JPH0511277A - マトリツクスアレイ基板の製造方法 - Google Patents

マトリツクスアレイ基板の製造方法

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JPH0511277A
JPH0511277A JP16709191A JP16709191A JPH0511277A JP H0511277 A JPH0511277 A JP H0511277A JP 16709191 A JP16709191 A JP 16709191A JP 16709191 A JP16709191 A JP 16709191A JP H0511277 A JPH0511277 A JP H0511277A
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JP
Japan
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film
metal layer
array substrate
substrate
layer
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Application number
JP16709191A
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English (en)
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Hiroshi Morita
廣 森田
Toshiaki Yanai
俊明 矢内
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、Taの密着性が良好で、工程中や
製品使用時に膜剥がれに起因する欠陥の発生が防止出
来、大規模且つ高精細の液晶表示装置の実用化に有効な
マトリックスアレイ基板の製造方法を提供することを目
的とする。 【構成】この発明のマトリックスアレイ基板の製造方法
は、複数の表示画素及びその各々に電気的に接続した第
1の金属層14−絶縁体層15−第2の金属層18の3
層構造をなす非線形抵抗素子を基板上に形成する際、透
明基板11上に透明絶縁膜を形成し、その表面を僅かに
スパッタ−・エッチングし、引き続き真空を破らずに、
その上に200℃以下の基板温度でTa膜をスパッタリ
ング法にて形成することにより、上記第1の金属層を設
け、この第1の金属層を陽極酸化することにより上記絶
縁体層を形成するものであり、上記の目的を達成するこ
とが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、スイッチング素子と
して金属層−絶縁体層−金属層の3層構造をなす非線形
抵抗素子を用いたマトリックスアレイ基板の製造方法に
係り、特にその非線形抵抗素子の第1の金属層及び絶縁
体層の形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、液晶表示装置は、時計,電卓,計
測機器等の比較的簡単なものから、パ−ソナル・コンピ
ュ−タ,ワ−ド・プロセッサ,更にOA用の端末機器,
TV画像表示等の大容量情報表示用として使用されてき
ている。
【0003】この種の液晶表示装置における駆動方法と
しては、単純マルチプレックス駆動方式が、2階調表示
品として使用されるワ−ド・プロセッサなどに対して一
般に採用されてきた。しかし、液晶表示装置に対してよ
り大画面,高解像度,高精細度が求められるようにな
り、これまでのマルチプレックス駆動方式の欠点とされ
ていたコントラスト比を向上させるための駆動方法が、
様々行なわれている。その1つが個々の画素を直接にス
イッチ駆動するものであり、スイッチング素子に薄膜ト
ランジスタや非線形抵抗素子を用いている。このうち非
線形抵抗素子は、薄膜トランジスタの3端子に比べて基
本的に2端子であるために構造が簡単であり、製造が容
易である。このため、製造歩留まりの向上が期待出来、
コスト低下の利点がある。
【0004】このような非線形抵抗素子は、薄膜トラン
ジスタと同様の材料を用いて接合形成したダイオ−ドの
型、酸化亜鉛を用いたバリスタの型、電極間に絶縁物を
挾んだ金属層−絶縁体層−金属層(MIM)の型、更に
