件の基で、スイッチング素子の不良発生率を調べたので、この結果を次の各表に示す。
【００６４】
表１においては、図１と同様のパターンで、信号線、各電極及び各絶縁膜を形成し、エッチング液が浸透する交差点アからスイッチング素子の部位イに至るまでの距離を２μｍ〜１０μｍの範囲で１μｍずつ変更した場合のスイッチング素子の不良発生率を示している。ただし、信号線及び下部電極の周縁のエッジのテーパ角θを一定にしている。
【００６５】
【表１】

【００６６】
表２においては、図３と同様のパターンであって、エッチング液が浸透する交差点アからスイッチング素子の部位イに至るまでの距離を２μｍ〜１０μｍの範囲で１μｍずつ変更した場合の不良発生率を示している。ただし、信号線及び下部電極の周縁のエッジのテーパ角θを一定にしている。
【００６７】
【表２】

【００６８】
表３においては、図５と同様のパターンであって、エッチング液が浸透する交差点ウからスイッチング素子の部位エに至るまでの距離を２μｍ〜１０μｍの範囲で１μｍずつ変更した場合の不良発生率を示している。ただし、信号線及び下部電極の周縁のエッジのテーパ角θを一定にしている。
【００６９】
【表３】

【００７０】
表４においては、図７と同様のパターンであって、エッチング液が浸透する交差点ウからスイッチング素子の部位エに至るまでの距離を２μｍ〜１０μｍの範囲で１μｍずつ変更した場合の不良発生率を示している。ただし、信号線及び下部電極の周縁のエッジのテーパ角θを一定にしている。
【００７１】
【表４】

【００７２】
これらの表１乃至４から明らかな様に、エッチング液が浸透する交差点からスイッチング素子の部位エに至るまでの距離が５μｍ以上で、不良発生率が低下する。
【００７３】
表５においては、図１と同様のパターンであって、信号線及び下部電極の周縁のエッジのテーパ角θを１０°〜９０°の範囲で５°ずつ変更した場合の不良発生率を示している。ただし、交差点アからスイッチング素子の部位イに至るまでの距離を一定にしている。
【００７４】
【表５】

【００７５】
表６においては、図５と同様のパターンであって、第１絶縁膜の周縁のエッジのテーパ角θ’を１０°〜９０°の範囲で５°ずつ変更した場合の不良発生率を示している。ただし、交差点ウからスイッチング素子の部位エに至るまでの距離を一定にしている。
【００７６】
【表６】

【００７７】
これらの表５及び６から明らかな様に、信号線及び下部電極の周縁のエッジのテーパ角θ、あるいは第１絶縁膜の周縁のエッジのテーパ角θ’が２０°〜８０°の範囲で、不良発生率が低下する。
【００７８】
表７においては、図１と同様のパターンであって、第２絶縁膜として窒化ケイ素を適用し、その膜厚を３００〜４０００オングストロームの範囲で変更した場合の不良発生率を示している。ただし、信号線及び下部電極の周縁のエッジのテーパ角θを一定とし、かつ交差点アからスイッチング素子の部位イに至るまでの距離を一定にしている。
【００７９】
【表７】

【００８０】
表８においては、図１と同様のパターンであって、第２絶縁膜として酸化ケイ素を適用し、その膜厚を３００〜４０００オングストロームの範囲で変更した場合の不良発生率を示している。ただし、信号線及び下部電極の周縁のエッジのテーパ角θを一定とし、かつ交差点アからスイッチング素子の部位イに至るまでの距離を一定にしている。
【００８１】
【表８】

