JPH06301064A - Mim-type nonlinear element and its production - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は液晶表示パネルなどのス
イッチング素子に用いるＭＩＭ型非線形素子の構造、材
料構成及び製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure, material structure and manufacturing method of a MIM type non-linear element used for a switching element such as a liquid crystal display panel.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、アクティブマトリクス方式の液
晶表示パネルにおいては、画素領域毎に非線形素子を設
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、各画素領域毎に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、液晶表示パネルに対する画面の大型化、低
コスト化などの要求に対応するには、素子構造が簡単で
プロセスが短いＭＩＭ型非線形素子を用いた方式が有利
である。また、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、他方側の基板に信号線を設けることができるので、
走査線と信号線と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 Generally, in an active matrix type liquid crystal display panel, it is arranged between a substrate on one side on which a non-linear element is provided in each pixel region to form a matrix array and a substrate on the other side on which a color filter is formed. Is filled with liquid crystal and the alignment state of the liquid crystal is controlled for each pixel area to display predetermined information. Here, as the non-linear element, a three-terminal element such as a thin film transistor (TFT) or a metal-
A two-terminal element such as an insulator-metal (MIM) type non-linear element is used, but in order to meet the demand for a larger screen and a lower cost for a liquid crystal display panel, the element structure is simple and the process is short. A method using a non-linear element is advantageous. Further, when the MIM type non-linear element is used,
Since the scanning line can be provided on the substrate on one side where the matrix array is formed and the signal line can be provided on the substrate on the other side,
There is also an advantage that a crossover short circuit between the scanning line and the signal line does not occur.
【０００３】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４０３毎に各走査線４０１と各信号
線４０２との間にＭＩＭ型非線形素子４０４（図中バリ
スタの符号で示す。）と液晶表示素子４０５（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、走査線及び信号線に印加された信号に基づいて
液晶表示素子を表示状態及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 the active matrix type liquid crystal display panel using the MIM type non-linear element, as shown in FIG. 4, the MIM type non-linear element is provided between each scanning line 401 and each signal line 402 for each pixel region 403. A liquid crystal display element 405 (indicated by a symbol of a varistor in the figure) and a liquid crystal display element 405 (indicated by a symbol of a capacitor in the figure) are connected in series, and based on signals applied to the scanning lines and the signal lines. The display operation is controlled by switching the liquid crystal display element to the display state, the non-display state or an intermediate state thereof.
【０００４】図５（ａ）の５０１で示すように、ＭＩＭ
型非線形素子において、印加電圧ＶNLと電流ＩNLとは非
線形の関係を有している。ＭＩＭ型非線形素子のしきい
値電圧をＶth、液晶表示素子のしきい値電圧をＶb、表
示状態となる電位を（Ｖb＋ΔＶ）とすると、図５
（ｂ）に示すように選択期間では、所定の画素領域４０
３における走査線４０１と信号線４０２との間の電位差
Ｖ（単位画素への印加電圧）を（Ｖb＋Ｖth）とするこ
とによって、液晶表示素子４０５を非表示状態とするこ
とができ、走査線４０１と信号線４０２との間の電位差
Ｖを（Ｖb＋Ｖth＋ΔＶ）とすることによって、液晶表
示素子４０５を表示状態とすることができる。一方、非
選択期間では単位画素に印加する電圧Ｖを、液晶表示素
子４０５に残留した電位に対して概ね近接するように設
定し、その差がＶth以下であれば非選択期間内でＭＩＭ
型非線形素子４０４は常に遮断状態となり、選択期間に
定められた状態をそのまま維持することになる。As shown by 501 in FIG. 5A, the MIM
In the non-linear element, the applied voltage V NL and the current I NL have a non-linear relationship. Assuming that the threshold voltage of the MIM type non-linear element is V th , the threshold voltage of the liquid crystal display element is V b , and the potential in the display state is (V b + ΔV), FIG.
As shown in (b), in the selection period, a predetermined pixel area 40
By setting the potential difference V (voltage applied to the unit pixel) between the scanning line 401 and the signal line 402 in No. 3 to be (V b + V th ), the liquid crystal display element 405 can be brought into a non-display state, and scanning is performed. By setting the potential difference V between the line 401 and the signal line 402 to be (V b + V th + ΔV), the liquid crystal display element 405 can be brought into a display state. On the other hand, in the non-selection period, the voltage V applied to the unit pixel is set to be close to the potential remaining in the liquid crystal display element 405, and if the difference is V th or less, the MIM is performed in the non-selection period.
The non-linear element 404 is always in the cutoff state, and the state defined in the selection period is maintained as it is.