は金属電極間に半導電性の層を用いた型等が開発されて
いる。このうちMIM型は、構造が最も簡単なものの1
つで、現在、既に実用化されている。さて、図6は従来
のMIM型の非線形抵抗素子を有するマトリックスアレ
イ基板の1画素部分の一例を示す断面図であり、製造工
程に従って説明する。
【0005】先ず、ガラス基板1上にTa膜2をスパッ
タリング法や真空蒸着法等の薄膜形成法により形成し、
写真蝕刻法によりパタ−ニングする。これにより、配線
(デ−タ線)とこれに一体化した非線形抵抗素子の第1
の金属層が得られる。次に、Ta膜2をクエン酸水溶液
中で陽極酸化法により化成し、非線形抵抗素子の絶縁体
層を構成する酸化膜3を形成する。この場合、化成液の
温度は室温付近であり、電流密度は1.0mA/cm2
である。続いて、非線形抵抗素子の第2の金属層として
Cr膜4を、薄膜形成・加工法にて形成することによ
り、非線形抵抗素子5が完成する。更に、ガラス基板1
上に、画像表示用の透明電極6をCr膜4と接続するよ
うに形成すれば良い。こうした基本的な製造技術は特公
昭55−161273号公報に開示され、その改良技術
が特開昭58−178320号公報等に開示されてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】一般に、金属層−絶縁
体層−金属層の3層構造をなす非線形抵抗素子を用いた
マトリックスアレイ基板を作る際、陽極酸化法を用い
る。これは、絶縁体層を形成するのに最も均一に簡便に
出来る方法であり、素子特性からも好ましい結果をもた
らしている。このため実用化され、デバイスとして発表
されているMIM型液晶表示装置は、この方法を用いて
絶縁体層となる酸化膜を形成している。特に安定した陽
極酸化膜が得られ、良好な電流−電圧スイッチング特性
を示す材料として、Taが唯一研究開発が進み、実用化
されている。
【0007】ところが、この陽極酸化膜は大きな内部応
力を有するため、剥がれ易く、ピンホ−ルの発生も多か
った。この結果、表示欠陥を生じ、製品の製造歩留まり
を低めていた。剥がれを防止するためには、膜形成時に
基板温度を250℃以上に高めたり、Cuなどの金属接
着層を下に形成しておくなどの方法が試みられたが、2
00℃を越える基板温度の上昇は、電流−電圧スイッチ
ング特性を損なう結果が出ており好ましくない。
【0008】又、接着層の形成は、その上に形成される
Taの結晶化(結晶型が変わる)に大きく作用すること
から、慎重に扱わなければならない。素子の電流−電圧
スイッチング特性を損なわず、簡便に密着性を向上する
工夫が求められていた。
【0009】この発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、良好な密着性を有するTaの形成方法と良好な素子
特性を共に満足させたマトリックスアレイ基板の製造方
法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明は、複数の表示
画素及びその各々に電気的に接続した第1の金属層−絶
縁体層−第2の金属層の3層構造をなす非線形抵抗素子
を、透明基板上に形成するマトリックスアレイ基板の製
造方法において、
【0011】上記透明基板上に透明絶縁膜を形成し、そ
の表面を僅かにスパッタ−・エッチングし、引き続き真
空を破らずに、その上に200℃以下の基板温度でTa
膜をスパッタリング法にて形成することにより、上記第
1の金属層を設け、この第1の金属層を陽極酸化するこ
とにより上記絶縁体層を形成するマトリックスアレイ基
板の製造方法である。次に、この発明がなされた理由に
ついて説明する。
【0012】一般に第1の金属層となるTa膜は、成膜
条件による内部応力の変動が大きい。又、内部応力の絶
対値自体も大きく、基板に対する密着性が悪い。とりわ
け、MIM型の非線形抵抗素子のように、10μm以下
の微細パタ−ンとなると、その影響が顕著となり、ピン
ホ−ルによる欠陥や加工精度の低下を起こす。更に、M
IM型の場合、微細加工したTa膜表面に陽極酸化処理
を施して絶縁体層を形成するが、この時に体積の増加が
起こるために、細い線の剥がれが生ずる。
【0013】発明者の実験によれば、ガラス基板上に厚
さ3000オングストロ−ム,幅20ミクロン,長さ2
0cmのTa配線を1000本,200ミクロンピッチ
で形成し、これを100基板作ったところ、全体の0.
