JPH0675251A - 非線形能動素子及びその製造方法 - Google Patents
非線形能動素子及びその製造方法Info
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- JPH0675251A JPH0675251A JP22750192A JP22750192A JPH0675251A JP H0675251 A JPH0675251 A JP H0675251A JP 22750192 A JP22750192 A JP 22750192A JP 22750192 A JP22750192 A JP 22750192A JP H0675251 A JPH0675251 A JP H0675251A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 金属−絶縁膜−金属からなる非線形能動素子
に於いて、初期の電流−電圧特性と動作後の電流−電圧
特性との特性変化を低減する。 【方法】 非線形能動素子の絶縁膜であるタンタルオキ
サイド膜の６３０ｎｍに於ける屈折率を、２．２０４以
上にする事を特徴とする。また、前記絶縁膜の形成に、
アルカリ性を示す化成液中での陽極酸化法を用いる事を
特徴とする。また、前記化成液のｐＨを１１以上とする
事を特徴とする。 【効果】 本発明の非線形能動素子の構造及び製造方法
によれば、初期の電流−電圧特性と動作後の電流電圧特
性との特性変化が小さく、信頼性の高い非線形能動素子
を形成できる。
に於いて、初期の電流−電圧特性と動作後の電流−電圧
特性との特性変化を低減する。 【方法】 非線形能動素子の絶縁膜であるタンタルオキ
サイド膜の６３０ｎｍに於ける屈折率を、２．２０４以
上にする事を特徴とする。また、前記絶縁膜の形成に、
アルカリ性を示す化成液中での陽極酸化法を用いる事を
特徴とする。また、前記化成液のｐＨを１１以上とする
事を特徴とする。 【効果】 本発明の非線形能動素子の構造及び製造方法
によれば、初期の電流−電圧特性と動作後の電流電圧特
性との特性変化が小さく、信頼性の高い非線形能動素子
を形成できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属−絶縁膜−金属か
らなり、液晶表示装置等への応用が有効な、非線形能動
素子の構造及びその製造方法に関する。
らなり、液晶表示装置等への応用が有効な、非線形能動
素子の構造及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、液晶テレビやラップトップパソコ
ンのパネルとしての液晶パネルなどの液晶表示装置の開
発が進んで来ている。前記液晶表示装置のスイッチング
素子としては、３端子素子の薄膜トランジスタ（Ｔｈｉ
ｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ：ＴＦＴ）や、２
端子素子の金属−絶縁膜−金属ダイオ−ド（Ｍｅｔａｌ
−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ：ＭＩＭ）等が研究
・開発されているが、その中でも、製造工程の簡便さや
歩留まりの高さなどから、ＭＩＭ素子（非線形能動素
子）が注目を集めている。図４には、従来の技術により
形成された非線形能動素子の、製造工程ごとの素子断面
図を示してある。これを用いて、従来の技術を簡単に説
明する。まず、図４（ａ）に示すように、透明絶縁基板
４０１上に金属薄膜をスパッタ法などにより形成し、所
望の形状にパターニングして、下部電極４０２を形成す
る。前記下部電極４０２には、ＴａやＡｌ等が用いられ
る事が多い。ついで、前記下部電極を陽極酸化法により
酸化し、絶縁膜４０３を形成する。この状態が図４
（ｂ）である。その後、再び金属薄膜をやはりスパッタ
法などにより形成し、パターニングを行って上部電極４
０４を形成し、図４（ｃ）として、非線形能動素子が完
成する。前記上部電極４０４としては、前記下部電極に
用いられるのと同様の金属薄膜の他に、ＣｒやＩＴＯ薄
膜等が用いられる事もある。
