JPH07261200A - Nonlinear resistance element and its production - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ラップトップコンピュ
ーターやＥＷＳあるいは液晶テレビといった液晶表示装
置の画素スイッチング素子としての応用が有効な非線形
抵抗素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-linear resistance element which is effectively applied as a pixel switching element of a liquid crystal display device such as a laptop computer, EWS or liquid crystal television.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、ラップトップコンピューターやＥ
ＷＳあるいは小型テレビなどにおいては、小型軽量化及
び低消費電力化などの点から、従来のＣＲＴから液晶表
示装置への置き換えが盛んになってきている。この液晶
表示装置の画素スイッチング素子としては、ポリシリコ
ンあるいはアモルファスシリコンを用いた３端子の薄膜
トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔ
ｅｒ：ＴＦＴ）や、金属−絶縁膜−金属から成る２端子
の非線形抵抗素子（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−
Ｍｅｔａｌ：ＭＩＭ）などが用いられる。このうち、Ｍ
ＩＭはＴＦＴに比べて製造工程が簡便で製造分留まりの
高い点から、低コスト化及び大面積化に有利であるとし
て注目され、改良・開発が進められてきている。まず図
２５により従来の技術による非線形抵抗素子を説明す
る。図２５（ａ）は従来の技術による非線形抵抗素子を
液晶表示装置に用いた場合の素子平面図である。２５０
１は透明絶縁基板、２５０２は下部電極、２５０３は絶
縁膜、２５０４は上部電極、２５０５は画素電極をそれ
ぞれ表している。図２５（ａ）のＡ−Ａ’で示した部分
の製造方法を、図２５（ｂ）〜図２５（ｄ）の製造工程
毎の素子平面図で説明する。まず図２５（ｂ）に示すよ
うに、透明絶縁基板２５０１上に金属薄膜を積層しパタ
ーニングして下部電極２５０２とする。前記下部電極に
はタンタルやアルミニウム等の金属薄膜が用いられるこ
とが多い。ついで図２５（ｃ）に示すように、前記下部
電極２５０２の金属酸化膜を陽極酸化法を用いて形成
し、絶縁膜２５０３とする。前記陽極酸化法では、通常
はクエン酸を０．０１ｗｔ％程度に溶解した水溶液を化
成液として用いることが多い。その後、金属薄膜を積層
し所望の形状にパターニングし、上部電極２５０４とし
た後、画素電極２５０５を形成して図２５（ｄ）とな
し、非線形抵抗素子が完成する。前記上部電極２５０４
には、前記下部電極２５０２に用いられたのと同様な金
属の他にクロミウムなどが、また前記画素電極としては
ＩＴＯ薄膜などの透明導電膜が用いられることが多い。
また、前述の従来の技術では、上部電極形成後に画素電
極を形成したが、上部電極形成前に画素電極を形成して
も良い。この様にして、非線形抵抗素子が完成する。2. Description of the Related Art In recent years, laptop computers and E
In WSs, small-sized televisions, and the like, replacement of conventional CRTs with liquid crystal display devices has become popular in terms of downsizing, weight reduction, and low power consumption. As a pixel switching element of this liquid crystal display device, a three-terminal thin film transistor (Thin Film Transistor) using polysilicon or amorphous silicon is used.
er: TFT) or a two-terminal non-linear resistance element (Metal-Insulator-) made of metal-insulating film-metal.
Metal: MIM) or the like is used. Of these, M
IM is simpler in manufacturing process than TFT and has a high manufacturing yield, so that IM has attracted attention as being advantageous for cost reduction and large area, and has been improved and developed. First, a conventional non-linear resistance element will be described with reference to FIG. FIG. 25A is a plan view of an element when a conventional non-linear resistance element is used in a liquid crystal display device. 250
Reference numeral 1 is a transparent insulating substrate, 2502 is a lower electrode, 2503 is an insulating film, 2504 is an upper electrode, and 2505 is a pixel electrode. A method of manufacturing the portion indicated by AA ′ in FIG. 25A will be described with reference to element plan views for respective manufacturing steps in FIGS. 25B to 25D. First, as shown in FIG. 25B, a metal thin film is laminated on a transparent insulating substrate 2501 and patterned to form a lower electrode 2502. A metal thin film such as tantalum or aluminum is often used for the lower electrode. Then, as shown in FIG. 25C, a metal oxide film of the lower electrode 2502 is formed by an anodic oxidation method to form an insulating film 2503. In the anodizing method, an aqueous solution in which citric acid is dissolved in about 0.01 wt% is usually used as the chemical conversion liquid. After that, a metal thin film is laminated and patterned into a desired shape to form an upper electrode 2504, and then a pixel electrode 2505 is formed to form a nonlinear resistance element as shown in FIG. The upper electrode 2504
In many cases, in addition to the same metal as that used for the lower electrode 2502, chromium or the like is used, and for the pixel electrode, a transparent conductive film such as an ITO thin film is often used.
Further, in the above-mentioned conventional technique, the pixel electrode is formed after forming the upper electrode, but the pixel electrode may be formed before forming the upper electrode. In this way, the nonlinear resistance element is completed.
【０００３】この様にして形成された非線形抵抗素子は
液晶表示装置等の表示用素子として用いられることが多
いが、この時の問題の１つとして極性差の問題がある。
これは、ＭＩＭ素子の上部電極と下部電極の間に印加さ
れる正負電圧に対して正負対称な電流電圧特性が得られ
ない事を意味する。一般に液晶表示装置では、液晶層に
印加する電圧は正負対称である必要があり、もしもこれ
が非対称であれば、表示画像のちらつき（フリッカ）や
液晶材料の劣化を誘発すると言う問題がある。またこの
他の問題として従来の素子特性では急峻性が悪く、オフ
時のリーク電流が大きくオン電流との比が取れないこと
により、コントラストの低下を招いている。従って、素
子特性の向上が課題となっていた。The non-linear resistance element thus formed is often used as a display element in a liquid crystal display device or the like, and one of the problems at this time is a problem of polarity difference.
This means that positive / negative symmetrical current-voltage characteristics with respect to the positive / negative voltage applied between the upper electrode and the lower electrode of the MIM element cannot be obtained. Generally, in a liquid crystal display device, the voltage applied to the liquid crystal layer needs to be positive and negative symmetrical, and if it is asymmetric, there is a problem that it causes flickering of a display image and deterioration of the liquid crystal material. Further, as another problem, the conventional device characteristics have a poor steepness, a large leak current at the time of OFF and a large incompatibility with the ON current, which causes a decrease in contrast. Therefore, improvement of device characteristics has been a problem.
【０００４】また通常非線形抵抗素子を用いた液晶表示
装置では、画質では３端子素子のＴＦＴ等には及ばない
が、工程の簡便さからコスト的には有利であるとされて
いる。そのメリットを更に追求するために、例えば特開
昭５７−１２２４７６や特開平０３−４８８２６或いは
特開平０３−４８８２４等に示されているような非線形
抵抗素子が提案されている。図２６（ａ）は前記特開昭
５７−１２２４７６に提案されている非線形抵抗素子の
素子平面図であり、図２６（ｂ）は図２６（ａ）のＢ−
Ｂ’での素子断面図である。この図に於いて２６０１は
透明絶縁基板、２６０２は下部電極としてのタンタル薄
膜、２６０３は前記タンタル薄膜の酸化膜からなる絶縁
膜、２６０４は透明導電膜による上部電極及び画素電極
をそれぞれ示している。この図に示されるように、画素
電極である透明導電膜を上電極としても適用する事によ
り、上電極の成膜及びフォト・エッチング工程を減ら
し、工程を簡便にする事が可能である。Further, in a liquid crystal display device using a non-linear resistance element, the image quality does not reach that of a three-terminal element TFT or the like, but it is said to be advantageous in terms of cost due to the simplicity of the process. In order to further pursue the merit, nonlinear resistance elements such as those disclosed in JP-A-57-122476, JP-A-03-48826, JP-A-03-48824, etc. have been proposed. FIG. 26 (a) is an element plan view of the nonlinear resistance element proposed in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 57-122476, and FIG. 26 (b) is a line B- of FIG. 26 (a).