06%の線に断線が生じ、100基板中27枚が不良
(1本でも断線が生じた)であった。これに対し、スパ
ッタ−によるTa膜形成直前に10〜30オングストロ
−ムのスパッタ−エッチングを行なって形成した同一形
状のTa配線の不良率は0であった。
【0014】しかしながら、ガラス表面を削るため活性
化が起こり、微量含有アルカリ元素が表面に露出してく
るため、アルカリガラスはもとより、低アルカリガラス
でも、このようにして形成した基板を用いて液晶セルを
作ると、液晶が汚染され、特性や寿命の低下をきたし
た。そこで、ガラス上に種々の材料をオ−バ−コ−トし
て用いることが考えられる。
【0015】発明者は発明に先立ち、スパッタ−による
SiO2 ,TiO2 ,Al2 3 ,Ta2 5 ,ディッ
プコ−トによるSiO2 を試したが、スパッタ−による
SiO2 ,Ta2 5 とディップコ−トによるSiO2
では、その上に形成したMIMの良好な電流−電圧特性
が得られたが、他のものでは電流−電圧特性の双方向対
称性に異常が見られた。又、密着性を向上するためのス
パッタ−エッチングでも、これら2種の下地は異常を生
じなかった(TiO2 ,Al2 3 は白濁を生じた)。
この結果、下地材料,スパッタ−エッチング,Ta成膜
の組み合わせは、素子特性・歩留まりに好ましいことが
実証され、この発明に至った。
【0016】
【作用】この発明によれば、第1の金属層となるTa膜
の密着性が良好で、製造工程中や製品使用時に膜剥がれ
に起因する欠陥の発生を防止出来る。この結果、大規模
且つ高精細のマトリックス型液晶表示装置の実用化に非
常に有効である。
【0017】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明の一実施例
を詳細に説明する。
【0018】この発明によるマトリックスアレイ基板の
製造方法は図1〜図5に示すように構成され、先ず、図
1に示すように、例えば厚さ1000オングストロ−ム
のディップコ−トSiO2 のアルカリ防御被膜を表面部
に備えた1.1mm厚のガラス基板11を用意する。デ
ィップコ−トは、シリコン・アルコキシドの溶液にガラ
スをディップした後、大気中500℃で1時間ベ−キン
グして行なった。
【0019】次に、ガラス基板11を真空チャンバ−に
入れ、スパッタ−エッチングを行ない、ディップコ−ト
SiO2 の表面を厚さ10〜30オングストロ−ムだけ
削る。引き続き、ディップコ−トSiO2 上に、厚さ3
000オングストロ−ムのTaからなる薄膜12を、ス
パッタリング法により形成する。この時の基板温度は1
00〜150℃として、素子特性への悪影響は避けた。
【0020】次に、この薄膜12上にレジスト(感光性
樹脂)を全面塗布した後、フォトマスクを用いて露光
し、現像してレジストパタ−ン13を形成する。続い
て、ケミカルドライエッチング法により薄膜12のエッ
チングを行なう。ここでは、CF4 とO2 ガスを等量混
合したプラズマ中でエッチングを行ない、パタ−ン周辺
(エッジ)部にテ−パ−形状が形成される。引き続き、
レジストパタ−ン13を除去すると、図2に示すように
Taからなる第1の金属層14が得られる。
【0021】次に、陽極酸化法により絶縁体層を形成す
るが、第1の金属層14を陽極とし、白金板を陰極にし
て、陽極酸化液(電解液で0.01重量%クエン酸水溶
液)中で化成を行なう。この時の電圧をコントロ−ルす
ることによりTaからなる第1の金属層14の表面に、
絶縁体層15を所望の厚さに形成する(図3参照)。こ
の実施例では、42Vの電圧を印加し、厚さ700オン
グストロ−ムの絶縁体層15を得ている。
【0022】この場合、陽極酸化液に対し露出している
Taでは、膜厚280オングストロ−ムの金属が膜厚7
00オングストロ−ムのTa2 5 に変化する。この陽
極酸化の時に被覆部材を使用して、パッド部を陽極酸化
液から隔絶する。
【0023】次に、図4に示すように全面に膜厚150
0オングストロ−ムのTiからなる薄膜16を形成す
る。この上に、レジスト(感光性樹脂)を全面塗布した
後、フォトマスクを用いて露光し、現像にてレジストパ
タ−ン17を形成する。続いて、EDTA(エチレンジ
アミン・テトラ・アセティック・アシッド)9gと水4
00cc、過酸化水素216cc、アンモニア水30m
lの割合で混ぜ、室温に保って、薄膜16をエッチン
グ、レジストを除去する。これにより、非線形抵抗素子
の基板から遠い側の第2の金属層18(図5参照)が形