【００８２】
これらの表７及び８から明らかな様に、第２絶縁膜の厚みが１０００〜３０００オングストロームの範囲で、不良発生率が低下する。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明した様に、この発明によれば、第１金属層のパターン周縁と第２絶縁膜のパターン周縁の交差点から、第１金属層と第２絶縁膜間あるいは第１絶縁膜と第２絶縁膜間にエッチング液が浸透し、このエッチング液が該交差点から第１金属層のパターン周縁に沿って進行しても、スイッチング素子の部位に至るまでの該エッチング液の経路の距離を十分に長く設定しているので、このエッチング液がスイッチング素子の部位に達することはない。
【００８４】
また、第１金属層のパターン周縁に凹凸を形成したことによって、エッチング液の経路も凹凸となって、このエッチング液の経路が長くなり、このエッチング液が流れ難くなる。このため、スイッチング素子の部位へのエッチング液の浸透をより確実に阻むことができる。
【００８５】
また、第２絶縁膜に重なる第１金属層のパターン周縁のエッジのテーパ角、あるいは第２絶縁膜に重なる第１絶縁膜の周縁のエッジのテーパ角を２０°乃至８０°に設定しているので、第１金属層のパターン周縁での第１金属層のパターンと第２絶縁膜間の密着性、あるいは第１絶縁膜と第２絶縁膜間の密着性が改善される。このため、スイッチング素子の部位へのエッチング液の浸透を更に確実に阻むことができる。
【００８６】
また、第２絶縁膜の膜厚を１０００乃至３０００オングストロームに設定しているので、第２絶縁膜の絶縁性を損なうことなく、第２絶縁膜のエッチング時間を短くすることができ、エッチング液がスイッチング素子の部位へ浸透する以前に、このエッチングを終了することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のスイッチング素子の第１実施形態を示す平面図
【図２】図１のＡ−Ａに沿って破断して示す断面図
【図３】この発明のスイッチング素子の第２実施形態を示す平面図
【図４】図３のＢ−Ｂに沿って破断して示す断面図
【図５】この発明のスイッチング素子の第３実施形態を示す平面図
【図６】図５のＣ−Ｃに沿って破断して示す断面図
【図７】この発明のスイッチング素子の第４実施形態を示す平面図
【図８】図７のＤ−Ｄに沿って破断して示す断面図
【図９】従来のスイッチング素子の一例を示す平面図
【図１０】図９のＥ−Ｅに沿って破断して示す断面図
【図１１】従来のスイッチング素子の他の例を示す平面図
【図１２】図１１のＦ−Ｆに沿って破断して示す断面図
【図１３】従来のスイッチング素子の別の例を示す平面図
【図１４】図１３のＧ−Ｇに沿って破断して示す断面図
【符号の説明】
１１，２１ガラス基板
１２，１９，２２，２９信号線
１３，２３下部電極
１４，２５第２絶縁膜
１５，２４第１絶縁膜
１６，２６上部電極
１７，２７画素電極
１８，２８スイッチング素子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a switching element having a metal-insulating film-metal laminated structure used in a liquid crystal display device, and more particularly to a switching element in which an insulating film is formed by an anodic oxidation method.
[0002]
[Prior art]
In recent years, liquid crystal display devices have been applied to various objects such as personal computers, word processors, terminal displays for office automation, and televisions because of the advantages of thin and light weight and low power consumption. There is a need for capacity display and high image quality.
[0003]
Conventional liquid crystal display devices mainly use a TN (Twisted Nematic) method or STN (Super Twisted Nematic) method and a simple matrix drive by a voltage averaging method. However, in such a method, as the number of scanning lines increases. Since this causes a decrease in contrast, it is difficult to realize a large-capacity display.
[0004]
For this reason, an active driving method is provided in which each switching element is provided in each pixel of a display screen. Examples of such a switching element include a thin film transistor and a two-terminal nonlinear element. A two-terminal nonlinear element having a simple structure and advantageous in terms of manufacturing cost is considered promising, and has a metal-insulating film-metal structure. (Metal-Insulator-Metal, hereinafter referred to as MIM element) has been put into practical use.
[0005]
The MIM element has a structure as shown in FIGS. 9 and 10, for example.
In order to manufacture this MIM element, a tantalum thin film having a thickness of 3000 angstroms is first laminated on the glass substrate 101 by a sputtering method or the like, and this tantalum thin film is patterned by a photolithography method. 103 is formed. Thereafter, the surface of the lower electrode 103 is anodized by an anodic oxidation method to form an insulating film 104 made of tantalum pentoxide having a thickness of 600 angstroms. Next, a titanium thin film having a thickness of 4000 angstroms is formed on the entire surface of the substrate 101 by sputtering or the like, and the titanium thin film is patterned by photolithography to form the upper electrode 105. Further, a transparent electrode film made of ITO or the like is laminated, and this is patterned to form the pixel electrode 106.
[0006]
In such a configuration, the insulating film 104 exhibits non-linear resistance characteristics, and the MIM element 107 is formed in a portion where the lower electrode 103, the insulating film 104, and the upper electrode 105 are laminated.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the MIM element 107 having the above structure, the electric field tends to concentrate on the peripheral edge of the lower electrode 103, or when the insulating film 104 is formed, a difference in the peripheral edge of the lower electrode 103 causes the peripheral edge of the lower electrode 103. Since coverage deteriorates, it is easy to cause dielectric breakdown at this periphery.
In addition, since not only the portion of the insulating film 104 that overlaps the flat portion of the lower electrode 103 but also the portion of the insulating film 104 that overlaps the peripheral edge of the lower electrode 103 is used as the insulating film of the MIM element 107, The dielectric breakdown at the peripheral edge becomes the dielectric breakdown of the MIM element 107.
Such dielectric breakdown at the periphery of the lower electrode 103 causes a display defect of the liquid crystal display device.
[0008]
For this reason, the periphery of the lower electrode 103 is covered with another insulating film, and only the portion of the insulating film 104 that overlaps the flat portion of the lower electrode 103 is used as that of the MIM element 107, whereby the dielectric breakdown of the MIM element 107 is performed. Has been proposed (see, for example, JP-A-1-270027).
[0009]
There are the following two methods as a method of manufacturing the MIM element having such a countermeasure against dielectric breakdown.
[0010]
The first method {circle around (1)} is a method of forming the first insulating film used for the MIM element after covering the periphery of the lower electrode with the second insulating film, which will be described with reference to FIGS. To do.
[0011]
First, a metal layer is stacked on the glass substrate 111 by a sputtering method or the like, and this metal layer is patterned by a photolithography method to form the signal line 112 and the lower electrode 113. Next, an insulating layer is stacked by a P-CVD method, a sputtering method, or the like, and this insulating layer is patterned by a photolithography method to form a second insulating film 114. Thereafter, a part of the surface of the lower electrode 113 is anodized by an anodic oxidation method to form the first insulating film 115. Next, a metal layer is laminated on the entire surface of the substrate 111 by sputtering or the like, and this metal layer is patterned by photolithography to form the upper electrode 116. Further, a transparent electrode film made of ITO or the like is laminated, and this is patterned to form the pixel electrode 117.