【０００５】以上は、液晶容量に比べ素子容量が十分小
さく、電圧−電流特性の非線形性が十分高い理想的なＭ
ＩＭ型非線形素子４０４を得ることができた場合の最も
基本的な動作例である。実際には、ＭＩＭ型非線形素子
４０４と液晶表示素子４０５との容量比が小さいことや
電圧−電流特性の非線形性が不十分であるなどの問題が
あるために、非常に複雑な駆動法（印加電圧波形）が考
案され使用されている。The above is an ideal M in which the element capacitance is sufficiently smaller than the liquid crystal capacitance and the nonlinearity of the voltage-current characteristic is sufficiently high.
This is the most basic operation example when the IM nonlinear element 404 can be obtained. In practice, there are problems such as a small capacitance ratio between the MIM type non-linear element 404 and the liquid crystal display element 405 and insufficient non-linearity of the voltage-current characteristic, and therefore a very complicated driving method (application Voltage waveform) has been devised and used.
【０００６】従来のＭＩＭ型非線形素子は図３に示すよ
うに、透明基板３０１の表面に形成されて、走査線を介
して走査回路に導電接続するＴａ電極層３０２と、その
表面に形成されたＴａＯｘ膜３０３と、その表面に形成
されて画素電極３０５に導電接続するＣｒ電極層３０４
から構成されている。また、ＴａＯｘ膜３０３はＴａ電
極層３０２の表面に均一でしかもピンホールが無い状態
で形成されるように、Ｔａ電極層３０２に対する陽極酸
化によって形成される。As shown in FIG. 3, a conventional MIM type non-linear element is formed on the surface of a transparent substrate 301 and is formed on the surface of a Ta electrode layer 302 which is conductively connected to a scanning circuit via a scanning line. A TaOx film 303 and a Cr electrode layer 304 formed on the surface thereof and conductively connected to the pixel electrode 305.
It consists of Further, the TaOx film 303 is formed by anodic oxidation on the Ta electrode layer 302 so that the TaOx film 303 is formed uniformly on the surface of the Ta electrode layer 302 without pinholes.
【０００７】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。A general process example for realizing this structure is as follows.
【０００８】（従来例１） １．ガラス基板上に、タン
タル膜をスパッタリングにより堆積し、熱酸化をするこ
とで、約１０００Åの酸化タンタル膜を形成する工程
と、 ２．次に、スパッタリング法でタンタル膜を３５００Å
堆積し、パターニングする工程と、 ３．次に、例えばクエン酸水溶液を化成液とし３０Ｖで
陽極酸化を行って酸化タンタル膜を形成する工程と、 ４．次に、窒素雰囲気中で４００〜６００℃の温度で１
〜２時間熱処理する工程と、 ５．次に、ＭＩＭ型非線形素子の第２の金属電極層とな
るクロム膜を１５００Å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１０００Å堆積し、パターニングする工程からなる。(Conventional Example 1) 1. 1. A step of depositing a tantalum film on a glass substrate by sputtering and performing thermal oxidation to form a tantalum oxide film of about 1000Å. Next, sputter the tantalum film to 3500Å
2. Deposit and pattern. Next, a step of forming a tantalum oxide film by performing anodic oxidation at 30 V using, for example, an aqueous citric acid solution as a chemical conversion solution, and 4. Next, 1 at a temperature of 400 to 600 ° C. in a nitrogen atmosphere
4. Heat treatment for 2 hours, Next, a step of depositing and patterning a chromium film to be the second metal electrode layer of the MIM type non-linear element by a 1500Å sputtering method, and 6. Next, a step of depositing an ITO film to be a pixel electrode by 1000 Å by a sputtering method and patterning it.
【０００９】しかし、従来例１の構造のＭＩＭ型非線形
素子とした場合、走査線及び第１の金属電極層となるタ
ンタルは比抵抗が高く、大型の液晶表示パネルを作製す
る場合、配線抵抗が高いことによる信号遅延によって表
示品質の劣化を招く恐れがあるために、走査線幅を太く
するあるいはタンタル膜厚を厚くするといった手段を講
じる必要があったが、これにより有効表示面積の低下、
微細化への障害といった問題が生じる。However, in the case of the MIM type non-linear element having the structure of Conventional Example 1, the scanning line and the first metal electrode layer, tantalum, has a high specific resistance, and when manufacturing a large-sized liquid crystal display panel, the wiring resistance is high. Since there is a possibility that the signal delay due to the high value may cause deterioration of the display quality, it was necessary to take measures such as increasing the scanning line width or increasing the tantalum film thickness, but this reduces the effective display area.
Problems such as obstacles to miniaturization occur.
【００１０】これを解決するために、特開平３−４６３
８１号公報で基板とタンタルの間に金属層を介在させる
方法が紹介されている。In order to solve this problem, Japanese Patent Laid-Open No. 3-463
No. 81 discloses a method of interposing a metal layer between a substrate and tantalum.