It is an element sectional view in B '. In this figure, 2601 is a transparent insulating substrate, 2602 is a tantalum thin film as a lower electrode, 2603 is an insulating film made of an oxide film of the tantalum thin film, and 2604 is an upper electrode and a pixel electrode made of a transparent conductive film. As shown in this figure, by applying the transparent conductive film which is the pixel electrode also as the upper electrode, it is possible to reduce the steps of forming the upper electrode and the photo-etching process and simplifying the process.
【０００５】しかしながら、前述の従来の技術で形成さ
れた非線形抵抗素子の電流電圧特性は図２７の様にな
る。ここで図２７における横軸は前述の非線形抵抗素子
の下部電極側に印加する電圧を表し、縦軸はその時非線
形抵抗素子に流れる電流を示している。また図中２７０
１は従来の技術に於いて、上部電極としてＣｒを用いた
場合の電流電圧特性を示し、２７０２は上部電極として
透明導電膜を用いた場合の電流電圧特性を示す。また２
７０１及び２７０２に於いて、実線は下部電極側にプラ
スバイアスを印加した場合の電流電圧特性を、破線はマ
イナスバイアスを印加した場合の電流電圧特性をそれぞ
れ表している。この図からわかるように、従来の技術で
形成された非線形抵抗素子では、正負印加電圧に対して
正負対称な電流電圧特性を得る事が難しく、また透明導
電膜を上部電極として用いた場合には、前記２７０２に
示されるようにその差は更に拡大してしまう。従ってこ
の様に正負非対称性の大きい非線形抵抗素子を液晶表示
装置に用いるためには、例えば特開昭５７−１１８６０
１や特開昭５８−５２６８０或いは特開昭６１−１３１
５７７等で提案されているように、非線形抵抗素子を逆
方向に直列に接続するＢａｃｋ−ｔｏ−Ｂａｃｋ構造を
採用し、正負対称な電流特性を得る方法や、駆動方法を
工夫して、外部からの印加電圧値や波形自体を極性差に
合わせて非対称にする改良等が提案されている（Ｋａｔ
ｓｕｍｉ Ａｏｔａ，ｅｔ ａｌ．ＳＩＤ’９１ ＤＩ
ＧＥＳＴ，Ｐ．２１９，１９９１）。図２８には、前述
のＢａｃｋ−ｔｏ−Ｂａｃｋ構造を有する一般的な非線
形抵抗素子の製造工程毎の素子平面図を示す。まず、図
２８（ａ）に示すように、透明絶縁基板上に第１の金属
層２８０１を積層し、パターニングする。その後、陽極
酸化法により前記第１の金属層２８０１の酸化膜２８０
２を形成し、フォト及びエッチング工程を経て、図２８
（ｂ）とする。その後上部電極及び画素電極及び配線層
となる透明導電膜２８０３を積層しパターニングして図
２８（ｃ）となし、配線層側の非線形抵抗素子２８０４
と画素電極側の非線形抵抗素子２８０５とを直列に接続
したＢａｃｋ−ｔｏ−Ｂａｃｋ構造を有する非線形抵抗
素子が完成する。However, the current-voltage characteristic of the non-linear resistance element formed by the above-mentioned conventional technique is as shown in FIG. Here, the horizontal axis in FIG. 27 represents the voltage applied to the lower electrode side of the above-described nonlinear resistance element, and the vertical axis represents the current flowing in the nonlinear resistance element at that time. 270 in the figure
1 shows the current-voltage characteristics when Cr is used as the upper electrode in the conventional technique, and 2702 shows the current-voltage characteristics when the transparent conductive film is used as the upper electrode. Again 2
In 701 and 2702, the solid line represents the current-voltage characteristic when a positive bias is applied to the lower electrode side, and the broken line represents the current-voltage characteristic when a negative bias is applied. As can be seen from this figure, it is difficult to obtain positive-negative symmetrical current-voltage characteristics with respect to the positive / negative applied voltage in the non-linear resistance element formed by the conventional technique, and when the transparent conductive film is used as the upper electrode. , The difference is further expanded as shown in 2702. Therefore, in order to use such a non-linear resistance element having a large positive and negative asymmetry in a liquid crystal display device, for example, JP-A-57-11860 is used.
1 or JP-A-58-52680 or JP-A-61-131.
As proposed in 577, etc., a back-to-back structure in which nonlinear resistance elements are connected in series in opposite directions is adopted, and a method for obtaining positive / negative symmetrical current characteristics and a driving method are devised to externally Improvements such as making the applied voltage value and the waveform itself asymmetric according to the polarity difference have been proposed (Kat
sumi Aota, et al. SID'91 DI
GEST, P.P. 219, 1991). FIG. 28 is a device plan view of each manufacturing process of a general nonlinear resistance device having the above-described Back-to-Back structure. First, as shown in FIG. 28A, a first metal layer 2801 is laminated on a transparent insulating substrate and patterned. Then, the oxide film 280 of the first metal layer 2801 is formed by anodization.
28 is formed, and after the photo and etching processes,
(B). After that, a transparent conductive film 2803 to be an upper electrode, a pixel electrode, and a wiring layer is laminated and patterned to form FIG. 28C, and a nonlinear resistance element 2804 on the wiring layer side is formed.
A non-linear resistance element having a back-to-back structure in which the non-linear resistance element 2805 on the pixel electrode side is connected in series is completed.
【０００６】しかし、図２８で示されたように、Ｂａｃ
ｋ−ｔｏ−Ｂａｃｋ構造を有する非線形抵抗素子では、
前記図２６で示されたプロセスよりもフォトプロセスが
増加しており、製造プロセスでの歩留まりの低下及びコ
スト増加を引き起こしてしまう。また前述の駆動方法を
工夫した場合には外部電源数の増加やドライバＩＣの大
型高コスト化につながり、液晶表示装置全体としては好
ましい方策ではない。However, as shown in FIG. 28, Bac
In the nonlinear resistance element having the k-to-Back structure,
The number of photo processes is increased as compared with the process shown in FIG. 26, which causes a reduction in yield and an increase in cost in the manufacturing process. Further, if the above-mentioned driving method is devised, it leads to an increase in the number of external power sources and an increase in the size and cost of the driver IC, which is not a preferable measure for the entire liquid crystal display device.
【０００７】従って前述のような従来の技術では、非線
形抵抗素子の正負印加電圧に対し、正負対称な電流電圧
特性を得る事が困難であり、また製造プロセスの低コス
ト化が可能な非線形抵抗素子を形成する事も困難であっ
た。Therefore, according to the conventional technique as described above, it is difficult to obtain positive-negative symmetrical current-voltage characteristics with respect to positive and negative applied voltages of the non-linear resistance element, and the cost of the manufacturing process can be reduced. It was also difficult to form.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明はこの様な従来
の技術に於ける問題点を解決するもので、その目的とす
るところは、極性差が小さい非線形抵抗素子を提供する
ところにある。また工程が簡便でかつ極性の差が小さい
非線形抵抗素子及びその製造方法を提供するところにあ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above problems in the prior art, and an object thereof is to provide a non-linear resistance element having a small polarity difference. Another object is to provide a non-linear resistance element having a simple process and a small difference in polarity, and a method for manufacturing the same.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、下部電極−絶
縁膜−上部電極からなる非線形抵抗素子において、前記
下部電極と前記上部電極とに、少なくとも１種類以上の
同一の元素を含有する事を特徴とする。或いは、前記下
部電極と前記上部電極と前記絶縁膜に、少なくとも１種
類以上の同一の元素を含有する事を特徴とする。或いは
前記下部電極を構成する主たる元素と仕事関数差が±
０．５ｅＶ以内である元素を前記上部電極中に含有する
事を特徴とする。或いは前記上部電極を構成する主たる
元素と仕事関数差が±０．５ｅＶ以内である元素を前記
下部電極中に含有する事を特徴とする。或いは、前記下
部電極はタンタルを主成分とする金属或いは合金薄膜で
あり、前記上部電極は４〜５ｅＶの仕事関数を有する元
素を少なくとも１種類以上含有する事を特徴とする。According to the present invention, in a non-linear resistance element composed of a lower electrode, an insulating film and an upper electrode, the lower electrode and the upper electrode contain at least one kind of the same element. Is characterized by. Alternatively, at least one kind of the same element is contained in the lower electrode, the upper electrode, and the insulating film. Alternatively, the work function difference from the main elements constituting the lower electrode is ±
It is characterized in that the upper electrode contains an element within 0.5 eV. Alternatively, it is characterized in that the lower electrode contains an element having a work function difference of ± 0.5 eV or less from a main element forming the upper electrode. Alternatively, the lower electrode is a metal or alloy thin film containing tantalum as a main component, and the upper electrode contains at least one element having a work function of 4 to 5 eV.