[0012]
An MIM element 118 is formed at a portion where the lower electrode 113, the first insulating film 115, the second insulating film 114, and the upper electrode 115 are laminated.
[0013]
The next method {circle around (2)} is a method of forming the first insulating film used for the MIM element and then covering the periphery of the lower electrode with the second insulating film, which will be described with reference to FIGS. 13 and 14. .
[0014]
First, a metal layer is stacked on the glass substrate 121 by sputtering or the like, and the metal layer is patterned by photolithography to form the signal line 122 and the lower electrode 123. Next, a part of the surface of the lower electrode 123 is anodized by anodic oxidation to form a first insulating film 124. Thereafter, an insulating layer is stacked by a P-CVD method, a sputtering method, or the like, and this insulating layer is patterned by a photolithography method to form a second insulating film 125. Thereafter, similarly to the method {circle around (1)}, the upper electrode 126 and the pixel electrode 127 are sequentially formed.
[0015]
An MIM element 128 is formed at a portion where the lower electrode 123, the first insulating film 124, the second insulating film 125, and the upper electrode 126 are stacked.
[0016]
However, in the case of the method (1), the adhesion between the signal line 112 and the lower electrode 113 at the periphery of the signal line 112 and the second insulating film 114 is poor, and therefore, the second insulating film 114 is patterned. 11, that is, each intersection point between the periphery of the signal line 112 and the lower electrode 113 and the periphery of the second insulating film 114. Co Thus, the etchant for the second insulating film 114 penetrates, and the etchant erodes the second insulating film 114 at the periphery of the MIM element 118, making it impossible to prevent the previous dielectric breakdown.
[0017]
Similarly, also in the case of the method (2), the adhesion between the first insulating film 124 and the second insulating film 125 on the surface of the signal line 122 and the lower electrode 123 at the peripheral step portions is poor. In the patterning of the second insulating film 124, the first insulating film 124 is formed from the points S and S in FIG. 11, that is, from the intersections S and S of the periphery of the signal line 122 and the lower electrode 123 and the periphery of the second insulating film 125. And the second insulating film 125 penetrates the etching solution, and this etching solution causes the second insulating film on the periphery of the MIM element 128. 125 Has been eroded.
[0018]
Therefore, the present invention solves such a problem of the prior art, and prevents the insulating film on the periphery of the switching element from being eroded by the etching solution, thereby suppressing the occurrence rate of dielectric breakdown of the switching element. With the goal.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is formed by laminating and patterning a first metal layer, a first insulating film having nonlinear resistance characteristics, a second insulating film having insulating properties, and a second metal layer, In the switching element formed at a portion where the first metal layer and the second metal layer overlap with each other via the first insulating film, the pattern peripheral edge of the first metal layer surrounding the switching element is protected by the second insulating layer, and the first The distance along the pattern periphery of the first metal layer from the intersection of the pattern periphery of the metal layer and the pattern periphery of the second insulating film to the portion of the switching element is determined by the etching solution when etching the second insulation film. Is set to be longer than the distance that can penetrate the portion of the switching element along the pattern periphery of the first metal layer.
[0020]
According to such a configuration, the adhesion between the first metal layer and the second insulating film is poor or the adhesion between the first insulating film and the second insulating film at the step portion of the pattern periphery of the first metal layer. When the second insulating film is etched, from the intersection of the pattern periphery of the first metal layer and the pattern periphery of the second insulating film, between the first metal layer and the second insulating film or between the first insulating film and the second insulating film. Even if the etching solution penetrates between the insulating films and the etching solution travels along the pattern periphery of the first metal layer from the intersection, the distance of the etching solution path to the portion of the switching element is sufficiently increased. Since the length is set long, the etching solution does not reach the site of the switching element.
[0021]
Further, the pattern periphery of the first metal layer from the intersection of the pattern periphery of the first metal layer and the pattern periphery of the second insulating film to the part of the switching element may be formed in an uneven shape. Since the etching solution travels along the peripheral edge of the pattern of the first metal layer, by forming the peripheral edge with irregularities, the etching liquid path becomes uneven and the etching liquid path becomes longer. Becomes difficult to flow. For this reason, the penetration of the etchant into the portion of the switching element can be more reliably prevented.
[0022]
Further, the taper angle of the edge of the pattern edge of the first metal layer overlapping the second insulating film or the taper angle of the edge of the pattern edge of the first insulating film overlapping the second insulating film is set to 20 ° to 80 °. Also good. In this case, since the peripheral edge of the pattern has a gentle inclination, the adhesiveness between the first metal layer and the second insulating film or the adhesiveness between the first insulating film and the second insulating film at the peripheral edge of the pattern is improved. . For this reason, the penetration of the etchant into the portion of the switching element can be more reliably prevented.
