JPH06308539A - マトリクスアレイ基板の製造方法 - Google Patents

マトリクスアレイ基板の製造方法

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JPH06308539A
JPH06308539A JP9768393A JP9768393A JPH06308539A JP H06308539 A JPH06308539 A JP H06308539A JP 9768393 A JP9768393 A JP 9768393A JP 9768393 A JP9768393 A JP 9768393A JP H06308539 A JPH06308539 A JP H06308539A
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JP
Japan
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metal layer
metal
electrode
array substrate
matrix array
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JP9768393A
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English (en)
Inventor
Takanori Hirai
孝典 平井
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 MIM素子特性を損わず配線抵抗を低下させ
るマトリクスアレイ基板の製造方法を提供する。 【構成】 ガラス基板12上に低抵抗の第一の金属層16お
よび第二の金属層17を積層して薄膜形成する。第二の金
属層17を所定の形状にフォトリソグラフィー工程により
パターニングする。第一の金属層16を、第二の金属層17
をマスクとしてフォトリソグラフィー工程によりパター
ニングし、第一の金属電極18を形成する。第一および第
二の金属層16,17の表面に、陽極酸化により酸化膜20,
21をそれぞれ形成し絶縁体22とする。陽極酸化には、3
%酒石酸アンモニウム水溶液とエチレングリコールとに
てpH6.5〜7.5に調整した混合溶液を用いる。酸化
膜20,21の表面に第三の金属層を薄膜形成し、フォトリ
ソグラフィー工程によりパターニングして第二の金属電
極24を形成し、スイッチング素子14を完成させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、第一の金属電極−絶縁
体−第二の金属電極からなる非線形抵抗素子を設けたマ
トリクスアレイ基板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、マトリクスアレイ基板は、対向
電極基板に対向させ、これらマトリクスアレイ基板およ
び対向電極基板間に、液晶を挟持させて液晶表示装置を
構成している。
【0003】そして、近年、液晶表示装置は、パーソナ
ル・コンピュータやワード・プロセッサ、オフィス・オ
ートメーション用の端末機器、テレビジョンセットの画
像表示等の大容量情報表示用として広く使用されるよう
になってきている。そして、これら液晶表示装置は、画
像表示の情報量の増大、表示画像の鮮明化、応答速度の
高速化などの要請が高まっている。
【0004】そこで、このような要請に応じるべく、製
造工程が簡略化し歩留りが向上する大規模な液晶表示装
置として、スイッチング素子として非線形な電流電圧特
性を有する非線形抵抗素子を用いて、個々の画素を直接
スイッチ駆動する構造のものが知られている。
【0005】そして、このような非線形抵抗素子として
最も簡単なものの1つに、電極間に絶縁体を挟んだ金属
−絶縁体−金属(Metal Insulation Metal:MIM)型
があり、現在実用化されている。
【0006】このように、実用化されている従来のMI
M型のスイッチング素子の一構成例を図6を参照して説
明する。なお、図6は、MIM型の非線形抵抗素子を用
いたマトリクスアレイ基板の一画素部分を示す断面図で
ある。
【0007】まず、ガラスなどの透光性基板31上に、タ
ンタル(β−Ta)を陰極スパッタリング法や真空蒸着
法などにより薄膜形成し、フォトリソグラフィー工程に
よりパターニングを行い、第一の金属電極32を形成す
る。次に、この第一の金属電極32をクエン酸水溶液にて
陽極酸化し、第一の金属電極32の表面に酸化膜33を形成