【００１１】これによれば、上記の問題を解決するため
のＭＩＭ型非線形素子を実現するためのプロセスの１例
は次のようになる。According to this, an example of the process for realizing the MIM type non-linear element for solving the above problems is as follows.
【００１２】（従来例２） １．ガラス基板上にスパッ
タリング法により厚さ２００ｎｍのタングステンあるい
はモリブデンあるいはアルミニウムと厚さ５０ｎｍのタ
ンタルを連続成膜する工程と、 ２．次に通常のフォトリソ法とドライエッチングにより
下部電極と走査線の形状にパターニングする工程と、 ３．クエン酸０．１％水溶液で３０Ｖで陽極酸化を行
い、タングステンあるいはモリブデンあるいはアルミニ
ウムとタンタルの表面に、５０ｎｍのタングステンある
いはモリブデンあるいはアルミニウムの酸化膜とタンタ
ルの酸化膜からなる絶縁体を形成する工程と、 ４．ＩＴＯをスパッタリング法により２００ｎｍの厚さ
に形成し、通常のフォトエッチングによりパターニング
する工程からなる。(Conventional Example 2) 1. 1. A step of continuously forming tungsten, molybdenum or aluminum having a thickness of 200 nm and tantalum having a thickness of 50 nm on a glass substrate by a sputtering method. Next, a step of patterning the shape of the lower electrode and the scanning line by a usual photolithography method and dry etching, A step of performing anodic oxidation with a 0.1% aqueous solution of citric acid at 30 V to form an insulator consisting of a 50 nm tungsten or molybdenum or aluminum oxide film and a tantalum oxide film on the surface of tungsten or molybdenum or aluminum and tantalum. 4. This is a process of forming ITO to a thickness of 200 nm by a sputtering method and patterning it by ordinary photoetching.
【００１３】[0013]
【発明が解決しようとする課題】従来例２に示したプロ
セスは、タンタルとその下の金属を一括でドライエッチ
ングする方法であり、アルミニウムを用いる場合はエッ
チングの際に用いるガスが異なるため、エッチング装置
などの観点から制約があった。The process shown in Conventional Example 2 is a method of dry-etching tantalum and the metal thereunder in a lump. When aluminum is used, the gas used for etching is different. There were restrictions from the viewpoint of equipment.
【００１４】また、タンタルの陽極酸化膜とその下の金
属の陽極酸化膜を比較すると、タンタルの陽極酸化膜の
方が成長率が大きいために、その差がオーバーハングと
なり、第２の金属電極層の断線を招く恐れがあった。タ
ングステンやモリブデンを用いる場合は、これらの酸化
物の絶縁性が悪いために素子特性に大きな影響を及ぼす
恐れがある。Further, when comparing the tantalum anodic oxide film and the metal anodic oxide film below it, the difference in the growth rate of the tantalum anodic oxide film causes an overhang and the difference between the second metal electrodes. There was a risk of breaking the layers. When tungsten or molybdenum is used, the device characteristics may be greatly affected because the insulating properties of these oxides are poor.
【００１５】また、上層に形成するタンタルの膜厚を５
００Åとすると、下層の金属がタンタル膜中に拡散し、
それがタンタルの酸化膜中に取り込まれて、素子特性に
影響を及ぼしていた。Further, the film thickness of tantalum formed on the upper layer is 5
If it is 00Å, the metal in the lower layer diffuses in the tantalum film,
It was taken into the oxide film of tantalum and affected the device characteristics.
【００１６】さらに、素子絶縁膜に用いる酸化タンタル
は比誘電率が大きく、従来例１の構造ではＭＩＭ型非線
形素子の素子容量が大きく、素子容量と液晶容量の比が
十分に取れず、これも画質を低下させる一因となってい
た。Further, tantalum oxide used for the element insulating film has a large relative permittivity, and in the structure of the conventional example 1, the element capacitance of the MIM type nonlinear element is large, and the element capacitance and the liquid crystal capacitance cannot be sufficiently obtained. It was one of the causes of the deterioration of image quality.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明において講じた手段は、走査線及び第１の金属
電極層において、陽極酸化が可能であり、比抵抗が小さ
く、生成する酸化膜がタンタルの酸化膜より比誘電率が
小さい金属を下層金属、タンタルあるいはタンタルを主
成分とする合金を上層金属とした２層構造とし、上層金
属のパターン幅を下層金属のパターン幅より狭くし、な
おかつタンタルの膜厚を酸化膜中に下層金属が拡散しな
い程度まで厚くすることである。Means for Solving the Problems The measures taken in the present invention to solve the above-mentioned problems are as follows: the scanning line and the first metal electrode layer can be anodized, have a small specific resistance, and generate oxidation. The film has a two-layer structure in which the metal having a lower relative dielectric constant than the oxide film of tantalum is the lower metal, and tantalum or an alloy mainly containing tantalum is the upper metal, and the pattern width of the upper metal is narrower than that of the lower metal. In addition, the thickness of tantalum should be increased to such an extent that the lower layer metal does not diffuse into the oxide film.