[0023]
Further, the thickness of the second insulating film may be set to 1000 to 3000 angstroms. In this case, since the etching time of the second insulating film is shortened compared with the case where the second insulating film is thicker than 3000 angstroms, this etching is completed before the etching solution penetrates into the portion of the switching element. To do. Also, if the second insulating film is made thinner than 1000 angstroms, the original insulating property of the second insulating film is impaired and becomes conductive, so that the first metal layer that overlaps the second insulating film has a pattern peripheral edge. Insulating property is impaired, which causes a failure of the switching element.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
1 and 2 show a first embodiment of the switching element of the present invention. FIG. 1 is a plan view of the switching element, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
[0025]
This switching element is an MIM element and is included in one pixel in an active matrix liquid crystal display element.
[0026]
In order to manufacture this switching element, first, a first metal layer (tantalum thin film) having a thickness of 3000 angstroms is laminated on the glass substrate 11 by sputtering or the like, and this first metal layer is patterned by photolithography. Thus, the signal line 12 and the lower electrode 13 are formed.
[0027]
Next, silicon nitride having a thickness of 2500 angstroms is stacked at 300 ° C. by P-CVD, and the silicon nitride layer is patterned by photolithography to form the second insulating film 14.
[0028]
Thereafter, the surface of the lower electrode 13 is anodized by an anodic oxidation method to form a first insulating film 15 made of tantalum pentoxide having a thickness of 600 angstroms.
[0029]
Next, a second metal layer (titanium thin film) having a thickness of 4000 angstroms is formed on the entire surface of the substrate 11 by sputtering or the like, and the second metal layer is patterned by photolithography to form the upper electrode 16. To do.
[0030]
Further, a transparent electrode film made of ITO or the like is laminated, and this is patterned to form the pixel electrode 17.
[0031]
In such a configuration, the first insulating film 15 has a non-linear resistance characteristic, and the switching element 18 is formed in a portion where the lower electrode 13, the first insulating film 15 and the upper electrode 16 are laminated. . The size of the switching element 18 is 5 μm × 5 μm.
[0032]
Here, the second insulating film 14 surrounds the switching element 18 and is formed along the periphery of the signal line 12 and the lower electrode 13. Steps are formed at the peripheral edges of the signal lines 12 and the lower electrodes 13, and the adhesion between the signal lines 12 and the lower electrodes 13 and the second insulating film 14 is poor at the steps. For this reason, the etchant of the second insulating film 14 permeates between the intersections A of the periphery of the signal line 12 and the periphery of the second insulating film 14, and this etching is performed from the intersection A to the signal line 12 and the lower electrode. It advances to the part (a) of the switching element 18 along the periphery of 13.
[0033]
However, in the first embodiment, the distance from the intersection point A to the portion A of the switching element 18 along the periphery of the signal line 12 and the lower electrode 13 is set to 5 μm. During the etching of the film 14, the distance that the etching solution penetrates and reaches is sufficiently exceeded, so that the etching solution does not reach the site A of the switching element 18.
[0034]
For this reason, the second insulating film 14 is not eroded by the etchant at the periphery of the switching element 18, and the dielectric breakdown rate of the switching element 18 is reduced.
[0035]
Further, when the signal line 12 and the lower electrode 13 are formed from the first metal layer (tantalum thin film), the taper angle θ (shown in FIG. 2) of the peripheral edge of the signal line 12 and the lower electrode 13 is set to 20 ° to 80 °. It may be set to. In this case, since the periphery of the signal line 12 and the lower electrode 13 is gently inclined, the adhesion between the signal line 12 and the lower electrode 13 and the second insulating film 14 at the periphery is improved. For this reason, the penetration of the etchant into the portion of the switching element 18 can be further reliably prevented.
[0036]
Further, since the second insulating film 14 is made of silicon nitride having a thickness of 2500 angstroms, the etching time for the second insulating film 14 is shortened compared with the case where the second insulating film 14 is thicker than 3000 angstroms. This etching is completed before the liquid penetrates into the switching element 18.
[0037]
However, if the thickness of the second insulating film 14 is less than 1000 angstroms, the original insulating property of the second insulating film 14 is impaired, the conductivity is increased, and the switching element 18 becomes defective.
[0038]
3 and 4 show a second embodiment of the switching element of the present invention. FIG. 3 is a plan view of the switching element, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
[0039]
In the second embodiment, a signal line 19 is applied instead of the signal line 12 in the switching element of FIGS. 1 and 2. The signal line 19 has an uneven periphery.
[0040]
During the etching of the second insulating film 14, the etching solution travels along the periphery of the signal line 19, but the periphery of the etching solution becomes uneven by forming the periphery of the signal line 19. Becomes longer. Alternatively, even if the second insulating film 14 is made small, the length of the etching solution path can be sufficiently secured, and the portion of the switching element 18 along the periphery of the signal line 19 and the lower electrode 13 from the intersection point A can be obtained. Can be set to 5 μm or more. Further, the etching liquid is difficult to flow due to the unevenness on the periphery of the signal line 19.
[0041]
For this reason, the penetration of the etchant into the portion of the switching element can be more reliably prevented.