ンのパネルとしての液晶パネルなどの液晶表示装置の開
発が進んで来ている。前記液晶表示装置のスイッチング
素子としては、３端子素子の薄膜トランジスタ（Ｔｈｉ
ｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ：ＴＦＴ）や、２
端子素子の金属−絶縁膜−金属ダイオ−ド（Ｍｅｔａｌ
−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ：ＭＩＭ）等が研究
・開発されているが、その中でも、製造工程の簡便さや
歩留まりの高さなどから、ＭＩＭ素子（非線形能動素
子）が注目を集めている。図４には、従来の技術により
形成された非線形能動素子の、製造工程ごとの素子断面
図を示してある。これを用いて、従来の技術を簡単に説
明する。まず、図４（ａ）に示すように、透明絶縁基板
４０１上に金属薄膜をスパッタ法などにより形成し、所
望の形状にパターニングして、下部電極４０２を形成す
る。前記下部電極４０２には、ＴａやＡｌ等が用いられ
る事が多い。ついで、前記下部電極を陽極酸化法により
酸化し、絶縁膜４０３を形成する。この状態が図４
（ｂ）である。その後、再び金属薄膜をやはりスパッタ
法などにより形成し、パターニングを行って上部電極４
０４を形成し、図４（ｃ）として、非線形能動素子が完
成する。前記上部電極４０４としては、前記下部電極に
用いられるのと同様の金属薄膜の他に、ＣｒやＩＴＯ薄
膜等が用いられる事もある。
【０００３】図５は、前記絶縁膜４０３の形成に用いら
れる陽極酸化法を説明する図である。５０１は化成液、
５０２は前記下部電極４０２でなされる陽極、５０３は
対向電極である陰極、５０４は直流電源である。この様
な方法で、前記陽極酸化膜４０３が形成されるが、従来
の技術では、前記化成液としてはクエン酸水溶液や硫酸
水溶液等が用いられる事が多い。
れる陽極酸化法を説明する図である。５０１は化成液、
５０２は前記下部電極４０２でなされる陽極、５０３は
対向電極である陰極、５０４は直流電源である。この様
な方法で、前記陽極酸化膜４０３が形成されるが、従来
の技術では、前記化成液としてはクエン酸水溶液や硫酸
水溶液等が用いられる事が多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
液晶表示装置の発達にともなって、スイッチング素子と
しての非線形素子に対する要求も高まってきている。そ
の様な状況の中で前記従来の技術で示した非線形能動素
子の構造及び製造方法において、以下のような問題点が
指摘されている。それは、非線形能動素子を動作させて
行くと、電流−電圧特性が変化するという事である。図
６は、先の従来の技術で示した製造方法により形成され
た非線形能動素子の電流−電圧特性を示している。陽極
酸化法に於ける化成液としては、クエン酸を用いた。白
丸は初期特性であり、黒丸は一定時間動作させた後の電
流−電圧特性を示している。この図に示されているよう
に、初期の電流−電圧特性と動作後の電流−電圧特性と
が大きく異なっている。例えば電流が１μＡとなる電圧
の値を比較してみると、約１Ｖ程度の特性変化がみられ
ている。この特性変化は動作電圧に依存することが判っ
ており、従ってこの非線形能動素子を液晶表示装置のス
イッチング素子として用いると、前期間までに印加され
ていた動作電圧によって書き込みの程度が異なったり、
また動作時間と共に液晶に印加される電圧が低くなり、
液晶への書き込みが不十分となるような現象が起こって
くる。これが残像や焼き付けの原因となっている。従っ
て、以上述べたような従来の技術では、初期特性と動作
後の特性との特性変化が小さく、信頼性の高い非線形能
動素子を形成する事が困難であり、それを用いて高画質
な液晶表示装置を形成する事も困難であった。
液晶表示装置の発達にともなって、スイッチング素子と
しての非線形素子に対する要求も高まってきている。そ
の様な状況の中で前記従来の技術で示した非線形能動素
子の構造及び製造方法において、以下のような問題点が
指摘されている。それは、非線形能動素子を動作させて