【００１０】[0010]
【作用】非線形抵抗素子に於いては、下部電極となる第
１の金属と絶縁膜とのバリア高さと、上部電極となる第
２の金属と絶縁膜とのバリア高さとに、差があるために
正負印加電圧に対して対称な電流電圧特性が得られない
と言う問題がある。前記第１の金属及び第２の金属は、
抵抗値、耐熱性、耐薬品性及び加工性等により決定され
るが、これらの点より前記第１の金属及び第２の金属を
同一の金属とする事は困難である。そこで、前記第１の
金属と第２の金属との両方に同一の元素を添加する事に
よって、絶縁膜界面でのバリア高さをほぼ同じにする事
が可能である。また絶縁膜中にも添加する事によって、
更に極性差を低減する事が可能である。従って本発明の
非線形抵抗素子を、例えば液晶表示装置の画素スイッチ
ング素子として用いた場合、高信頼性化が可能でかつプ
ロセスの簡略化及び低コスト化が可能な液晶表示装置を
形成できる。In the non-linear resistance element, there is a difference in the barrier height between the first metal that serves as the lower electrode and the insulating film and the barrier height between the second metal that serves as the upper electrode and the insulating film. In addition, there is a problem in that a current-voltage characteristic that is symmetric with respect to positive and negative applied voltages cannot be obtained. The first metal and the second metal are
Although it is determined by the resistance value, heat resistance, chemical resistance, workability, etc., it is difficult to use the same metal for the first metal and the second metal from these points. Therefore, by adding the same element to both the first metal and the second metal, it is possible to make the barrier heights at the interface of the insulating film substantially the same. Also, by adding it to the insulating film,
Further, it is possible to reduce the polarity difference. Therefore, when the nonlinear resistance element of the present invention is used as, for example, a pixel switching element of a liquid crystal display device, it is possible to form a liquid crystal display device which can have high reliability and can be simplified in process and reduced in cost.
【００１１】[0011]
（実施例１）本発明の実施例の１つを製造工程ごとの素
子断面図によって、図１で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０．１
〜３ａｔｍ％（本実施例に於いては１ａｔｍ％）の濃度
のＴｉ元素を添加したタンタルを主成分とする薄膜を積
層し、所望の形状にパターニングして下部電極１０２と
する。前記下部電極１０２は、形成される非線形抵抗素
子の用途に依って１５００Å〜５０００Å程度の任意の
膜厚に形成する事が可能であるが、本実施例に於いては
３０００Åの厚さで形成した。また前記下部電極の形成
には、Ｔｉとタンタル或いはタンタルを主成分とする金
属との焼結ターゲットや溶融ターゲットを用いたＤＣ或
いはＲＦのスパッタ法、或いはタンタルを主成分とする
金属ターゲットとＴｉターゲットとの同時スパッタ法な
どが用いられるが、本実施例に於いては溶融ターゲット
を用いた。またエッチングはＣＦ4ガスとＯ2ガスを混合
して用いたドライエッチング法や、弗酸と硝酸等を混合
したエッチング液によるウェットエッチングなどが用い
られる。その後図１（ｂ）に示すように陽極酸化法によ
り絶縁膜１０３を形成する。前記絶縁膜１０３もその用
途に依って任意の膜厚で形成することが可能であるが、
本実施例では３０Ｖでの定電圧法を用い、約５３０Å程
度の膜厚を得る事が出来た。その後Ｃｒを主成分とし、
０．１〜３ａｔｍ％の濃度のＴｉを含有する上部電極１
０４を３００〜２０００Å程度の膜厚で積層し、所望の
形状にパターニングを行い図１（ｃ）となし、本実施例
に於ける非線形抵抗素子が完成する。なお本実施例に於
いては上部電極として１ａｔｍ％の濃度のＴｉを含有し
たＣｒ薄膜を１５００Åの膜厚で用いた。(Embodiment 1) One embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. First, as shown in FIG. 1A, 0.1 is formed on the transparent insulating substrate 101.
A thin film containing tantalum as a main component to which a Ti element is added at a concentration of 3 atm% (1 atm% in this embodiment) is laminated and patterned into a desired shape to form the lower electrode 102. The lower electrode 102 can be formed to have an arbitrary film thickness of about 1500 Å to 5000 Å depending on the use of the non-linear resistance element to be formed, but in this embodiment, it is formed to a thickness of 3000 Å. . Further, the lower electrode is formed by a DC or RF sputtering method using a sintering target or a molten target of Ti and tantalum or a metal containing tantalum as a main component, or a metal target containing tantalum as a main component and a Ti target. Although the simultaneous sputtering method with and the like is used, in this embodiment, a molten target was used. Further, as the etching, a dry etching method using a mixture of CF 4 gas and O 2 gas, a wet etching using an etching solution of a mixture of hydrofluoric acid and nitric acid, or the like is used. Thereafter, as shown in FIG. 1B, the insulating film 103 is formed by the anodic oxidation method. The insulating film 103 can also be formed to have an arbitrary thickness depending on its use.
In this embodiment, a film thickness of about 530Å could be obtained by using the constant voltage method at 30V. After that, Cr is the main component,
Upper electrode 1 containing Ti in a concentration of 0.1 to 3 atm% 1
No. 04 is laminated in a film thickness of about 300 to 2000 Å and patterned into a desired shape to obtain the structure shown in FIG. 1C, and the nonlinear resistance element according to this embodiment is completed. In this example, a Cr thin film containing Ti at a concentration of 1 atm% was used as the upper electrode with a thickness of 1500 Å.
【００１２】また、本発明の実施例により形成された非
線形抵抗素子の下部電極及び上部電極中に添加するＴｉ
元素の濃度と素子特性に於ける極性差との関係を図２に
示す。図中の２０１は下部電極に＋４Ｖを印加した場合
の電流値であり、２０２は−４Ｖを印加した場合の電流
値をそれぞれ表している。この結果に依れば、下部電極
及び上部電極中に０．１ａｔｍ％以上のＴｉ元素を添加
することにより、プラスバイアスとマイナスバイアスと
の電流値の差は０．２桁以内となる。極性の差がこの範
囲内であれば表示特性にあまり問題はない。また０．２
ａｔｍ％以上であればこの差を０．１桁以内にすること
が可能であり、表示特性上更に好ましい。更に前記濃度
が１ａｔｍ％以上であれば極性差はほぼ０となり、更に
好ましい。また前記Ｔｉ濃度が３ａｔｍ％以内であれ
ば、非線形抵抗素子のオフ電流を従来よりも低減するこ
とが可能であることが分かった。ここで、非線形抵抗素
子に印加される電圧が±１５Ｖである時に流れる電流を
オン電流とし、印加される電圧が±４Ｖの時に流れる電
流をオフ電流と定義した。Further, Ti added to the lower electrode and the upper electrode of the nonlinear resistance element formed according to the embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows the relationship between the element concentration and the polarity difference in device characteristics. In the figure, 201 is a current value when + 4V is applied to the lower electrode, and 202 is a current value when -4V is applied. According to this result, by adding 0.1 atm% or more of Ti element into the lower electrode and the upper electrode, the difference in current value between the positive bias and the negative bias is within 0.2 digit. If the difference in polarity is within this range, there is not much problem with the display characteristics. 0.2
If it is atm% or more, this difference can be within 0.1 digit, which is more preferable in view of display characteristics. Further, when the concentration is 1 atm% or more, the polarity difference becomes almost 0, which is more preferable. It was also found that if the Ti concentration is within 3 atm%, it is possible to reduce the off-current of the non-linear resistance element as compared with the prior art. Here, the current flowing when the voltage applied to the nonlinear resistance element is ± 15 V is defined as the on-current, and the current flowing when the applied voltage is ± 4 V is defined as the off-current.