Note that the shape of the irregularities on the periphery of the signal line 19 may be any shape.
[0042]
Here, the taper angle θ (shown in FIG. 4) of the peripheral edges of the signal line 19 and the lower electrode 13 may be set to 20 ° to 80 °.
[0043]
The thickness of the second insulating film 14 may be set to about 2500 angstroms, and the etching time may be shortened without impairing the insulating properties of the second insulating film 14.
[0044]
5 and 6 show a third embodiment of the switching element of the present invention. FIG. 5 is a plan view of the switching element, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
[0045]
In order to manufacture this switching element, first, a first metal layer (tantalum thin film) having a thickness of 3000 angstroms is laminated on the glass substrate 21 by sputtering or the like, and this first metal layer is patterned by photolithography. Thus, the signal line 22 and the lower electrode 23 are formed.
[0046]
Next, the surface of the lower electrode 23 is anodized by an anodic oxidation method to form a first insulating film 24 made of tantalum pentoxide having a thickness of 600 angstroms.
[0047]
Thereafter, silicon nitride having a thickness of 2500 angstroms is stacked at 300 ° C. by P-CVD, and this silicon nitride layer is patterned by photolithography to form the second insulating film 25.
[0048]
Next, a second metal layer (titanium thin film) having a thickness of 4000 angstroms is formed on the entire surface of the substrate 21 by sputtering or the like, and the second metal layer is patterned by photolithography to form the upper electrode 26. To do.
[0049]
Further, a transparent electrode film made of ITO or the like is laminated, and this is patterned to form the pixel electrode 27.
[0050]
In such a configuration, the first insulating film 24 has a non-linear resistance characteristic, and the switching element 28 is formed in a portion where the lower electrode 23, the first insulating film 24 and the upper electrode 25 are laminated. . The size of the switching element 28 is 5 μm × 5 μm, and the capacitance ratio (element capacitance: liquid crystal capacitance) of the liquid crystal display device is 1:10.
[0051]
Here, a step is generated at the periphery of the signal line 22 and the lower electrode 23, and the adhesion between the first insulating film 24 and the second insulating film 25 is poor at the step. For this reason, the etchant of the second insulating film 25 permeates between the first insulating film 24 and the second insulating film 25 from the intersection point c between the peripheral edge of the signal line 22 and the peripheral edge of the second insulating film 25, and this etching The signal travels from the intersection c to the part of the switching element 28 along the periphery of the signal line 22 and the lower electrode 23.
[0052]
However, the distance from the intersection c to the part d of the switching element 27 along the periphery of the signal line 22 and the lower electrode 23 is set to 5 μm, and this distance is during the etching period of the second insulating film 25. The etching solution sufficiently exceeds the distance that the etching solution penetrates and reaches, so that the etching solution does not reach the portion d of the switching element 28.
[0053]
For this reason, the second insulating film 25 is not eroded by the etching liquid at the periphery of the switching element 28, and the dielectric breakdown rate of the switching element 28 is reduced.
[0054]
Here, the taper angle θ ′ (shown in FIG. 6) of the peripheral edge of the first insulating film 24 may be set to 20 ° to 80 °.
[0055]
Further, since the thickness of the second insulating film 25 is set to about 2500 angstroms, the etching time can be shortened without impairing the insulating properties of the second insulating film 25.
[0056]
7 and 8 show a fourth embodiment of the switching element of the present invention. FIG. 7 is a plan view of the switching element, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line DD in FIG.
[0057]
In the fourth embodiment, a signal line 29 is applied instead of the signal line 22 in the switching elements of FIGS. 5 and 6. The signal line 29 has an uneven periphery.
[0058]
During the etching period of the second insulating film 25, the etching solution travels along the periphery of the signal line 29, but by forming the unevenness on the periphery, the route of the etching solution becomes uneven. Becomes longer. Alternatively, even if the second insulating film 25 is made small, the length of the path of the etching solution can be sufficiently secured, and the region of the switching element 28 from the intersection c to the signal line 29 and the periphery of the lower electrode 23 can be secured. Can be set to 5 μm or more. Further, the etching liquid is difficult to flow due to the unevenness of the periphery of the signal line 29.
[0059]
For this reason, the penetration of the etchant into the portion of the switching element can be more reliably prevented.
[0060]
Again, the taper angle θ ′ (shown in FIG. 8) of the peripheral edge of the first insulating film 24 may be set to 20 ° to 80 °.
[0061]
The thickness of the second insulating film 25 may be set to about 2500 angstroms, and the etching time may be shortened without impairing the insulating properties of the second insulating film 25.
[0062]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified. For example, the pattern of the signal line, the lower electrode, the first insulating film, the second insulating film, the upper electrode, and the like may be variously modified, or the respective materials may be appropriately changed.
[0063]
By the way, in order to confirm the effect of the present invention, the failure occurrence rate of the switching element was examined under the respective conditions. The results are shown in the following tables.
[0064]
In Table 1, the signal line, each electrode, and each insulating film are formed in the same pattern as in FIG. 1, and the distance from the intersection point A through which the etching solution penetrates to the portion A of the switching element is in the range of 2 μm to 10 μm. The failure occurrence rate of the switching element when changed by 1 μm is shown. However, the taper angle θ of the peripheral edge of the signal line and the lower electrode is made constant.
[0065]
[Table 1]