行くと、電流−電圧特性が変化するという事である。図
６は、先の従来の技術で示した製造方法により形成され
た非線形能動素子の電流−電圧特性を示している。陽極
酸化法に於ける化成液としては、クエン酸を用いた。白
丸は初期特性であり、黒丸は一定時間動作させた後の電
流−電圧特性を示している。この図に示されているよう
に、初期の電流−電圧特性と動作後の電流−電圧特性と
が大きく異なっている。例えば電流が１μＡとなる電圧
の値を比較してみると、約１Ｖ程度の特性変化がみられ
ている。この特性変化は動作電圧に依存することが判っ
ており、従ってこの非線形能動素子を液晶表示装置のス
イッチング素子として用いると、前期間までに印加され
ていた動作電圧によって書き込みの程度が異なったり、
また動作時間と共に液晶に印加される電圧が低くなり、
液晶への書き込みが不十分となるような現象が起こって
くる。これが残像や焼き付けの原因となっている。従っ
て、以上述べたような従来の技術では、初期特性と動作
後の特性との特性変化が小さく、信頼性の高い非線形能
動素子を形成する事が困難であり、それを用いて高画質
な液晶表示装置を形成する事も困難であった。
【０００５】本発明はこの様な従来の技術の問題点を解
決するもので、その目的とするところは、特性変化量が
小さくばらつきも少ない、信頼性に優れた非線形能動素
子及びその製造方法を提供するところにある。
決するもので、その目的とするところは、特性変化量が
小さくばらつきも少ない、信頼性に優れた非線形能動素
子及びその製造方法を提供するところにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、金属−絶縁膜
−金属からなる非線形能動素子及びその製造方法に於い
て、前記絶縁膜としてタンタルオキサイド膜を用い、且
つ前記タンタルオキサイド膜の６３０ｎｍの波長での屈
折率が２．２０４以上である事を特徴とする。
−金属からなる非線形能動素子及びその製造方法に於い
て、前記絶縁膜としてタンタルオキサイド膜を用い、且
つ前記タンタルオキサイド膜の６３０ｎｍの波長での屈
折率が２．２０４以上である事を特徴とする。
【０００７】また前記絶縁膜を、アンモニア水溶液或い
はアンモニウム塩水溶液のどちらか一方或いは両方を溶
解した化成液中での陽極酸化法により、形成した事を特
徴とする。また、陽極酸化を行う化成液のｐＨがアルカ
リであり、且つそのｐＨが１１以上である事を特徴とす
る。
はアンモニウム塩水溶液のどちらか一方或いは両方を溶
解した化成液中での陽極酸化法により、形成した事を特
徴とする。また、陽極酸化を行う化成液のｐＨがアルカ
リであり、且つそのｐＨが１１以上である事を特徴とす
る。
【０００８】
【作用】本発明の非線形能動素子及びその製造方法によ
れば、初期の電流−電圧特性と動作後の電流−電圧特性
との変化が小さい非線形能動素子を形成できる。従っ
て、この非線形素子の信頼性を高めることができる。ま
た、化成液のｐＨを１１以上とする、あるいは絶縁膜と
してのタンタルオキサイド膜の６３０ｎｍでの屈折率を
２．２４以上とする事で、特性変化量のさらなる低減と
ばらつきの低減も可能になる。
れば、初期の電流−電圧特性と動作後の電流−電圧特性
との変化が小さい非線形能動素子を形成できる。従っ
て、この非線形素子の信頼性を高めることができる。ま
た、化成液のｐＨを１１以上とする、あるいは絶縁膜と
してのタンタルオキサイド膜の６３０ｎｍでの屈折率を
２．２４以上とする事で、特性変化量のさらなる低減と
ばらつきの低減も可能になる。
【０００９】
【実施例】本発明の非線形能動素子及びその製造方法に
おける実施例の１例を、製造工程ごとの素子断面図によ
って、詳しく説明して行く。まず図１（ａ）に示すよう
に、透明絶縁基板１０１上に、２０００Å〜５０００Å
程度の厚さの金属薄膜を形成し、所望の形状にパターニ
ングして下部電極１０２となす。前記下部電極１０２に
は、先の従来の技術で示したのと同様な金属が用いられ
る。本実施例に於いては、タンタルの金属薄膜を用い、
その厚さは３５００Åで形成した。その後、図１（ｂ）
に示すように、前記下部電極１０２を陽極とする陽極酸