【００１８】また、走査線及び第１の金属電極層をパタ
ーニングする際に、上層金属をドライエッチング法で、
下層金属をウェットエッチング法でエッチングすること
である。When patterning the scan line and the first metal electrode layer, the upper metal is dry-etched by
Etching the lower layer metal by a wet etching method.
【００１９】[0019]
【実施例】本発明に関わるＭＩＭ型非線形素子の製造方
法について、以下に図を用いて説明する。EXAMPLES A method of manufacturing a MIM type non-linear element according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２０】図１は本発明のＭＩＭ型非線形素子の断面
図、図２は本発明のＭＩＭ型非線形素子の製造過程を示
す図である。FIG. 1 is a sectional view of the MIM type non-linear element of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of the MIM type non-linear element of the present invention.
【００２１】（実施例１） 本発明の実施例では、走査
線及び第１の金属電極層を構成する金属のうち、下層金
属としてアルミニウム、上層金属としてタンタルを用い
た。Example 1 In the example of the present invention, among the metals constituting the scanning line and the first metal electrode layer, aluminum was used as the lower layer metal and tantalum was used as the upper layer metal.
【００２２】まず、透明基板２０１の表面に１５００〜
２０００Å程度のアルミニウム層２０２と８００〜１３
００Åのタンタル層２０３をスパッタリングで連続形成
した後、通常のフォトリソ技術によりフォトレジストパ
ターンを形成した後、まずタンタル層２０３を四弗化炭
素を用いたケミカルドライエッチング法によって図２
（ａ）に示すようにエッチングする。アルミニウムはタ
ンタルをドライエッチングする条件ではエッチングされ
ないので、タンタルのエッチングの際のストッパーの役
割も果たす。First, 1500 to 500 are formed on the surface of the transparent substrate 201.
Aluminum layer 202 of about 2000Å and 800 to 13
After continuously forming a 00Å tantalum layer 203 by sputtering, and then forming a photoresist pattern by a normal photolithography technique, first, the tantalum layer 203 is formed by a chemical dry etching method using carbon tetrafluoride.
Etching is performed as shown in FIG. Since aluminum is not etched under the condition of dry etching tantalum, it also serves as a stopper when etching tantalum.
【００２３】また、アルミニウムと基板の密着性は良好
であるので、走査線及び第１の金属電極層がタンタル１
層の場合に必要としていたタンタルの熱酸化膜による下
地膜は不要となる。Further, since the adhesion between aluminum and the substrate is good, the scanning line and the first metal electrode layer are made of tantalum 1.
The underlying film made of the thermal oxide film of tantalum, which is required in the case of the layer, is not necessary.
【００２４】次に、タンタル層２０３をパターニングす
る際に塗布したフォトレジスト２０４を残したまま、こ
れらをマスクとしてアルミニウム層２０２を図２（ｂ）
に示すようにパターニングする。Next, while leaving the photoresist 204 applied when patterning the tantalum layer 203, these are used as a mask to form the aluminum layer 202 as shown in FIG. 2B.
Patterning as shown in FIG.
【００２５】アルミニウム層２０２はウェットエッチン
グ法でエッチングし、ここで用いたエッチング液は、燐
酸／硝酸／酢酸を２０：１：３の割合で混合し、４０℃
まで加熱したものである。The aluminum layer 202 is etched by a wet etching method, and the etching solution used here is a mixture of phosphoric acid / nitric acid / acetic acid at a ratio of 20: 1: 3 and 40 ° C.
It was heated up to.
【００２６】図２（ｂ）の状態では、アルミニウム層２
０２がサイドエッチングされておりタンタル層２０３が
オーバーハング状態となっている。このままで陽極酸化
を行い素子絶縁膜を形成すると、オーバーハングの状態
はそのまま残されてしまい、この後の第２の金属電極層
を形成したときに断線が発生してしまい、欠陥の原因と
なる。In the state of FIG. 2B, the aluminum layer 2
02 is side-etched and the tantalum layer 203 is in an overhang state. If the element insulating film is formed by performing anodic oxidation as it is, the overhang state is left as it is, and a disconnection occurs when the second metal electrode layer is formed thereafter, which causes a defect. .
【００２７】これを解消するために、アルミニウム層２
０２をパターニングした後、再度タンタル層２０３をエ
ッチングし、図２（ｃ）に示すようにタンタル層のパタ
ーン幅がアルミニウム層のパターン幅より細くなった形
状とする。この様にして、走査線及び第１の金属電極層
を形成する。In order to solve this, the aluminum layer 2
After patterning 02, the tantalum layer 203 is etched again so that the pattern width of the tantalum layer is smaller than that of the aluminum layer as shown in FIG. In this way, the scan line and the first metal electrode layer are formed.