[0066]
In Table 2, the defect occurrence rate is the same pattern as in FIG. 3, and the failure rate when the distance from the intersection a where the etching solution penetrates to the part a of the switching element is changed by 1 μm within a range of 2 μm to 10 μm. Show. However, the taper angle θ of the peripheral edge of the signal line and the lower electrode is made constant.
[0067]
[Table 2]

[0068]
In Table 3, the failure occurrence rate is the same pattern as in FIG. 5 and the distance from the intersection point where the etching solution penetrates to the part d of the switching element is changed by 1 μm in a range of 2 μm to 10 μm. Show. However, the taper angle θ of the peripheral edge of the signal line and the lower electrode is made constant.
[0069]
[Table 3]

[0070]
In Table 4, it is the same pattern as FIG. 7, and the defect occurrence rate when the distance from the intersection C where the etching solution penetrates to the part d of the switching element is changed by 1 μm in a range of 2 μm to 10 μm. Show. However, the taper angle θ of the peripheral edge of the signal line and the lower electrode is made constant.
[0071]
[Table 4]

[0072]
As apparent from Tables 1 to 4, when the distance from the intersection where the etching solution penetrates to the portion d of the switching element is 5 μm or more, the defect occurrence rate is lowered.
[0073]
Table 5 shows the defect occurrence rate when the taper angle θ of the peripheral edge of the signal line and the lower electrode is changed by 5 ° in a range of 10 ° to 90 ° in the same pattern as in FIG. Yes. However, the distance from the intersection A to the part A of the switching element is constant.
[0074]
[Table 5]

