JPH05188403A - マトリックスアレイ基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、問題のあるマスキング工程が不要
にして、工程を増やすことなく、不要な酸化膜をエッチ
ングすることが出来る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、光透過性基板上に非線形抵抗素子を構成する第１の
金属層よりなる電極パタ−ンを形成する工程と、上記電
極パタ−ン表面層を陽極酸化して酸化膜を形成する工程
と、上記酸化膜と同一のエッチング方法で除去可能な材
料より選ばれた第２の金属層を、上記電極パタ−ンの電
極端子を除いた部分および上記基板上に形成する工程
と、上記第２の金属層の少なくとも上記非線形抵抗素子
の一方の電極に相当する部分を残し、且つ上記電極端子
上の酸化膜も同時に除去する工程と、透明導電膜の表示
画素パタ−ンを形成する工程とを具備してなり、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用いたマトリックスアレイ基板
の製造方法に関する。

【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，更には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
てきており、より高画質が求められるようになってき
た。

【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
挾んだ第１の金属層−絶縁体層−第２の金属層（ＭＩ
Ｍ）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３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）およびこの配線の端部である電極端子と、
これらに一体化した非線形抵抗素子の一方の第１の金属
層からなる電極が得られる。

【０００６】次に、Ｔａ膜２を例えばクエン酸水溶液中
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。この時、電極端子に酸
化膜３が成長しないように、保護する必要がある。この
方法として、シリコンゴム張り付けやネガレジストの塗
布がある。続いて、非線形抵抗素子の他方の第２の金属
層としてＣｒ膜４を、薄膜形成・加工法により形成する
と、非線形抵抗素子５が完成する。

【０００７】更に、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。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】一般に、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
素子を用いた液晶表示装置では、絶縁体層（上記の酸化
膜３）の形成に、良好な特性の素子を得ることが出来る
陽極酸化法を用いている。この方法の欠点は、第１の金
属層のＴａ膜２の全面に酸化膜が形成されるため、陽極
酸化の際に電極端子を保護することが必要である。この
保護方法としては、絶縁物からなる保護フィルムの張り
付けや、レジストの塗布などがあるが、前者は手作業に
よる張り付けのため十分な保護が出来ず、染み込み不良
が発生し、後者は工程が１ＰＥＰ増えるという問題が生
じていた。又、マスキングなしで陽極酸化を行ない、後
で酸化膜をエッチングする方法もあるが、工程が増えて
しまうという問題が生じていた。

【０００９】この発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、陽極酸化の際に電極端子への保護膜が不要であり、
電極端子にも酸化膜を形成し、第２の金属層のエッチン
グの際に電極端子上の酸化膜も同時にエッチングするこ
とにより、問題のあるマスキング工程が不要にして、工
程を増やすことなく、不要な酸化膜をエッチングするこ
とが出来る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、光透過性基
板上に非線形抵抗素子を構成する第１の金属層よりなる
電極パタ−ンを形成する工程と、上記電極パタ−ン表面
層を陽極酸化して酸化膜を形成する工程と、

【００１１】上記酸化膜と同一のエッチング方法で除去
可能な材料より選ばれた第２の金属層を、上記電極パタ
−ンの電極端子を除いた部分および上記基板上に形成す
る工程と、上記第２の金属層の少なくとも上記非線形抵
抗素子の一方の電極に相当する部分を残し、且つ上記電
極端子上の酸化膜も同時に除去する工程と、透明導電膜
の表示画素パタ−ンを形成する工程とを具備し、

【００１２】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
造をなす上記非線形抵抗素子を上記基板上に形成するマ
トリックスアレイ基板の製造方法である。

【００１３】

【作用】この発明によれば、陽極酸化の際の電極端子へ
の保護膜が不要なので、マスキングによる不良発生の問
題もなく、陽極酸化工程が容易である。又、Ｔｉを用い
た場合を例にとれば、通常、Ｔｉのエッチングは弗酸や
アンモニア，ＥＤＴＡ，過酸化水素水の混合水溶液を使
用したエッチング液を多用しているが、この発明におい
ては、基板加熱を行なったドライエッチングを採用して
いる。

【００１４】このことにより、Ｔｉのエッチングと電極
端子上の酸化膜の除去を同時に行なうことが出来る。し
かし、ここでＴｉとＴａ酸化膜およびＴａとのある程度
のエッチング選択比がないと、Ｔｉがエッチングされる
前に、電極端子のパタ−ンがなくなってしまう。又、Ｔ
ｉが成膜されている部分では、Ｔｉのエッチング後にＴ
ａ酸化膜が露出するが、余りエッチングで削り過ぎると
Ｔａ膜が露出してしまう。

【００１５】そこで、基板温度を５０℃に設定し、ＣＦ
₄ とＯ₂ のガス流量比を変えてエッチングレ−トの比較
実験を行なった。その結果を、図２に示す。この図２か
ら明らかなように、ＣＦ₄ とＯ₂ のガス流量比を変える
ことにより、ある程度任意にエッチングレ−ト比を選択
することが出来ることが判った。

【００１６】例えば、Ｔｉが１５００オングストロ−
ム、Ｔａ酸化膜が７００オングストロ−ムの場合には、
図２よりＣＦ₄ ／Ｏ₂ ＝４が適当である。ここで、ドラ
イエッチングの時の基板温度は、４０〜１００℃の範囲
であることが好ましい。４０℃よりも低い温度ではＴｉ
のエッチングが不可能であり、１００℃よりも高い温度
では、Ｔｉのエッチング中のプラズマによりＴｉ膜が変
質してしまう。