【００２８】次に、ｐＨを調整した酒石酸アンモニウム
水溶液などの多孔質のアルミニウム酸化膜を形成しない
ような電解液を用いて、２５〜５０Ｖの電圧で陽極酸化
を行い、所定の膜厚の素子絶縁膜２０５及び２０６を形
成し、図２（ｄ）の様な状態とする。Next, an anodic oxidation is carried out at a voltage of 25 to 50 V using an electrolytic solution such as an aqueous ammonium tartrate solution whose pH is adjusted so as not to form a porous aluminum oxide film, to insulate the device with a predetermined film thickness. The films 205 and 206 are formed so that the state shown in FIG.
【００２９】次に、２００〜４００℃の温度で窒素雰囲
気中で、１〜２時間熱処理を行う。Next, heat treatment is performed at a temperature of 200 to 400 ° C. in a nitrogen atmosphere for 1 to 2 hours.
【００３０】次に、所定の膜厚のクロム膜をスパッタリ
ングにより形成した後、パターニングを行い、図２
（ｅ）の様に第２の金属電極層２０７を形成する。ここ
で、第２の金属電極層としては、クロムの代わりにチタ
ン、モリブデンが用いられることもある。Next, a chromium film having a predetermined thickness is formed by sputtering, and then patterning is performed, as shown in FIG.
The second metal electrode layer 207 is formed as shown in (e). Here, titanium or molybdenum may be used instead of chromium for the second metal electrode layer.
【００３１】次に、所定の膜厚のＩＴＯ膜をスパッタリ
ングにより形成した後、パターニングを行い、図２
（ｅ）の様に画素電極２０８を形成する。この際、第２
の金属電極層２０７と画素電極２０８の形成順は、どち
らが先になっても構わない。Next, an ITO film having a predetermined thickness is formed by sputtering, and then patterning is performed, as shown in FIG.
The pixel electrode 208 is formed as shown in (e). At this time, the second
Either of the metal electrode layer 207 and the pixel electrode 208 may be formed first.
【００３２】（実施例２） タンタル層２０３のエッチ
ングまでは、実施例１と同一である。次に、１５０℃の
温度で３０分程度の熱処理を行い、フォトレジストがパ
ターニングされたタンタル層２０３を完全に被覆するよ
うに、図２（ｆ）の様な形状にする。このフォトレジス
トをマスクとしてアルミニウム層２０２のエッチングを
実施例１と同様の方法で行い、図２（ｃ）に示すような
形状とする。Example 2 Up to the etching of the tantalum layer 203, the process is the same as in Example 1. Next, a heat treatment is performed at a temperature of 150 ° C. for about 30 minutes to form a shape as shown in FIG. 2F so that the photoresist-patterned tantalum layer 203 is completely covered. Using this photoresist as a mask, the aluminum layer 202 is etched in the same manner as in Example 1 to form a shape as shown in FIG.
【００３３】このパターニング後、陽極酸化から画素電
極形成までの工程は、実施例１と同一である。After this patterning, the steps from anodic oxidation to pixel electrode formation are the same as in the first embodiment.
【００３４】実施例１、２の場合は、走査線及び第１の
金属電極層をアルミニウムとタンタルの積層構造として
おり、例えば、アルミニウムを２０００Å、タンタルを
１０００Å積層した場合では、シート抵抗が１３３ｍΩ
／□となる。タンタルを３０００Åとした場合のシート
抵抗は６．４〜６．５Ω／□であり、約２％まで配線抵
抗を小さくすることが可能である。In the case of Examples 1 and 2, the scanning line and the first metal electrode layer have a laminated structure of aluminum and tantalum. For example, when aluminum is 2000 Å and tantalum is 1000 Å, the sheet resistance is 133 mΩ.
It becomes / □. The sheet resistance when tantalum is 3000 Å is 6.4 to 6.5 Ω / □, and the wiring resistance can be reduced to about 2%.
【００３５】仮にタンタルの膜厚を１０００Åとし、ア
ルミニウムの膜厚を１０００Åとしても、従来より十分
低い配線抵抗が実現できる。Even if the film thickness of tantalum is 1000 Å and the film thickness of aluminum is 1000 Å, a wiring resistance sufficiently lower than the conventional one can be realized.
【００３６】配線抵抗を小さくするだけならばアルミニ
ウム１層としても十分であるが、アルミニウムの陽極酸
化膜は絶縁膜としての信頼性がタンタルの陽極酸化膜よ
り劣る。アルミニウムとタンタルの２層構造とすること
で、絶縁膜の信頼性が確保でき、安定した素子特性が得
られる。Although only one layer of aluminum is sufficient to reduce the wiring resistance, the anodized film of aluminum is inferior in reliability as an insulating film to the anodized film of tantalum. With the two-layer structure of aluminum and tantalum, the reliability of the insulating film can be secured and stable element characteristics can be obtained.