【００１３】また本実施例では、前記絶縁膜の形成に陽
極酸化法を用いたが、このかわりに熱酸化法を用いて絶
縁膜を形成する事も可能である。熱酸化法を用いた場
合、酸化膜が緻密である事や工程が簡便である事などの
長所があるが、一方で絶縁膜の均一性或いは基板の低コ
スト化等を考慮すると、陽極酸化法が望ましい。またＣ
ＶＤ法やスパッタ法等を用いて絶縁膜の形成を行う場
合、前記下部電極及び前記上部電極に添加したのと同一
の元素を任意に添加するが可能であり、陽極酸化法や熱
酸化法では困難な絶縁膜中の元素添加量の制御も容易に
出来るため、更に極性差の低減が可能であるばかりでな
く、従来よりもオフ電流を低減することができる。また
前記添加する元素が陽極酸化不可能な元素の場合にも、
この様なＣＶＤ法或いはスパッタ法により絶縁膜中に前
記元素を添加する事も可能である。図３には絶縁膜中に
Ｔｉ元素を添加した場合のＴｉ濃度と素子特性との関係
を表している。図中横軸は絶縁膜中に添加されるＴｉ濃
度を示し、縦軸は非線形抵抗素子に流れる電流値を示し
ている。また図中３０１は非線形抵抗素子に４Ｖのバイ
アスを印加した場合の電流値を示し、３０２は非線形抵
抗素子に１５Ｖのバイアスを印加したときの電流値をそ
れぞれ示している。この図に示されるように、絶縁膜中
の元素の添加量は、０．０１〜２ａｔｍ％の範囲であれ
ば、オフ電流を低減する事が出来るため、コントラスト
の向上が可能である。また０．７〜１．３ａｔｍ％の範
囲ではＴｉ濃度に対する依存性が少なく、プロセスマー
ジンが広く取れるため、好ましい。前述の図２及び図３
から分かるように、本実施例によれば極性差の低減及び
オフ電流の低減が可能であることが分かる。In this embodiment, the anodic oxidation method is used to form the insulating film. However, instead of this, a thermal oxidation method may be used to form the insulating film. When the thermal oxidation method is used, there are advantages such as that the oxide film is dense and the process is simple. However, considering the uniformity of the insulating film and the cost reduction of the substrate, the anodic oxidation method is used. Is desirable. Also C
When the insulating film is formed by using the VD method, the sputtering method or the like, the same element as that added to the lower electrode and the upper electrode can be arbitrarily added, and the anodizing method or the thermal oxidation method can be used. Since it is possible to easily control the amount of added elements in the insulating film, which is difficult, it is possible not only to further reduce the polarity difference, but also to reduce the off-current more than ever before. Also, when the element to be added is an element that cannot be anodized,
It is also possible to add the above element into the insulating film by such a CVD method or a sputtering method. FIG. 3 shows the relationship between the Ti concentration and element characteristics when a Ti element is added to the insulating film. In the figure, the horizontal axis represents the concentration of Ti added to the insulating film, and the vertical axis represents the current value flowing in the non-linear resistance element. Further, in the figure, 301 indicates a current value when a bias of 4V is applied to the nonlinear resistance element, and 302 indicates a current value when a bias of 15V is applied to the nonlinear resistance element. As shown in this figure, if the addition amount of the element in the insulating film is in the range of 0.01 to 2 atm%, the off current can be reduced, and thus the contrast can be improved. Further, in the range of 0.7 to 1.3 atm%, the dependency on the Ti concentration is small and the process margin can be widened, which is preferable. 2 and 3 described above.
As can be seen from the above, according to this embodiment, it is possible to reduce the polarity difference and the off current.
【００１４】図４には、本実施例により形成された非線
形抵抗素子の電流電圧特性を示す。図４中、４０１は前
述の本実施例により形成された非線形抵抗素子の電流電
圧特性であり、４０２は絶縁膜中に１ａｔｍ％の濃度の
Ｔｉ元素を添加した場合の電流電圧特性であり、４０３
は従来の技術による非線形抵抗素子の電流電圧特性であ
る。また実線は下部電極側にプラスバイアスを印加した
場合の、また破線はマイナスバイアスを印加した場合の
電流電圧特性をそれぞれ表している。この図によれば、
本実施例により形成された非線形抵抗素子では、従来に
比べ極性差がなくなり且つオフ電流の低減も図られてい
る事がわかる。また絶縁膜中にも元素を添加した場合に
は、更なるオフ電流の低減も可能になっている。FIG. 4 shows the current-voltage characteristics of the nonlinear resistance element formed according to this embodiment. In FIG. 4, 401 is the current-voltage characteristic of the nonlinear resistance element formed according to the present embodiment described above, 402 is the current-voltage characteristic when Ti element with a concentration of 1 atm% is added to the insulating film, 403
Is the current-voltage characteristic of the conventional non-linear resistance element. The solid line shows the current-voltage characteristics when a positive bias is applied to the lower electrode side, and the broken line shows the current-voltage characteristics when a negative bias is applied. According to this figure
It can be seen that in the non-linear resistance element formed according to the present embodiment, the polarity difference is eliminated and the off current is reduced as compared with the conventional one. Further, when the element is added also to the insulating film, the off current can be further reduced.
【００１５】また本実施例では上部電極としてＣｒを用
いて説明したが、このかわりにプロセス簡略化に有効な
透明導電膜を上部電極として用いた場合も同様の効果が
得られる。図５には上部電極として透明導電膜を用いた
場合の非線形抵抗素子の、下部電極及び上部電極中に添
加するＴｉ元素の濃度と素子特性との関係を示す。図中
５０１は下部電極に＋１５Ｖを印加した場合の電流値で
あり、５０２は−１５Ｖを印加した場合の電流値をそれ
ぞれ表している。この結果に依れば、上部電極及び下部
電極中に０．３ａｔｍ％以上のＴｉ元素を添加すること
により、プラスバイアスとマイナスバイアスとの電流値
の差は０．２桁以内となる。極性の差がこの範囲内であ
れば表示特性にあまり問題はない。また０．５ａｔｍ％
以上であればこの差を０．１桁以内にすることが可能で
あり、表示特性上更に好ましい。更に前記濃度が１ａｔ
ｍ％以上であれば極性差はほぼ０となり、更に好まし
い。また前記Ｔｉ濃度が４ａｔｍ％以内であれば、従来
よりもオフ電流を低減することが可能であるが、エッチ
ング加工性からは３ａｔｍ％以下が好ましい。Although Cr is used as the upper electrode in the present embodiment, the same effect can be obtained when a transparent conductive film effective for process simplification is used as the upper electrode. FIG. 5 shows the relationship between the concentration of the Ti element added to the lower electrode and the upper electrode and the element characteristics of the nonlinear resistance element when the transparent conductive film is used as the upper electrode. In the figure, 501 is a current value when + 15V is applied to the lower electrode, and 502 is a current value when -15V is applied. According to this result, by adding 0.3 atm% or more of Ti element into the upper electrode and the lower electrode, the difference between the current values of the positive bias and the negative bias is within 0.2 digits. If the difference in polarity is within this range, there is not much problem with the display characteristics. Also 0.5 atm%
If it is above, this difference can be within 0.1 digit, which is more preferable in view of display characteristics. Furthermore, the concentration is 1 at
If it is m% or more, the difference in polarity becomes almost zero, which is more preferable. Further, if the Ti concentration is within 4 atm%, the off current can be reduced as compared with the conventional case, but it is preferably 3 atm% or less from the viewpoint of etching processability.