する。さらに、この酸化膜33の表面に、クロム(Cr)
を第一の金属電極32と同様に薄膜形成した後にパターニ
ングして、第二の金属電極34を形成し、非線形抵抗素子
であるMIM型のスイッチング素子35を形成する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に、MIM型のスイッチング素子の第一および第二の金
属電極32,34は、MIM素子特性に関与する電極部分
と、電極部分を画素電極36に導電接続する金属配線部分
とを一体的に形成するため、良好なMIM素子特性を得
るには、タンタルなどの比較的抵抗の大きい金属が用い
られている。
【0009】しかしながら、液晶表示装置の高精細化、
大画面化などには、例えばアルミニウム(Al)などの
配線抵抗の低い金属を用いて各金属電極を形成する必要
があるが、配線抵抗の低い金属を用いたり、良好なMI
M素子特性を示すタンタルなどに低抵抗の金属を混合し
た金属を用いた場合には、MIM素子特性が損なわれる
おそれがある問題がある。
【0010】また、良好なMIM素子特性を示すタンタ
ルと低抵抗を示すアルミニウムとにて、2層構造に形成
した第一の金属電極32の表面に酸化膜33を形成したもの
では、配線抵抗は低下するが、タンタル層によるMIM
素子特性が、アルミニウム層により生じるMIM素子特
性により影響を受け、良好なMIM素子特性を得られな
いことがある問題がある。
【0011】本発明の目的は、上記問題点に鑑みなされ
たもので、MIM素子特性を損うことなく配線抵抗を低
下させるマトリクスアレイ基板の製造方法を提供するも
のである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明のマトリクスアレ
イ基板の製造方法は、透光性基板上に形成され、マトリ
クス状に配設された複数の画素電極と配線電極とを、第
一の金属電極−絶縁体−第二の金属電極からなる非線形
抵抗素子にて接続したマトリクスアレイ基板の製造方法
において、前記透光性基板上に低抵抗の第一の金属層を
薄膜形成し、この第一の金属層の上面に第二の金属層を
積層形成し、前記第一の金属層および前記第二の金属層
をパターニングして第一の金属電極を形成し、前記第一
の金属層および前記第二の金属層の表面に、pH6.5〜
7.5の弱酸の水溶液、弱酸と弱塩基との塩の水溶液、
および、弱酸と塩との混合溶液のいずれかを用いて陽極
酸化により酸化膜を形成し、この酸化膜の表面に第三の
金属層を積層しパターニングして第二の金属電極を形成
するものである。
【0013】
【作用】本発明のマトリクスアレイ基板の製造方法は、
透光性基板上に低抵抗の第一の金属層を薄膜形成し、こ
の第一の金属層の上面に第二の金属層を積層形成し、第
一の金属層および第二の金属層をパターニングして第一
の金属電極を形成した後、第一の金属層および第二の金
属層の表面に、pH6.5〜7.5の弱酸の水溶液、弱酸
と弱塩基との塩の水溶液、および、弱酸と塩との混合溶
液のいずれかを用いて陽極酸化により酸化膜を形成し、
この酸化膜の表面に第三の金属層を積層およびパターニ
ングして第二の金属電極を形成するため、第一の金属層
にて配線抵抗が低下するとともに、第一の金属層の表面
に絶縁性の高い酸化膜が形成されるので、第二の金属層
によるMIM素子特性を第一の金属層にて阻害されるこ
とを防止する。
【0014】
【実施例】以下、本発明のマトリクスアレイ基板の製造
方法にて形成したマトリクスアレイ基板の構造の一実施
例を図面を参照して説明する。
【0015】図1において、11はマトリクスアレイ基板
で、このマトリクスアレイ基板11は、透光性基板として
の例えばガラス基板12を有し、このガラス基板12の上面
には、マトリクス状に複数個配置形成された画素電極13
と、これら画素電極13に間隙を介して対向して形成され
た図示しない配線電極と、これら画素電極13および配線
電極をそれぞれ接続する非線形抵抗素子であるスイッチ
ング素子14とが形成されている。
【0016】そして、このスイッチング素子14は、第一
の金属層16および第二の金属層17の積層形成による第一
の金属電極18−第一の金属層16に形成された酸化膜20お
よび第二の金属層17に形成された酸化膜21による絶縁体
22−第三の金属層による第二の金属電極24からなるMeta
l −Insulation−Metal (MIM)構造である。
【0017】また、第一の金属電極18は、第一の金属層
16に例えばアルミニウム(Al)などを用い、第二の金
属層17に例えばタンタル(β−Ta)などを用いて、第
一の金属層16の抵抗が第二の金属層17の抵抗より低い金