【００３７】また、タンタルの膜厚をある程度まで厚く
することにより、タンタルの酸化膜中へのアルミニウム
の拡散を防ぐことができ、安定した素子特性が得られ
る。Further, by increasing the thickness of the tantalum film to a certain degree, it is possible to prevent the diffusion of aluminum into the oxide film of tantalum and obtain stable element characteristics.
【００３８】実施例１、２のＭＩＭ型非線形素子と、従
来例１のＭＩＭ型非線形素子を比較すると、素子の面積
は大差ないが、実施例１、２では素子絶縁膜のうち、第
１の金属電極層の上面部はタンタルの酸化膜、側面部は
ほとんどアルミニウムの酸化膜によって占められてお
り、従来は素子絶縁膜は全てタンタルの酸化膜である点
が異なる。Comparing the MIM type non-linear element of Examples 1 and 2 with the MIM type non-linear element of Conventional Example 1, there is no great difference in the area of the element, but in Examples 1 and 2, the first element insulating film among the element insulating films is used. The top surface of the metal electrode layer is occupied by a tantalum oxide film, and the side surfaces are almost occupied by an aluminum oxide film, which is different from the conventional device insulating film in that it is a tantalum oxide film.
【００３９】アルミニウムの酸化物の比誘電率はタンタ
ルの酸化物の比誘電率の２分の１〜４分の１であるの
で、素子の面積が同一であっても、実施例１、２のＭＩ
Ｍ型非線形素子は従来のＭＩＭ型非線形素子より、素子
容量を小さくすることができる。Since the relative permittivity of the aluminum oxide is 1/2 to 1/4 of the relative permittivity of the tantalum oxide, even if the area of the device is the same, MI
The M-type non-linear element can have a smaller element capacitance than the conventional MIM-type non-linear element.
【００４０】例えば、第１の金属電極層の膜厚が３５０
０Å、第１の金属電極層のテーパー角が４５度、平面で
見た場合のＭＩＭ型非線形素子の面積が４μｍ2である
とした場合、従来例１のように第１の金属電極層がタン
タル１層の場合は素子容量が１．６５×１０-15Ｆとな
る。For example, the film thickness of the first metal electrode layer is 350.
0 Å, assuming that the taper angle of the first metal electrode layer is 45 degrees and the area of the MIM type non-linear element when viewed in a plane is 4 μm 2 , the first metal electrode layer is tantalum as in Conventional Example 1. In the case of one layer, the element capacitance is 1.65 × 10 −15 F.
【００４１】それに対して、本発明において第１の金属
電極層の下層のアルミニウムの膜厚が２５００Å、上層
のタンタルの膜厚が１０００Åの２層構造とした場合、
素子容量は１．００×１０-15Ｆとなり、従来の６０％
まで素子容量を小さくすることが可能である。On the other hand, in the present invention, when the lower layer of the first metal electrode layer has a thickness of 2500 Å and the upper layer of tantalum has a thickness of 1000 Å,
The element capacity is 1.00 × 10 -15 F, which is 60% of the conventional value.
It is possible to reduce the element capacitance.
【００４２】[0042]
【発明の効果】以上の通り、本発明においては、走査線
及びＭＩＭ型非線形素子を構成する第１の金属電極層を
下層部がアルミニウムあるいはアルミニウムを主成分と
した合金、上層部がタンタルあるいはタンタルを主成分
とした合金である２層構造とし、上層金属は下層金属よ
りもパターン幅が狭くなっていることに特徴を有する。As described above, in the present invention, the lower layer of the first metal electrode layer forming the scanning line and the MIM type non-linear element is aluminum or an alloy containing aluminum as a main component, and the upper layer is tantalum or tantalum. It has a two-layer structure, which is an alloy containing as a main component, and is characterized in that the upper layer metal has a narrower pattern width than the lower layer metal.
【００４３】本発明によれば、以下のような効果を奏す
る。According to the present invention, the following effects can be obtained.
【００４４】 走査線をアルミニウムとタンタルの２
層構造とすることにより、配線抵抗を従来の数十分の１
にまで低減することが可能となるので、信号遅延による
液晶表示パネルの表示品質の劣化を防ぐことができる。The scanning line is made of aluminum or tantalum.
By using a layered structure, the wiring resistance can be reduced to 1
Therefore, it is possible to prevent the deterioration of the display quality of the liquid crystal display panel due to the signal delay.