成される。この実施例では、Tiを用いたが、Cr、A
l、更にはTaを再度積層して第2の金属層18として
も同一の結果が得られる。
【0024】次に、図5に示すように、1000オング
ストロ−ムのITOからなる透明導電膜19をスパッタ
リング法により形成、その後、透明導電膜19上にレジ
スト(感光性樹脂)を全面塗布した後、フォトマスクを
用いて露光し、現像にてレジストパタ−ン20を形成す
る。
【0025】続いて、水、塩酸、硝酸を1:1:0.1
の割合(容量比)に混合し、30℃に加熱したエッチン
グ液によりレジストパタ−ン20と同一のITOパタ−
ン(図示せず)を形成し、レジストパタ−ン20を除去
する。このようにして、マトリックスアレイ基板が完成
する。尚、このマトリックスアレイ基板を用いて液晶表
示装置を形成するには、例えば次のようにすれば良い。
【0026】先ず、マトリックスアレイ基板の非線形抵
抗素子形成面にポリミイド樹脂からなる配向膜を塗布・
焼成し、ラビングすることにより液晶配向方向を規制す
る。対向用基板にも同様の処理を行ない、一方の液晶表
示用基板より約90°捩じった方向にラビングを行な
う。上記2種類の基板を用意し、液晶の分子長軸方向が
両基板間で約90°捩じれるように、5〜10μmの間
隔を保って保持させ、液晶を注入し液晶セルを構成す
る。そして、液晶セルの外側に偏光軸を約90°捩じっ
た形で偏光板を配置すれば良い。
【0027】
【発明の効果】この発明によれば、第1の金属層となる
Ta膜の密着性が良好で、製造工程中や製品使用時に膜
剥がれに起因する欠陥の発生を防止出来る。この結果、
大規模且つ高精細のマトリックス型液晶表示装置の実用
化に非常に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係るマトリックスアレイ
基板の製造方法を示す断面図。
【図2】この発明の一実施例に係るマトリックスアレイ
基板の製造方法を示す斜視図。
【図3】この発明の一実施例に係るマトリックスアレイ
基板の製造方法を示す断面図。
【図4】この発明の一実施例に係るマトリックスアレイ
基板の製造方法を示す断面図。
【図5】この発明の一実施例に係るマトリックスアレイ
基板の製造方法を示す断面図。
【図6】従来のマトリックスアレイ基板の一画素部分の
一例を示す断面図。
【符号の説明】
11…ガラス基板、12,16…薄膜、13,17,2
0…レジストパタ−ン、14…第1の金属層、15…絶
縁体層、18…第2の金属層、19…透明導電膜。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 複数の表示画素及びその各々に電気的に
    接続した第1の金属層−絶縁体層−第2の金属層の3層
    構造をなす非線形抵抗素子を、透明基板上に形成するマ
    トリックスアレイ基板の製造方法において、 上記透明基板上に透明絶縁膜を形成し、その表面を僅か
    にスパッタ−・エッチングし、引き続き真空を破らず
    に、その上に200℃以下の基板温度でTa膜をスパッ
    タリング法にて形成することにより、上記第1の金属層
    を設け、この第1の金属層を陽極酸化することにより上
    記絶縁体層を形成することを特徴とするマトリックスア
    レイ基板の製造方法。
JP16709191A 1991-07-08 1991-07-08 マトリツクスアレイ基板の製造方法 Pending JPH0511277A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10101394B2 (en) 2013-09-25 2018-10-16 Robert Bosch Gmbh Method and apparatus for determining the aging of an electronic interrupter element, in particular of a power contactor
CN112114460A (zh) * 2020-09-23 2020-12-22 北海惠科光电技术有限公司 基于阵列基板的绝缘单元及其制备方法、阵列基板及其制备方法、显示机构
KR20210123208A (ko) 2020-04-02 2021-10-13 니혼 덴산 산쿄 가부시키가이샤 릴레이 장치

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