[0075]
Table 6 shows the defect occurrence rate when the taper angle θ ′ of the peripheral edge of the first insulating film is changed by 5 ° in a range of 10 ° to 90 °, which is the same pattern as in FIG. Yes. However, the distance from the intersection c to the part d of the switching element is constant.
[0076]
[Table 6]

[0077]
As apparent from Tables 5 and 6, the taper angle θ of the peripheral edge of the signal line and the lower electrode or the taper angle θ ′ of the peripheral edge of the first insulating film is in the range of 20 ° to 80 °. Defect occurrence rate decreases.
[0078]
Table 7 shows the defect occurrence rate when the silicon nitride is applied as the second insulating film and the film thickness is changed in the range of 300 to 4000 angstroms, which is the same pattern as in FIG. However, the taper angle θ of the peripheral edge of the signal line and the lower electrode is made constant, and the distance from the intersection A to the part i of the switching element is made constant.
[0079]
[Table 7]

[0080]
Table 8 shows the same pattern as in FIG. 1, and shows the defect occurrence rate when silicon oxide is applied as the second insulating film and the film thickness is changed in the range of 300 to 4000 angstroms. However, the taper angle θ of the peripheral edge of the signal line and the lower electrode is made constant, and the distance from the intersection A to the part i of the switching element is made constant.
[0081]
[Table 8]