属にて形成されている。
【0018】次に、上記マトリクスアレイ基板11の製造
について図面を参照して説明する。
【0019】まず、ガラス基板12上に、例えばアルミニ
ウムなどの低抵抗の金属を、陰極スパッタリング法や真
空蒸着法などにより約2000オングストロームの厚さ
で被覆して、第一の金属層16を薄膜形成する。さらに、
この第一の金属層16の上面に、図2に示すように、例え
ばタンタル(Ta)などの金属を、陰極スパッタリング
法や真空蒸着法などにより約2000オングストローム
の厚さで積層被覆して、第二の金属層17を薄膜形成す
る。
【0020】次に、第二の金属層17を、配線電極および
この配線電極と一体の第一の金属電極18を構成する所定
の形状にレジストを形成し、フォトリソグラフィー(ph
otolithography)工程により、図3に示すように、パタ
ーニングを行う。
【0021】すなわち、第二の金属層17の上面の全面に
塗布したレジストを、所定のパターンが形成されたフォ
トマスクを用いて感光させて、第二の金属層17の上面に
レジストのパターンを形成する。そして、四塩化炭素
(CF4 )と酸素(O2 )とを、四塩化炭素が1に対し
て酸素が2となるように混合した混合ガスを用いてプラ
ズマの雰囲気中で、第二の金属層17をエッチングしてパ
ターニングする。そして、第二の金属層17の上面に形成
されたレジストを剥離する。
【0022】さらに、図4に示すように、パターニング
された第二の金属層17をマスクとして、燐酸(H3 PO
4 )が16、硝酸(HNO3 )が1、酢酸(CH3 CO
OH)が2、水(H2 O)が1の割合の混合溶液を用い
て、第一の金属層16をエッチングし、第二の金属層17と
同形状の配線電極およびこの配線電極と一体の第一の金
属電極18を構成する所定の形状にパターニングを行う。
【0023】この後、ガラス基板12上に形成された第一
および第二の金属層16,17の表面を、3%酒石酸アンモ
ニウム((NH4 2 4 4 6 )水溶液とエチレン
グリコール(HOCH2 CH2 OH)とにてpH6.5〜
7.5に調整された混合溶液を用いて、陽極酸化により
酸化し、図5に示すように、酸化膜20,21をそれぞれ形
成し、絶縁体22とする。なお、酸化膜20,21を均一に成
長させるため、3%酒石酸アンモニウム水溶液とエチレ
ングリコールとの混合溶液を略25℃に保ち、攪拌しつ
つ陽極酸化を行う。
【0024】次に、ガラス基板12の酸化膜20,21が表面
に形成された第一の金属電極18側の上面に、クロム(C
r)などの金属を、陰極スパッタリング法や真空蒸着法
などにより約1500オングストロームの厚さで積層被
覆して、図1に示すように、第三の金属層を薄膜形成す
る。
【0025】この後、2回目のフォトリソグラフィー工
程により、第三の金属層の上面の全面にレジストを塗布
し、このレジストを所定のパターンが形成されたフォト
マスクを用いて感光させて、第三の金属層の上面にレジ
ストのパターンを形成する。そして、硝酸第二セリウム
・アンモニウム((NH4 2 Ce(NO3 6 )が1
7g、過塩素酸(HClO4 )が5ml、水が10mlの割
合の混合溶液を用いて、第三の金属層をエッチングし
て、第二の金属電極24をパターニング形成し、第一の金
属電極18−絶縁体22−第二の金属電極24からなるMIM
構造のスイッチング素子14が完成する。
【0026】次に、ガラス基板12のスイッチング素子14
側の上面に、ITO(Indium Tin Oxide)などの透明電
極膜を薄膜形成し、3回目のフォトリソグラフィー法に
より、画素電極13を形成する。この際、画素電極13がス
イッチング素子14の第二の金属電極24と接続するように
パターニングし、マトリクスアレイ基板11を形成する。
【0027】このようにして製作されたマトリクスアレ
イ基板11は、他の図示しないガラス基板の表面に、例え
ばITOからなる帯状の走査電極を形成した対向電極基
板とを間隙を介して対向させる。すなわち、この走査電
極が配線電極と直交し、かつ、画素電極13と対向するよ
うに組み合わせる。そして、これらマトリクスアレイ基
板11および対向電極基板間に液晶が封入され、液晶表示
装置として完成する。
【0028】そして、上記方法によれば、pH6.5〜
7.5の弱酸の水溶液、弱酸と弱塩基との塩の水溶液、
および、弱酸と塩との混合溶液を用いて陽極酸化により
第一の金属電極18の第一の金属層16の表面に形成された
酸化膜20は、非常に絶縁性が高く、また、第一の金属電
極18の第二の金属層17の表面に形成された酸化膜21は、