【００１６】図６には、上部電極として透明導電膜を用
いた場合の非線形抵抗素子の電流電圧特性を示す。図６
中、６０１は上部電極及び下部電極のそれぞれに１ａｔ
ｍ％の濃度のＴｉ元素を添加して形成された非線形抵抗
素子の電流電圧特性であり、６０２は上部電極及び下部
電極及び絶縁膜のそれぞれに１ａｔｍ％の濃度のＴｉ元
素を添加した場合の電流電圧特性であり、６０３は従来
の技術による非線形抵抗素子の電流電圧特性である。ま
た実線は下部電極側にプラスバイアスを印加した場合
の、また破線はマイナスバイアスを印加した場合の電流
電圧特性をそれぞれ表している。この図によれば、本実
施例により形成された非線形抵抗素子では、透明導電膜
を上部電極として用いた場合にも、従来見られたような
極性差を著しく低減する事が可能である事がわかる。ま
た絶縁膜中にも元素を添加した場合には、更なるオフ電
流の低減も可能になっている。FIG. 6 shows current-voltage characteristics of the nonlinear resistance element when the transparent conductive film is used as the upper electrode. Figure 6
Middle 601 is 1 at for each of the upper and lower electrodes
602 is a current-voltage characteristic of a non-linear resistance element formed by adding a Ti element with a concentration of m%, and 602 is a current when a Ti element with a concentration of 1 atm% is added to each of the upper electrode, the lower electrode and the insulating film. 603 is a voltage characteristic, and 603 is a current-voltage characteristic of the conventional non-linear resistance element. The solid line shows the current-voltage characteristics when a positive bias is applied to the lower electrode side, and the broken line shows the current-voltage characteristics when a negative bias is applied. According to this figure, in the non-linear resistance element formed according to the present example, even when the transparent conductive film is used as the upper electrode, it is possible to remarkably reduce the polarity difference as conventionally seen. Recognize. Further, when the element is added also to the insulating film, the off current can be further reduced.
【００１７】なお、本実施例では添加する元素としてＴ
ｉを用いて説明したが、このかわりに例えばＷ、Ｍｏ、
Ｒｅ、Ａｌ等の金属や他の金属酸化膜等を用いても同様
の効果が得られる。In this embodiment, T is added as an element to be added.
However, instead of this, for example, W, Mo,
The same effect can be obtained by using a metal such as Re or Al or another metal oxide film.
【００１８】（実施例２）本発明の別の実施例を製造工
程ごとの素子断面図によって、図７で詳しく説明して行
く。まず図７（ａ）に示すように、透明絶縁基板７０１
上に０．１〜３ａｔｍ％（本実施例に於いては１ａｔｍ
％）の濃度のＣｒ元素を添加したタンタルを主成分とす
る薄膜を積層し、所望の形状にパターニングして下部電
極７０２とする。前記下部電極７０２は、形成される非
線形抵抗素子の用途に依って１５００Å〜５０００Å程
度の任意の膜厚に形成する事が可能であるが、本実施例
に於いては３０００Åの厚さで形成した。また前記下部
電極の形成には、Ｃｒとタンタル或いはタンタルを主成
分とする金属との焼結ターゲットや溶融ターゲットを用
いたＤＣ或いはＲＦのスパッタ法、或いはタンタルを主
成分とする金属ターゲットとＣｒターゲットとの同時ス
パッタ法などが用いられるが、本実施例に於いては溶融
ターゲットを用いた。またエッチングはＣＦ4ガスとＯ2
ガスを混合して用いたドライエッチング法や、弗酸と硝
酸等を混合したエッチング液によるウェットエッチング
などが用いられる。その後図７（ｂ）に示すように陽極
酸化法を用い前記下部電極７０２の酸化膜である絶縁膜
７０３を形成する。前記絶縁膜７０３もその用途に依っ
て任意の形成方法或いは膜厚で形成することが可能であ
るが、本実施例においては３０Ｖの定電圧法を用い約５
００Å程度の膜厚を得る事が出来た。その後Ｃｒを主成
分とする上部電極７０４を３００〜２０００Å程度の膜
厚で積層し、所望の形状にパターニングを行い図７
（ｃ）となし、本実施例に於ける非線形抵抗素子が完成
する。なお本実施例に於いては上部電極としてのＣｒを
１０００Åの膜厚で用いた。(Embodiment 2) Another embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 7A, a transparent insulating substrate 701 is formed.
0.1 to 3 atm% (1 atm in this embodiment)
%), A thin film containing tantalum as a main component, to which Cr element is added, is stacked and patterned into a desired shape to form a lower electrode 702. The lower electrode 702 can be formed to have an arbitrary film thickness of 1500 Å to 5000 Å depending on the application of the non-linear resistance element to be formed, but in the present embodiment, it is formed to a thickness of 3000 Å. . Further, the lower electrode is formed by a DC or RF sputtering method using a sintering target or a melting target of Cr and tantalum or a metal containing tantalum as a main component, or a metal target containing tantalum as a main component and a Cr target. Although the simultaneous sputtering method with and the like is used, in this embodiment, a molten target was used. Also, etching is performed with CF 4 gas and O 2
A dry etching method using a mixed gas, a wet etching method using an etching solution in which hydrofluoric acid and nitric acid are mixed, and the like are used. After that, as shown in FIG. 7B, an insulating film 703 which is an oxide film of the lower electrode 702 is formed by using an anodic oxidation method. The insulating film 703 can also be formed by an arbitrary forming method or film thickness depending on its application, but in this embodiment, a constant voltage method of 30 V is used to form about 5%.
It was possible to obtain a film thickness of about 00Å. After that, an upper electrode 704 containing Cr as a main component is laminated with a film thickness of about 300 to 2000 Å and patterned into a desired shape.
By doing (c), the non-linear resistance element in this embodiment is completed. In this example, Cr was used as the upper electrode with a film thickness of 1000Å.
【００１９】また、本発明の実施例により形成された非
線形抵抗素子の下部電極中に添加するＣｒ元素の濃度と
素子特性との関係を図８に示す。図中の８０１は下部電
極に＋４Ｖを印加した場合の電流値であり、８０２は−
４Ｖを印加した場合の電流値をそれぞれ表している。こ
の結果に依れば、下部電極中に０．１ａｔｍ％以上のＣ
ｒ元素を添加することにより、プラスバイアスとマイナ
スバイアスとの電流値の差は０．２桁以内となる。極性
の差がこの範囲内であれば表示特性にあまり問題はな
い。また０．２ａｔｍ％以上であればこの差を０．１桁
以内にすることが可能であり、表示特性上更に好まし
い。更に前記濃度が１ａｔｍ％以上であれば極性差はほ
ぼ０となり、更に好ましい。また前記Ｃｒ濃度が３ａｔ
ｍ％以内であれば、従来に比べてオフ電流を低減するこ
とが可能であることが分かった。FIG. 8 shows the relationship between the concentration of Cr element added to the lower electrode of the nonlinear resistance element formed according to the embodiment of the present invention and the element characteristics. Reference numeral 801 in the figure is a current value when +4 V is applied to the lower electrode, and 802 is-.
The respective current values when 4 V is applied are shown. According to this result, 0.1 atm% or more of C is contained in the lower electrode.