化法により、絶縁膜１０３を３００Å〜１０００Å程度
の厚さになるように形成する。前記陽極酸化法に於ける
化成液としては、アンモニア水溶液やアンモニウム塩水
溶液、及びその混合溶液を用いることができるが、本実
施例に於いては、４ホウ酸アンモニウム４水和物のアン
モニア塩水溶液にアンモニア水溶液を任意の割合で混合
した化成液を用いた。また、前記陽極酸化法には、定電
圧法や定電流法等が用いられるが、本実施例に於いては
０．１ｍＡ／ｃｍ２の定電流法で電圧を上げた後、３０
Ｖの定電圧法で陽極酸化を行い、約６００Å程度の絶縁
膜を形成した。その後、再び金属薄膜を形成し、所望の
形状にパターニングして上部電極１０４となし、図４と
して非線形能動素子が完成する。
おける実施例の１例を、製造工程ごとの素子断面図によ
って、詳しく説明して行く。まず図１（ａ）に示すよう
に、透明絶縁基板１０１上に、２０００Å〜５０００Å
程度の厚さの金属薄膜を形成し、所望の形状にパターニ
ングして下部電極１０２となす。前記下部電極１０２に
は、先の従来の技術で示したのと同様な金属が用いられ
る。本実施例に於いては、タンタルの金属薄膜を用い、
その厚さは３５００Åで形成した。その後、図１（ｂ）
に示すように、前記下部電極１０２を陽極とする陽極酸
化法により、絶縁膜１０３を３００Å〜１０００Å程度
の厚さになるように形成する。前記陽極酸化法に於ける
化成液としては、アンモニア水溶液やアンモニウム塩水
溶液、及びその混合溶液を用いることができるが、本実
施例に於いては、４ホウ酸アンモニウム４水和物のアン
モニア塩水溶液にアンモニア水溶液を任意の割合で混合
した化成液を用いた。また、前記陽極酸化法には、定電
圧法や定電流法等が用いられるが、本実施例に於いては
０．１ｍＡ／ｃｍ２の定電流法で電圧を上げた後、３０
Ｖの定電圧法で陽極酸化を行い、約６００Å程度の絶縁
膜を形成した。その後、再び金属薄膜を形成し、所望の
形状にパターニングして上部電極１０４となし、図４と
して非線形能動素子が完成する。
【００１０】図２には、本実施例により形成された非線
形能動素子の、初期の電圧−電流特性と動作後の電流−
電圧特性との差を、電流値が１μＡとなる時の電圧の値
の差で表している。横軸は本実施例にて用いた化成液の
ｐＨであり、縦軸は特性の変化量である。この図を見る
と、アルカリ性を示す化成液を用いる事によって、特性
変化の低減の効果がみられているが、特に化成液のｐＨ
が１１以上でほぼ一定の０．１Ｖ程度の特性変化量とな
り、特性変化量が大幅に低減されるだけでなく、製造の
マージンも増やす事が出来、非線形能動素子のばらつき
をも低減する事が出来る。これは、アルカリ性の化成液
中で陽極酸化を行う事により、欠陥の少ない清浄な金属
−絶縁膜界面が形成される事による。
形能動素子の、初期の電圧−電流特性と動作後の電流−
電圧特性との差を、電流値が１μＡとなる時の電圧の値
の差で表している。横軸は本実施例にて用いた化成液の
ｐＨであり、縦軸は特性の変化量である。この図を見る
と、アルカリ性を示す化成液を用いる事によって、特性
変化の低減の効果がみられているが、特に化成液のｐＨ
が１１以上でほぼ一定の０．１Ｖ程度の特性変化量とな
り、特性変化量が大幅に低減されるだけでなく、製造の
マージンも増やす事が出来、非線形能動素子のばらつき
をも低減する事が出来る。これは、アルカリ性の化成液
中で陽極酸化を行う事により、欠陥の少ない清浄な金属
−絶縁膜界面が形成される事による。
【００１１】また、別の方法によりタンタルオキサイド
膜の屈折率を制御することによっても、非線形能動素子
の特性変化量を低減することが可能であることが実証さ
れた。図３は、タンタルオキサイド膜の６３０ｎｍの波
長における屈折率と非線形能動素子の特性変化量との相
関を表した図である。この図を見ると、タンタルオキサ
イド膜の屈折率が大きくなるに従って、特性変化量が減
少して行き、２．２０４以上でほぼ一定の値となること
が、これら一連の実験により明らかになった。これは、
タンタルオキサイド膜を緻密化させる事によって、タン
タルオキサイド膜中のトラップを低減し、これによって