【００４５】 第１の金属電極層の表面に形成された
素子絶縁膜のうち、側面部の素子絶縁膜の大半をアルミ
ニウムの酸化膜とし、また上層部のタンタルのパターン
幅をアルミニウムのパターン幅より狭くすることによ
り、第２の金属電極層の断線が防止でき、なおかつＭＩ
Ｍ型非線形素子の素子容量を低減することができる。Of the element insulating film formed on the surface of the first metal electrode layer, most of the element insulating film on the side surface is an aluminum oxide film, and the tantalum pattern width of the upper layer is smaller than the aluminum pattern width. By making it narrow, it is possible to prevent disconnection of the second metal electrode layer,
The element capacitance of the M-type nonlinear element can be reduced.
【００４６】 タンタルの膜厚を８００Å以上とする
ことにより、タンタルの酸化膜中へのアルミニウムの拡
散を防止することができるので、安定した素子特性が得
られる。By setting the film thickness of tantalum to 800 Å or more, diffusion of aluminum into the oxide film of tantalum can be prevented, so that stable device characteristics can be obtained.
【００４７】 基板との密着性がよいアルミニウムを
タンタルの下地代わりとすることができるので、従来の
ような比較的高温下での熱処理による下地膜形成が不要
となる。従って、透明基板に安価なソーダガラスを用い
ることが可能となり、ＭＩＭ型非線形素子の最大の特徴
であるコストメリットを生かすことができる。Since aluminum, which has good adhesion to the substrate, can be used as a tantalum base material instead of tantalum, it is not necessary to form a base film by heat treatment at a relatively high temperature as in the prior art. Therefore, it becomes possible to use inexpensive soda glass for the transparent substrate, and it is possible to take advantage of the cost advantage that is the greatest feature of the MIM type non-linear element.
【図１】 本発明のＭＩＭ型非線形素子の断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view of a MIM type nonlinear element of the present invention.
【図２】 （ａ）から（ｆ）は本発明のＭＩＭ型非線形
素子の製造過程を示す図。2A to 2F are views showing a manufacturing process of the MIM type non-linear element of the present invention.
【図３】 従来のＭＩＭ型非線形素子の断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional MIM type nonlinear element.
【図４】 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の等価回路図。FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of an active matrix liquid crystal display panel using MIM type non-linear elements.
【図５】 （ａ）は液晶表示パネルのマトリクスアレイ
を構成するＭＩＭ型非線形素子の印加電圧と電流との関
係図。（ｂ）は単位画素ヘの印加電圧と表示の明るさと
の関係を示す関係図。FIG. 5A is a relational diagram of applied voltage and current of MIM type non-linear element which constitutes a matrix array of a liquid crystal display panel. (B) is a relationship diagram showing the relationship between the applied voltage to the unit pixel and the brightness of the display.
１０１、２０１、３０１・・・透明基板 １０２、２０２・・・Ａｌ電極層 １０３、２０３、３０２・・・Ｔａ電極層 １０４、２０５・・・素子絶縁膜（Ａｌ陽極酸化膜） １０５、２０６、３０３・・・素子絶縁膜（Ｔａ陽極酸
化膜） １０６、２０７、３０４・・・Ｃｒ電極層 １０７、２０８、３０５・・・画素電極 ２０４・・・フォトレジスト ４０１・・・走査線 ４０２・・・信号線 ４０３・・・画素領域 ４０４・・・ＭＩＭ型非線形素子 ４０５・・・液晶表示素子 ５０１・・・典型的なＭＩＭ型非線形素子の電圧−電流
特性101, 201, 301 ... Transparent substrate 102, 202 ... Al electrode layer 103, 203, 302 ... Ta electrode layer 104, 205 ... Element insulating film (Al anodized film) 105, 206, 303 ... Element insulating film (Ta anodic oxide film) 106, 207, 304 ... Cr electrode layers 107, 208, 305 ... Pixel electrode 204 ... Photoresist 401 ... Scan line 402 ... Signal Line 403 ... Pixel area 404 ... MIM type non-linear element 405 ... Liquid crystal display element 501 ... Typical voltage-current characteristic of MIM type non-linear element
Claims (7)
小さい下層金属、タンタルあるいはタンタルを主成分と
する合金が上層金属である２層構造とした、走査線を介
して走査回路に導電接続する第１の金属電極層と、該第
１の金属電極層表面に陽極酸化によって形成された酸化
膜から成る素子絶縁膜と、該素子絶縁膜表面に形成され
た第２の金属電極層とによって構成されているＭＩＭ型
非線形素子において、該上層金属は該下層金属よりもパ
ターン幅が狭くなっていることを特徴とするＭＩＭ型非
線形素子。1. A two-layer structure in which an anodizing is possible and a lower-layer metal having a small specific resistance, tantalum, or an alloy containing tantalum as a main component is an upper-layer metal, is conductively connected to a scanning circuit through a scanning line. A first metal electrode layer, an element insulating film made of an oxide film formed on the surface of the first metal electrode layer by anodic oxidation, and a second metal electrode layer formed on the surface of the element insulating film. In the MIM type nonlinear element described above, the upper layer metal has a pattern width narrower than that of the lower layer metal.