By adding the element r, the difference in current value between the positive bias and the negative bias is within 0.2 digit. If the difference in polarity is within this range, there is not much problem with the display characteristics. If it is 0.2 atm% or more, this difference can be within 0.1 digit, which is more preferable in view of display characteristics. Further, when the concentration is 1 atm% or more, the polarity difference becomes almost 0, which is more preferable. Further, the Cr concentration is 3 at
It has been found that the off-current can be reduced as compared with the conventional case if it is within m%.
【００２０】また本実施例では、前記絶縁膜の形成に陽
極酸化法を用いたが、このかわりに熱酸化法を用いて絶
縁膜を形成する事も可能である。熱酸化法を用いた場
合、酸化膜が緻密である事や工程が簡便である事などの
長所があるが、一方で絶縁膜の均一性或いは基板の低コ
スト化等を考慮すると、陽極酸化法が望ましい。またＣ
ＶＤ法やスパッタ法等を用いて絶縁膜の形成を行う場
合、前記下部電極に添加したのと同一の元素を任意に添
加する事が可能であり、陽極酸化法や熱酸化法では困難
な絶縁膜中の元素添加量の制御も容易に出来るため、更
に極性差の低減が可能であるばかりでなく、オフ電流の
低減も可能となる。また前記添加する元素が陽極酸化不
可能な元素の場合にも、この様なＣＶＤ法或いはスパッ
タ法により絶縁膜中に前記元素を添加する事も可能であ
る。図９には絶縁膜中にＣｒ元素を添加した場合のＣｒ
濃度と素子特性との関係を表している。図中横軸は絶縁
膜中に添加されるＣｒ濃度を示し、縦軸は電流値を示し
ている。また図中９０１は非線形抵抗素子に４Ｖのバイ
アスを印加した場合の電流値を示し、９０２は非線形抵
抗素子に１５Ｖのバイアスを印加したときの電流値をそ
れぞれ示している。この図に示されるように、絶縁膜中
の元素の添加量は、０．０１〜２ａｔｍ％の範囲であれ
ば、オフ電流を低減する事が出来るため、コントラスト
の向上が可能である。また０．７〜１．３ａｔｍ％の範
囲ではＣｒ濃度に対する依存性が少なく、プロセスマー
ジンが広く取れるため、好ましい。In this embodiment, the anodic oxidation method is used to form the insulating film, but the insulating film can be formed by using a thermal oxidation method instead. When the thermal oxidation method is used, there are advantages such as that the oxide film is dense and the process is simple. However, considering the uniformity of the insulating film and the cost reduction of the substrate, the anodic oxidation method is used. Is desirable. Also C
When the insulating film is formed by using the VD method or the sputtering method, it is possible to arbitrarily add the same element as that added to the lower electrode, which is difficult to achieve by the anodic oxidation method or the thermal oxidation method. Since the amount of added elements in the film can be easily controlled, not only the polarity difference can be further reduced, but also the off current can be reduced. Further, even when the element to be added is an element that cannot be anodized, the element can be added to the insulating film by such a CVD method or a sputtering method. FIG. 9 shows Cr in the case where Cr element is added to the insulating film.
The relationship between the density and the device characteristics is shown. In the figure, the horizontal axis represents the concentration of Cr added to the insulating film, and the vertical axis represents the current value. In the figure, reference numeral 901 indicates a current value when a bias of 4 V is applied to the nonlinear resistance element, and 902 indicates a current value when a bias of 15 V is applied to the nonlinear resistance element. As shown in this figure, if the addition amount of the element in the insulating film is in the range of 0.01 to 2 atm%, the off current can be reduced, and thus the contrast can be improved. Further, in the range of 0.7 to 1.3 atm%, the dependency on the Cr concentration is small and the process margin can be widened, which is preferable.
【００２１】図１０には、本実施例により形成された非
線形抵抗素子の電流電圧特性を示す。図１０中、１００
１は下部電極に１ａｔｍ％のＣｒ元素を添加した非線形
抵抗素子の電流電圧特性であり、１００２は下部電極及
び絶縁膜中にそれぞれ１ａｔｍ％のＣｒ元素を添加した
場合の電流電圧特性であり、１００３は従来の技術によ
る非線形抵抗素子の電流電圧特性である。また実線は下
部電極側にプラスバイアスを印加した場合の、また破線
はマイナスバイアスを印加した場合の電流電圧特性をそ
れぞれ表している。この図によれば、本実施例により形
成された非線形抵抗素子では、従来に比べ著しく極性差
が低減されており、且つオフ電流の低減も図られている
事がわかる。また絶縁膜中にも元素を添加した場合に
は、更なるオフ電流の低減が可能になっている。本実施
例においては、上部電極としてＣｒを用いて説明した
が、このかわりにＡｌ，Ｔｉ，Ｍｏ等を用いた場合に
も、同様のプロセスにより同様の効果が得られる。FIG. 10 shows the current-voltage characteristics of the non-linear resistance element formed according to this embodiment. In FIG. 10, 100
Reference numeral 1001 is a current-voltage characteristic of the non-linear resistance element in which 1 atm% Cr element is added to the lower electrode, 1002 is a current-voltage characteristic when 1 atm% Cr element is added in the lower electrode and the insulating film, respectively. Is the current-voltage characteristic of the conventional non-linear resistance element. The solid line shows the current-voltage characteristics when a positive bias is applied to the lower electrode side, and the broken line shows the current-voltage characteristics when a negative bias is applied. From this figure, it is understood that the non-linear resistance element formed according to the present example has a significantly reduced difference in polarity as compared with the conventional one, and the off current is also reduced. Further, when an element is added to the insulating film, the off current can be further reduced. Although Cr is used as the upper electrode in the present embodiment, the same effect can be obtained by the same process when Al, Ti, Mo or the like is used instead.
【００２２】また本実施例では上部電極としてＣｒを用
いて説明したが、このかわりにプロセス簡略化に有効な
透明導電膜を上部電極として用いた場合も同様の効果が
得られる。図１１には上部電極として透明導電膜を用い
た場合の非線形抵抗素子の、下部電極に添加するＩｎ元
素の濃度と素子特性との関係を示す。図中の実線１１０
１は下部電極に＋４Ｖを印加した場合の電流値であり、
破線１１０２は−４Ｖを印加した場合の電流値をそれぞ
れ表している。この結果に依れば、下部電極中に０．３
ａｔｍ％以上のＴｉ元素を添加することにより、プラス
バイアスとマイナスバイアスとの電流値の差は０．２桁
以内となる。極性の差がこの範囲内であれば表示特性に
あまり問題はない。また０．５ａｔｍ％以上であればこ
の差を０．１桁以内にすることが可能であり、表示特性
上更に好ましい。更に前記濃度が１ａｔｍ％以上であれ
ば極性差はほぼ０となり、更に好ましい。また前記Ｔｉ
濃度が４ａｔｍ％以内であれば、従来に比べオフ電流の
低減が可能であるが、エッチング加工性からは３ａｔｍ
％以下が好ましい。Although Cr is used as the upper electrode in this embodiment, the same effect can be obtained when a transparent conductive film effective for process simplification is used as the upper electrode. FIG. 11 shows the relationship between the concentration of In element added to the lower electrode and the element characteristics of the nonlinear resistance element when the transparent conductive film is used as the upper electrode. Solid line 110 in the figure
1 is the current value when + 4V is applied to the lower electrode,
Dashed lines 1102 respectively represent current values when -4V is applied. According to this result, 0.3
By adding Ti element of atm% or more, the difference between the current values of the positive bias and the negative bias is within 0.2 digit. If the difference in polarity is within this range, there is not much problem with the display characteristics. Further, if it is 0.5 atm% or more, this difference can be within 0.1 digit, which is more preferable in view of display characteristics. Further, when the concentration is 1 atm% or more, the polarity difference becomes almost 0, which is more preferable. In addition, the Ti
If the concentration is within 4 atm%, the off current can be reduced as compared with the conventional one, but it is 3 atm from the viewpoint of etching processability.