[0082]
As apparent from Tables 7 and 8, the defect occurrence rate decreases when the thickness of the second insulating film is in the range of 1000 to 3000 angstroms.
[0083]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, from the intersection of the pattern peripheral edge of the first metal layer and the pattern peripheral edge of the second insulating film, between the first metal layer and the second insulating film or between the first insulating film and the second insulating film. Even if the etching solution penetrates between the films and the etching solution travels along the pattern periphery of the first metal layer from the intersection, the distance of the etching solution path to the switching element portion is sufficiently long. Since it is set, this etching solution does not reach the site of the switching element.
[0084]
Further, by forming irregularities on the peripheral edge of the pattern of the first metal layer, the path of the etching solution becomes uneven, the path of this etching solution becomes longer, and this etching solution becomes difficult to flow. For this reason, the penetration of the etchant into the portion of the switching element can be more reliably prevented.
[0085]
Further, the taper angle of the edge of the pattern edge of the first metal layer overlapping the second insulating film or the taper angle of the edge edge of the first insulating film overlapping the second insulating film is set to 20 ° to 80 °. Therefore, the adhesion between the pattern of the first metal layer and the second insulating film at the periphery of the pattern of the first metal layer, or the adhesion between the first insulating film and the second insulating film is improved. For this reason, the penetration of the etchant into the portion of the switching element can be more reliably prevented.
[0086]
Further, since the thickness of the second insulating film is set to 1000 to 3000 angstroms, the etching time of the second insulating film can be shortened without impairing the insulating property of the second insulating film, and the etching solution This etching can be terminated before penetrating the site of the switching element.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of a switching element according to the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 3 is a plan view showing a second embodiment of the switching element of the present invention.
4 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
FIG. 5 is a plan view showing a third embodiment of the switching element of the present invention.
6 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG.
FIG. 7 is a plan view showing a switching element according to a fourth embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view taken along line DD in FIG.
FIG. 9 is a plan view showing an example of a conventional switching element.
10 is a cross-sectional view taken along line EE in FIG.
FIG. 11 is a plan view showing another example of a conventional switching element.
12 is a cross-sectional view taken along line FF in FIG.
FIG. 13 is a plan view showing another example of a conventional switching element.
14 is a cross-sectional view taken along line GG in FIG.
[Explanation of symbols]
11, 21 Glass substrate
12, 19, 22, 29 Signal line
13, 23 Lower electrode
14, 25 Second insulating film
15, 24 First insulating film
16, 26 Upper electrode
17, 27 Pixel electrode
18, 28 switching element

Claims

The first metal layer, the first insulating film having nonlinear resistance characteristics, the insulating second insulating film, and the second metal layer are sequentially stacked, and the first metal layer, the second insulating film, and the second metal layer are sequentially stacked . Two metal layers are patterned by a photolithography method, and a lower electrode formed by the first metal layer so as to protrude from the signal line together with a signal line, and an upper electrode formed by the second metal layer In a switching element formed at a portion where the first and second insulating films overlap with each other,
The entire pattern periphery of the lower electrode surrounding the switching element and only part of the pattern periphery of the signal line continuous on both sides of the lower electrode are formed on the pattern periphery of the lower electrode and the pattern periphery of the signal line. Protected by the second insulating film provided continuously along ,
The distance along the pattern periphery of the first metal layer from the intersection of the pattern periphery of the signal line and the pattern periphery of the second insulation film to the portion of the switching element is set to the photolithography. A switching element that is set to be longer than a distance at which an etching solution for etching in the method can penetrate from the intersection to the site of the switching element along the pattern periphery of the first metal layer.

The distance along the pattern periphery of the first metal layer from the intersection of the pattern periphery of the signal line and the pattern periphery of the second insulating film to the portion of the switching element is set to 5 μm or more. Item 4. The switching element according to Item 1.

2. The switching according to claim 1, wherein the pattern periphery of the signal line from the intersection of the pattern periphery of the signal line and the pattern periphery of the second insulating film to the portion of the switching element is formed to be uneven. element.

2. The switching element according to claim 1, wherein a taper angle of an edge of a pattern periphery of the first metal layer overlapping the second insulating film is set to 20 ° to 80 °.

2. The switching element according to claim 1, wherein a taper angle of an edge of a pattern edge of the first insulating film overlapping the second insulating film is set to 20 ° to 80 °.

The switching element according to claim 1, wherein the thickness of the second insulating film is set to 1000 to 3000 angstroms.