特性変化が低減されるためであると考えられる。
膜の屈折率を制御することによっても、非線形能動素子
の特性変化量を低減することが可能であることが実証さ
れた。図３は、タンタルオキサイド膜の６３０ｎｍの波
長における屈折率と非線形能動素子の特性変化量との相
関を表した図である。この図を見ると、タンタルオキサ
イド膜の屈折率が大きくなるに従って、特性変化量が減
少して行き、２．２０４以上でほぼ一定の値となること
が、これら一連の実験により明らかになった。これは、
タンタルオキサイド膜を緻密化させる事によって、タン
タルオキサイド膜中のトラップを低減し、これによって
特性変化が低減されるためであると考えられる。
【００１２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の非線形能動
素子の構造及び製造方法によれば、以下の数多くの効果
が得られる。
素子の構造及び製造方法によれば、以下の数多くの効果
が得られる。
【００１３】１）金属−絶縁膜−金属からなる非線形能
動素子の絶縁膜にタンタルオキサイド膜を用い、前記タ
ンタルオキサイド膜の６３０ｎｍにおける屈折率を、
２．２０４以上とする事で、特性変化量が小さく信頼性
の高い非線形能動素子を形成する事ができる。
動素子の絶縁膜にタンタルオキサイド膜を用い、前記タ
ンタルオキサイド膜の６３０ｎｍにおける屈折率を、
２．２０４以上とする事で、特性変化量が小さく信頼性
の高い非線形能動素子を形成する事ができる。
【００１４】２）前記絶縁膜を形成する際の陽極酸化法
に用いる化成液を、アンモニア水溶液あるいはアンモニ
ウム塩水溶液のどちらか一方あるいは両方を溶解した、
アルカリ性の化成液にするだけで、他のプロセス及び構
造の変更なく、特性変化量が小さく信頼性の高い非線形
能動素子を形成できる。
に用いる化成液を、アンモニア水溶液あるいはアンモニ
ウム塩水溶液のどちらか一方あるいは両方を溶解した、
アルカリ性の化成液にするだけで、他のプロセス及び構
造の変更なく、特性変化量が小さく信頼性の高い非線形
能動素子を形成できる。
【００１５】３）前記絶縁膜を、ｐＨが１１以上である
アルカリ化成液中での陽極酸化法により形成する事によ
り、特性変化量を更に低減する事ができ、かつ特性及び
特性変化量のばらつきが小さく、製造マージンの広い非
線形能動素子を形成できる。
アルカリ化成液中での陽極酸化法により形成する事によ
り、特性変化量を更に低減する事ができ、かつ特性及び
特性変化量のばらつきが小さく、製造マージンの広い非
線形能動素子を形成できる。
【００１６】以上の数多くの効果によって、信頼性の高
い非線形能動素子を形成することが可能になり、これを
用いた液晶表示装置の高画質化も可能になる。
い非線形能動素子を形成することが可能になり、これを
用いた液晶表示装置の高画質化も可能になる。
【図１】 本発明の実施例に示した非線形能動素子の、
製造工程ごとの素子断面図。
製造工程ごとの素子断面図。
【図２】 本発明における、化成液のｐＨと特性変化量
との相関を表す図。
との相関を表す図。
【図３】 本発明における、タンタルオキサイド膜の６
３０ｎｍにおける屈折率と特性変化量との相関を表す
図。
３０ｎｍにおける屈折率と特性変化量との相関を表す
図。
【図４】 従来の技術による非線形能動素子の、製造工
程ごとの素子断面図。
程ごとの素子断面図。
【図５】 陽極酸化法を表す図。
【図６】 従来の技術により形成された非線形能動素子
の、電圧−電流特性を表す図。
の、電圧−電流特性を表す図。
１０１、４０１・・・透明絶縁基板 １０２、４０２・・・下部電極 １０３、４０３・・・絶縁膜 １０４、４０４・・・上部電極 ５０１・・・化成液 ５０２・・・陽極 ５０３・・・陰極 ５０４・・・直流電源
Claims (4)
- 【請求項１】 金属−絶縁膜−金属からなる非線形能動
素子に於いて、前記絶縁膜としてタンタルオキサイド膜
を用い、且つ前記タンタルオキサイド膜の６３０ｎｍの
波長における屈折率が、２．２０４以上である事を特徴
とする非線形能動素子。 - 【請求項２】 金属−絶縁膜−金属からなる非線形能動