% Or less is preferable.
【００２３】図１２には、上部電極として透明導電膜を
用いた場合の非線形抵抗素子の電流電圧特性を示す。図
１２中、１２０１は下部電極に１ａｔｍ％の濃度のＩｎ
元素を添加した場合の非線形抵抗素子の電流電圧特性で
あり、１２０２は下部電極及び絶縁膜のそれぞれに１ａ
ｔｍ％のＩｎ元素を添加した場合の電流電圧特性であ
り、１２０３は従来の技術による非線形抵抗素子の電流
電圧特性である。また実線は下部電極側にプラスバイア
スを印加した場合の、また破線はマイナスバイアスを印
加した場合の電流電圧特性をそれぞれ表している。この
図によれば、本実施例により形成された非線形抵抗素子
では、透明導電膜を上部電極として用いた場合にも、従
来見られたような極性差を著しく低減する事が可能であ
る事がわかる。また絶縁膜中にも元素を添加した場合に
は、更なるオフ電流の低減も可能になっている。FIG. 12 shows current-voltage characteristics of the nonlinear resistance element when the transparent conductive film is used as the upper electrode. In FIG. 12, 1201 denotes In at a concentration of 1 atm% in the lower electrode.
Current-voltage characteristics of the non-linear resistance element when an element is added, and 1202 indicates 1a for each of the lower electrode and the insulating film.
The current-voltage characteristic when adding tm% of In element is shown, and 1203 is the current-voltage characteristic of the conventional non-linear resistance element. The solid line shows the current-voltage characteristics when a positive bias is applied to the lower electrode side, and the broken line shows the current-voltage characteristics when a negative bias is applied. According to this figure, in the non-linear resistance element formed according to the present example, even when the transparent conductive film is used as the upper electrode, it is possible to remarkably reduce the polarity difference as conventionally seen. Recognize. Further, when the element is added also to the insulating film, the off current can be further reduced.
【００２４】本実施例においては、上部電極として透明
導電膜を用いた場合、下部電極及び絶縁膜中に添加する
元素としてＩｎを用いて説明したが、このかわりにＳｎ
を用いても同様の効果が得られる。In the present embodiment, when the transparent conductive film was used as the upper electrode, In was used as the element to be added to the lower electrode and the insulating film, but Sn was used instead.
The same effect can be obtained by using.
【００２５】（実施例３）本発明の更に別の実施例の１
つを、製造工程ごとの素子断面図によって、図１３で詳
しく説明して行く。まず図１３（ａ）に示すように、透
明絶縁基板１３０１上にタンタルを主成分とする薄膜を
積層し、所望の形状にパターニングして下部電極１３０
２とする。前記下部電極１３０２は、形成される非線形
抵抗素子の用途に依って１５００Å〜５０００Å程度の
任意の膜厚に形成する事が可能であるが、本実施例に於
いては３０００Åの厚さで形成した。また前記下部電極
の形成には、ＤＣ或いはＲＦのスパッタ法などが用いら
れる事が多く、またエッチングはＣＦ4ガスとＯ2ガスを
混合して用いたドライエッチング法や、弗酸と硝酸等を
混合したエッチング液によるウェットエッチングなどが
用いられる。その後図１３（ｂ）に示すように陽極酸化
法により、前記下部電極１３０２の絶縁膜１３０３を形
成する。前記絶縁膜１３０３もその用途に依って任意の
膜厚に形成することが可能であるが、本実施例では３０
Ｖの定電圧法を用い、クエン酸水溶液中の陽極酸化法に
より約５３０Å程度の膜厚を得る事ができた。その後
０．１〜３ａｔｍ％（本実施例に於いては１ａｔｍ％）
の濃度のＴａ元素を含有する上部電極１３０４を３００
〜２０００Å程度の膜厚で積層し、所望の形状にパター
ニングを行い図１３（ｃ）となし、本実施例に於ける非
線形抵抗素子が完成する。(Embodiment 3) Another embodiment 1 of the present invention
This will be described in detail with reference to FIG. 13 with reference to sectional views of elements in each manufacturing process. First, as shown in FIG. 13A, a thin film containing tantalum as a main component is laminated on a transparent insulating substrate 1301 and patterned into a desired shape to form a lower electrode 130.
Set to 2. The lower electrode 1302 can be formed to an arbitrary film thickness of about 1500 Å to 5000 Å depending on the application of the non-linear resistance element to be formed, but in the present embodiment, it is formed to a thickness of 3000 Å. . In addition, a DC or RF sputtering method is often used to form the lower electrode, and a dry etching method using a mixture of CF 4 gas and O 2 gas or hydrofluoric acid and nitric acid is used for etching. Wet etching or the like using a mixed etching solution is used. After that, as shown in FIG. 13B, an insulating film 1303 of the lower electrode 1302 is formed by an anodic oxidation method. The insulating film 1303 can also be formed to have an arbitrary thickness depending on its application, but in this embodiment, it is 30
A film thickness of about 530 Å could be obtained by the anodic oxidation method in an aqueous citric acid solution using the constant voltage method of V. Then 0.1 to 3 atm% (1 atm% in this embodiment)
Of the upper electrode 1304 containing Ta element with a concentration of 300
The laminated film having a film thickness of about 2000 Å is patterned into a desired shape to obtain the structure shown in FIG. 13C, and the nonlinear resistance element according to this embodiment is completed.
【００２６】また、本発明の実施例により形成された非
線形抵抗素子の上部電極中に添加するＴａ元素の濃度と
素子特性との関係を図１４に示す。図中の１４０１は下
部電極に＋４Ｖを印加した場合の電流値であり、１４０
２は−４Ｖを印加した場合の電流値をそれぞれ表してい
る。この結果に依れば、上部電極中に０．１ａｔｍ％以
上のＴａ元素を添加することにより、プラスバイアスと
マイナスバイアスとの電流値の差は０．２桁以内とな
る。極性の差がこの範囲内であれば表示特性にあまり問
題はない。また０．２ａｔｍ％以上であればこの差を
０．１桁以内にすることが可能であり、表示特性上更に
好ましい。更に前記濃度が１ａｔｍ％以上であれば極性
差はほぼ０となり、更に好ましい。また前記Ｔａ濃度が
３ａｔｍ％以内であれば、従来に比べオフ電流の低減が
可能であることが分かった。FIG. 14 shows the relationship between the concentration of Ta element added to the upper electrode of the nonlinear resistance element formed according to the embodiment of the present invention and the element characteristics. 1401 in the figure is a current value when + 4V is applied to the lower electrode.
2 represents the current value when -4V is applied. According to this result, by adding 0.1 atm% or more of Ta element into the upper electrode, the difference in current value between the positive bias and the negative bias is within 0.2 digit. If the difference in polarity is within this range, there is not much problem with the display characteristics. If it is 0.2 atm% or more, this difference can be within 0.1 digit, which is more preferable in view of display characteristics. Further, when the concentration is 1 atm% or more, the polarity difference becomes almost 0, which is more preferable. Further, it has been found that when the Ta concentration is within 3 atm%, the off current can be reduced as compared with the conventional case.