第二の金属層17と第二の金属電極24の第三の金属層とに
て良好なMIM素子特性を示す絶縁性を有する。このた
め、第一の金属層16と酸化膜20を介した第二の金属電極
24とではMIM素子特性は示されず、スイッチング素子
14は第二の金属層17と第二の金属電極24の第三の金属層
との良好なMIM素子特性のみを示し、従来の第一の金
属電極18が第二の金属層17のみからなるMIM素子特性
と同等のMIM素子特性が得られる。そして、第一の金
属層16は低抵抗であるため、電流・電圧損失が少なく、
液晶表示装置の高精細化、大画面化が可能となる。
【0029】
【発明の効果】本発明のマトリクスアレイ基板の製造方
法によれば、透光性基板上に低抵抗の第一の金属層を薄
膜形成し、この第一の金属層の上面に第二の金属層を積
層形成し、第一の金属層および第二の金属層をパターニ
ングして第一の金属電極を形成した後、第一の金属層お
よび第二の金属層の表面に、pH6.5〜7.5の弱酸の
水溶液、弱酸と弱塩基との塩の水溶液、および、弱酸と
塩との混合溶液のいずれかを用いて陽極酸化により酸化
膜を形成し、この酸化膜の表面に第三の金属層を積層お
よびパターニングして第二の金属電極を形成するため、
第一の金属層にて配線抵抗が低下するとともに、第一の
金属層の表面に絶縁性の高い酸化膜が形成されるので、
第二の金属層によるMIM素子特性を第一の金属層にて
阻害されることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例により製造されたマトリクス
アレイ基板の1画素部分を示す断面図である。
【図2】同上マトリクスアレイ基板の製造工程の一工程
を示す断面図である。
【図3】同上図2に示す工程の次の工程を示す断面図で
ある。
【図4】同上図3に示す工程の次の工程を示す断面図で
ある。
【図5】同上図4に示す工程の次の工程を示す断面図で
ある。
【図6】従来方法により製造されたマトリクスアレイ基
板の1画素部分を示す断面図である。
【符号の説明】
11 マトリクスアレイ基板 12 透光性基板としてのガラス基板 13 画素電極 14 非線形抵抗素子であるスイッチング素子 16 第一の金属層 17 第二の金属層 18 第一の金属電極 20,21 酸化膜 22 絶縁体 24 第三の金属層である第二の金属電極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透光性基板上に形成され、マトリクス状
    に配設された複数の画素電極と配線電極とを、第一の金
    属電極−絶縁体−第二の金属電極からなる非線形抵抗素
    子にて接続したマトリクスアレイ基板の製造方法におい
    て、 前記透光性基板上に低抵抗の第一の金属層を薄膜形成
    し、 この第一の金属層の上面に第二の金属層を積層形成し、 前記第一の金属層および前記第二の金属層をパターニン
    グして第一の金属電極を形成し、 前記第一の金属層および前記第二の金属層の表面に、pH
    6.5〜7.5の弱酸の水溶液、弱酸と弱塩基との塩の
    水溶液、および、弱酸と塩との混合溶液のいずれかを用
    いて陽極酸化により酸化膜を形成し、 この酸化膜の表面に第三の金属層を積層しパターニング
    して第二の金属電極を形成することを特徴とするマトリ
    クスアレイ基板の製造方法。
JP9768393A 1993-04-23 1993-04-23 マトリクスアレイ基板の製造方法 Pending JPH06308539A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6285419B1 (en) 1995-03-31 2001-09-04 Seiko Epson Corporation Two-terminal metal/insulating material/metal (MIM) device, method for manufacturing the same and liquid crystal display panel
US6563555B1 (en) 1995-03-31 2003-05-13 Seiko Epson Corporation Methods of manufacturing a two-terminal nonlinear device
WO2004092817A1 (ja) * 1997-03-25 2004-10-28 Takashi Inoue 2端子型非線形素子およびその製造方法、ならびに液晶表示パネル

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