素子の製造方法に於いて、前記絶縁膜をアルカリ性を示
す化成液中での陽極酸化法により形成した事を特徴とす
る非線形能動素子の製造方法。 - 【請求項３】 前記請求項２に記載の非線形能動素子の
製造方法に於いて、前記絶縁膜をアンモニア水溶液中あ
るいはアンモニウム塩水溶液のどちらか一方あるいは両
方を溶解した化成液中での陽極酸化法により形成した事
を特徴とする非線形能動素子の製造方法。 - 【請求項４】 前記請求項２及び３に記載の非線形能動
素子の製造方法に於いて、前記化成液のｐＨが１１以上
のアルカリ性を示す事を特徴とする非線形能動素子の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22750192A JP3306915B2 (ja) | 1992-08-26 | 1992-08-26 | 非線形能動素子、液晶装置、及びその液晶装置を搭載したラップトップパソコン及び液晶テレビ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22750192A JP3306915B2 (ja) | 1992-08-26 | 1992-08-26 | 非線形能動素子、液晶装置、及びその液晶装置を搭載したラップトップパソコン及び液晶テレビ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0675251A true JPH0675251A (ja) | 1994-03-18 |
| JP3306915B2 JP3306915B2 (ja) | 2002-07-24 |
Family
ID=16861887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22750192A Expired - Fee Related JP3306915B2 (ja) | 1992-08-26 | 1992-08-26 | 非線形能動素子、液晶装置、及びその液晶装置を搭載したラップトップパソコン及び液晶テレビ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3306915B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996023246A1 (fr) * | 1995-01-23 | 1996-08-01 | Seiko Epson Corporation | Element a resistance non lineaire, son procede de production et affichage a cristaux liquides |
-
1992
- 1992-08-26 JP JP22750192A patent/JP3306915B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996023246A1 (fr) * | 1995-01-23 | 1996-08-01 | Seiko Epson Corporation | Element a resistance non lineaire, son procede de production et affichage a cristaux liquides |
| US5781256A (en) * | 1995-01-23 | 1998-07-14 | Seiko Epson Corporation | Nonlinear resistance element and fabrication method thereof in which tungsten atoms are distributed continuously within the insulating film |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3306915B2 (ja) | 2002-07-24 |
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