ンタルを主成分とする合金の膜厚は、８００Å以上であ
ることを特徴とするＭＩＭ型非線形素子。2. The MIM type non-linear element according to claim 1, wherein the film thickness of the tantalum or the alloy mainly containing tantalum is 800 Å or more.
ルの酸化膜より比誘電率の小さい酸化膜を生成する金属
であることを特徴とするＭＩＭ型非線形素子。3. The MIM type non-linear element according to claim 1, wherein the lower layer metal is a metal that forms an oxide film having a relative dielectric constant smaller than that of a tantalum oxide film.
ニウムあるいはアルミニウムを主成分とする合金である
ことを特徴とするＭＩＭ型非線形素子。4. The MIM type nonlinear device according to claim 1, wherein the lower layer electrode is aluminum or an alloy containing aluminum as a main component.
製造方法の内、該走査線及び該下部電極を加工する工程
が、 （１）通常のフォトリソ技術によりフォトレジストパタ
ーンを形成し、該上層金属をエッチングする工程と、 （２）前記フォトレジストと該上層金属をマスクとし
て、該下層金属をエッチングする工程と、 （３）前記フォトレジストをマスクとして、該上層金属
を再度エッチングする工程、から成ることを特徴とする
ＭＩＭ型非線形素子の製造方法。5. The method of manufacturing a MIM type non-linear element according to claim 1, wherein the step of processing the scanning line and the lower electrode comprises: (1) forming a photoresist pattern by an ordinary photolithography technique, A step of etching the upper layer metal, (2) a step of etching the lower layer metal with the photoresist and the upper layer metal as a mask, and (3) a step of etching the upper layer metal again with the photoresist as a mask, A method of manufacturing a MIM type non-linear element comprising:
製造方法の内、該走査線及び該下部電極を加工する工程
が、 （１）通常のフォトリソ技術によりフォトレジストパタ
ーンを形成し、該上層金属をエッチングする工程と、 （２）前記フォトレジストがエッチングされた該下層金
属を被覆するように熱処理を行う工程と、 （３）前記熱処理を行ったフォトレジストをマスクとし
て、該下層金属をエッチングする工程、から成ることを
特徴とするＭＩＭ型非線形素子の製造方法。6. The method of manufacturing a MIM type non-linear element according to claim 1, wherein the step of processing the scanning line and the lower electrode includes (1) forming a photoresist pattern by a normal photolithography technique, A step of etching the upper layer metal; (2) a step of performing heat treatment so as to cover the etched lower layer metal; and (3) a step of removing the lower layer metal by using the heat treated photoresist as a mask. A method of manufacturing a MIM type non-linear element, which comprises a step of etching.
ライエッチング法で、下層金属はウェットエッチング法
でエッチングすることを特徴とするＭＩＭ型非線形素子
の製造方法。7. The method of manufacturing an MIM type non-linear element according to claim 5, wherein the upper layer metal is etched by a dry etching method and the lower layer metal is etched by a wet etching method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8887493A JPH06301064A (en) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | Mim-type nonlinear element and its production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8887493A JPH06301064A (en) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | Mim-type nonlinear element and its production |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06301064A true JPH06301064A (en) | 1994-10-28 |
Family
ID=13955161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8887493A Pending JPH06301064A (en) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | Mim-type nonlinear element and its production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06301064A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999007027A1 (en) * | 1997-07-31 | 1999-02-11 | Sharp Kabushiki Kaisha | Thin-film two-terminal elements, method of production thereof, and liquid crystal display |
| KR100718171B1 (en) * | 2001-04-26 | 2007-05-15 | 후지쯔 가부시끼가이샤 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
-
1993
- 1993-04-15 JP JP8887493A patent/JPH06301064A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999007027A1 (en) * | 1997-07-31 | 1999-02-11 | Sharp Kabushiki Kaisha | Thin-film two-terminal elements, method of production thereof, and liquid crystal display |
| US6350557B1 (en) | 1997-07-31 | 2002-02-26 | Sharp Kabushiki Kaisha | Thin-film two-terminal elements, method of production thereof, liquid crystal display |
| KR100364650B1 (en) * | 1997-07-31 | 2002-12-16 | 샤프 가부시키가이샤 | Thin-film two-terminal elements, method of production thereof, and liquid crystal display |
| CN100355102C (en) * | 1997-07-31 | 2007-12-12 | 夏普公司 | Thin-film two-terminal elements, method of production thereof, and liquid crystal display |
| KR100718171B1 (en) * | 2001-04-26 | 2007-05-15 | 후지쯔 가부시끼가이샤 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
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