【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。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（ａ）〜（ｆ）に示すように構
成されている。

【００１８】先ず、同図（ａ）に示すように、光透過性
基板例えばガラス基板１１上に厚さ３０００オングスト
ロ−ムのＴａ膜１２を、Ａｒガスを用いてスパッタリン
グ法により形成する。

【００１９】次に、同図（ｂ）に示すように、写真蝕刻
法により所望のパタ−ンを形成する。この場合、レジス
トを全面に塗布した後、マスクを用いて光露光し、現像
してレジストパタ−ンを形成する。そして、ケミカルド
ライエッチング法によりＣＦ₄ ガスとＯ₂ ガスを１：２
に混合したプラズマ中でＴａ膜１２のエッチングを行な
った後、レジストを剥離し、電極端子１４とこれと一体
になった非線形抵抗素子を構成する第１の金属層からな
る下部電極１３を得る。

【００２０】この場合、平面図的に言えば、帯状配線
（デ−タ線）が形成され、この帯状配線の端部が電極端
子１４となっている。そして、液晶表示装置に組立てら
れた時には、電極端子１４は外部に露出する。又、下部
電極１３は帯状配線から突出している部分であり、帯状
配線，電極端子１４，下部電極１３は一体に形成されて
いる。尚、図１では帯状配線は図示されていない。

【００２１】次に、同図（ｃ）に示すように、陽極酸化
を行なうが、この際、電極部分のマスキングは不要であ
る。この時の電流密度は１．０ｍＡ／ｃｍ² 、化成溶液
としては、０．０１〜０．１％程度のクエン酸水溶液を
用いる。化成溶液の温度を一定に保つため、又、酸化膜
の成長を均一にするために、溶液の攪拌を行なうことが
望ましい。化成電圧は４２Ｖとした。この条件で、Ｔａ
酸化膜１５，１６は、約７００オングストロ−ム形成さ
れる。このＴａ酸化膜１５は、非線形抵抗素子を構成す
る絶縁体層となる。

【００２２】次に、同図（ｄ）に示すように、上記のよ
うにして形成したＴａ酸化膜１５の上に、Ｔｉ膜１９を
厚さ１５００オングストロ−ム、Ａｒガスを用いてスパ
ッタリング法により形成する。Ｔｉ膜の代わりに、Ｔａ
やＷやＭｏをスパッタリングにより形成した膜でも良
い。

【００２３】この時、同図（ｄ）のように、Ｔｉ膜１９
はマスクデポとし、陽極酸化された電極端子１４には、
Ｔｉの成膜は行なわない。この上に再びレジストパタ−
ン１８を形成する。ここで、陽極酸化された電極端子１
４の上には、レジストは形成しない。

【００２４】次に、同図（ｅ）に示すように、ケミカル
ドライエッチング法により基板温度を４０〜１００℃、
例えば５０℃に加熱してＣＦ₄ ガスとＯ₂ ガスを４：１
に混合したプラズマ中でＴｉ膜１９のエッチングを行な
う。これにより、Ｔｉ膜１９と電極取出し部のＴａ酸化
膜１５も同時にエッチングすることが出来る。そして、
非線形抵抗素子を構成する第２の金属層からなる上部電
極２０のパタ−ンを形成し、非線形抵抗素子２３を得
る。従って、この非線形抵抗素子２３は、第１の金属層
である下部電極１３と、絶縁体層であるＴａ酸化膜１５
と、第２の金属層である上部電極２０とからなってい
る。

【００２５】最後に、同図（ｆ）に示すように、ＩＴＯ
膜を厚さ６００オングストロ−ム成膜し、塩酸と硝酸と
水を等量づつ混合した液を用いてエッチングを行ない、
画素電極２１と電極端子部分への透明電極２２を形成す
ると、マトリックスアレイ基板が完成する。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２３形成面にポリイミ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。以上のような方法で、
大形液晶表示装置を作製した。

【００２７】

【発明の効果】この発明によれば、絶縁体層の形成を第
１の金属層を陽極酸化することにより行なっているの
で、電極端子のマスキングが不要となる。又、第２の金
属層のエッチングの際に電極端子上の酸化膜も同時にエ
ッチングしているので、問題のあるマスキング工程が不
要であり、工程を増やすことなく不要な酸化膜をエッチ
ングすることが出来る。

【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
基板の製造方法における各工程を示す断面図。

【図２】ガス流量比とエッチングレ−トとの関係を示す
特性曲線図。

【図３】一般的なマトリックスアレイ基板を示す断面
図。

【符号の説明】

１１…ガラス基板、１２…Ｔａ膜、１３…下部電極（第
１の金属層）、１４…電極端子、１５…Ｔａ酸化膜（絶
縁体層）、１６…酸化膜、１８レジストパタ−ン、１９
…Ｔｉ膜、２０…上部電極（第２の金属層）、２１…画
素電極、２２…透明電極、２３…非線形抵抗素子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光透過性基板上に非線形抵抗素子を構成
   する第１の金属層よりなる電極パタ−ンを形成する工程
   と、 上記電極パタ−ン表面層を陽極酸化して酸化膜を形成す
   る工程と、 上記酸化膜と同一のエッチング方法で除去可能な材料よ
   り選ばれた第２の金属層を、上記電極パタ−ンの電極端
   子を除いた部分および上記基板上に形成する工程と、 上記第２の金属層の少なくとも上記非線形抵抗素子の一
   方の電極に相当する部分を残し、且つ上記電極端子上の
   酸化膜も同時に除去する工程と、 透明導電膜の表示画素パタ−ンを形成する工程とを具備
   し、 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
   形抵抗素子を上記基板上に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。