【００２７】また本実施例では、前記絶縁膜の形成に陽
極酸化法を用いたが、このかわりに熱酸化法を用いて絶
縁膜を形成する事も可能である。熱酸化法を用いた場
合、酸化膜が緻密である事や工程が簡便である事などの
長所があるが、一方で絶縁膜の均一性や膜質或いは基板
の低コスト化等を考慮すると、陽極酸化法が望ましい。
またＣＶＤ法やスパッタ法等を用いて絶縁膜の形成を行
う場合、前記上部電極に添加したのと同一の元素を絶縁
膜中に任意に添加する事が可能であり、陽極酸化法や熱
酸化法では困難な絶縁膜中の元素添加量の制御も容易に
出来るため、更に極性差の低減が可能であるばかりでな
く、オフ電流の低減も可能となる。図１５には絶縁膜中
にＴａ元素を添加した場合のＴａ濃度と素子特性との関
係を表している。図中横軸は絶縁膜中に添加されるＴａ
濃度を示し、縦軸は電流値を示している。また図中１５
０１は非線形抵抗素子に４Ｖのバイアスを印加した場合
の電流値を示し、１５０２は非線形抵抗素子に１５Ｖの
バイアスを印加したときの電流値をそれぞれ示してい
る。この図に示されるように、絶縁膜中の元素の添加量
は、０．０１〜２ａｔｍ％の範囲であれば、オフ電流を
低減する事が出来るため、コントラストの向上が可能で
ある。また０．７〜１．３ａｔｍ％の範囲ではＴａ濃度
に対する依存性が少なく、プロセスマージンが広く取れ
るため、好ましい。In this embodiment, the anodic oxidation method is used to form the insulating film, but the insulating film can be formed by using a thermal oxidation method instead. When the thermal oxidation method is used, there are advantages such as that the oxide film is dense and the process is simple. On the other hand, considering the uniformity of the insulating film, the film quality, and the cost reduction of the substrate, the anode The oxidation method is preferred.
When the insulating film is formed by the CVD method or the sputtering method, the same element as that added to the upper electrode can be arbitrarily added to the insulating film, and the anodic oxidation method or the thermal oxidation method can be used. Since it is possible to easily control the amount of added elements in the insulating film, which is difficult by the method, not only the difference in polarity can be further reduced, but also the off-current can be reduced. FIG. 15 shows the relationship between Ta concentration and element characteristics when Ta element is added to the insulating film. The horizontal axis in the figure is Ta added to the insulating film.
The concentration is shown, and the vertical axis shows the current value. Also in the figure 15
Reference numeral 01 indicates a current value when a bias of 4 V is applied to the nonlinear resistance element, and reference numeral 1502 indicates a current value when a bias of 15 V is applied to the nonlinear resistance element. As shown in this figure, if the addition amount of the element in the insulating film is in the range of 0.01 to 2 atm%, the off current can be reduced, and thus the contrast can be improved. Further, in the range of 0.7 to 1.3 atm%, the dependency on the Ta concentration is small and the process margin can be widened, which is preferable.
【００２８】図１６には、本実施例により形成された非
線形抵抗素子の電流電圧特性を示す。図１６中、１６０
１は上部電極に１ａｔｍ％の濃度のＴａ元素を添加した
場合の非線形抵抗素子の電流電圧特性であり、１６０２
は上部電極及び絶縁膜のそれぞれに、１ａｔｍ％のＴａ
元素を添加した場合の電流電圧特性であり、１６０３は
従来の技術による非線形抵抗素子の電流電圧特性であ
る。また実線は下部電極側にプラスバイアスを印加した
場合の、また破線はマイナスバイアスを印加した場合の
電流電圧特性をそれぞれ表している。この図によれば、
本実施例により形成された非線形抵抗素子では、従来に
比べ極性差が著しく低減され且つオフ電流の低減も可能
である事がわかる。また絶縁膜中にも元素を添加した場
合には、更なるオフ電流の低減も可能になっている。本
実施例においては、上部電極としてＣｒを用いて説明し
たが、このかわりにＡｌ，Ｔｉ，Ｍｏ等を用いても同様
の効果が得られる。FIG. 16 shows current-voltage characteristics of the non-linear resistance element formed according to this embodiment. In FIG. 16, 160
Reference numeral 1 denotes a current-voltage characteristic of the non-linear resistance element when the Ta element having a concentration of 1 atm% is added to the upper electrode.
Is 1 atm% Ta for each of the upper electrode and the insulating film.
A current-voltage characteristic when an element is added, and 1603 is a current-voltage characteristic of a non-linear resistance element according to a conventional technique. The solid line shows the current-voltage characteristics when a positive bias is applied to the lower electrode side, and the broken line shows the current-voltage characteristics when a negative bias is applied. According to this figure
It can be seen that the non-linear resistance element formed according to the present embodiment has a significantly reduced polarity difference and a reduced off-current as compared with the conventional one. Further, when the element is added also to the insulating film, the off current can be further reduced. Although Cr is used as the upper electrode in the present embodiment, the same effect can be obtained by using Al, Ti, Mo or the like instead.
【００２９】また本実施例では上部電極としてＣｒを用
いて説明したが、このかわりにプロセス簡略化に有効な
透明導電膜を上部電極として用いた場合も同様の効果が
得られる。図１７には上部電極として透明導電膜を用い
た場合の非線形抵抗素子の、上部電極に添加するＴａ元
素の濃度と素子特性との関係を示す。図中の実線１７０
１は下部電極に＋４Ｖを印加した場合の電流値であり、
破線１７０２は−４Ｖを印加した場合の電流値をそれぞ
れ表している。この結果に依れば、上部電極中に０．３
ａｔｍ％以上のＴｉ元素を添加することにより、プラス
バイアスとマイナスバイアスとの電流値の差は０．２桁
以内となる。極性の差がこの範囲内であれば表示特性に
あまり問題はない。また０．５ａｔｍ％以上であればこ
の差を０．１桁以内にすることが可能であり、表示特性
上更に好ましい。更に前記濃度が１ａｔｍ％以上であれ
ば極性差はほぼ０となり、更に好ましい。また前記Ｔａ
濃度が４ａｔｍ％以内であれば、従来に比べオフ電流の
低減が可能であるが、エッチング加工性からは３ａｔｍ
％以下が好ましい。Although Cr is used as the upper electrode in the present embodiment, the same effect can be obtained when a transparent conductive film effective for simplifying the process is used as the upper electrode. FIG. 17 shows the relationship between the concentration of Ta element added to the upper electrode and the element characteristics of the nonlinear resistance element when the transparent conductive film is used as the upper electrode. Solid line 170 in the figure
1 is the current value when + 4V is applied to the lower electrode,
The broken line 1702 represents the current value when -4V is applied. According to this result, 0.3
By adding Ti element of atm% or more, the difference between the current values of the positive bias and the negative bias is within 0.2 digit. If the difference in polarity is within this range, there is not much problem with the display characteristics. Further, if it is 0.5 atm% or more, this difference can be within 0.1 digit, which is more preferable in view of display characteristics. Further, when the concentration is 1 atm% or more, the polarity difference becomes almost 0, which is more preferable. Also, the Ta
If the concentration is within 4 atm%, the off current can be reduced as compared with the conventional one, but it is 3 atm from the viewpoint of etching processability.
% Or less is preferable.
【００３０】図１８には、上部電極として透明導電膜を
用いた場合の非線形抵抗素子の電流電圧特性を示す。図
１８中、１８０１は本実施例により形成された非線形抵
抗素子の電流電圧特性であり、１８０２は絶縁膜中に１
ａｔｍ％の元素を添加した場合の電流電圧特性であり、
１８０３は従来の技術による非線形抵抗素子の電流電圧
特性である。また実線は下部電極側にプラスバイアスを
印加した場合の、また破線はマイナスバイアスを印加し
た場合の電流電圧特性をそれぞれ表している。この図に
よれば、本実施例により形成された非線形抵抗素子で
は、透明導電膜を上部電極として用いた場合にも、従来
見られたような極性差を著しく低減する事が可能である
事がわかる。また絶縁膜中にも元素を添加した場合に
は、更なるオフ電流の低減も可能になっている。FIG. 18 shows current-voltage characteristics of the nonlinear resistance element when the transparent conductive film is used as the upper electrode. In FIG. 18, 1801 is the current-voltage characteristic of the non-linear resistance element formed according to this embodiment, and 1802 is 1 in the insulating film.
It is a current-voltage characteristic when an element of atm% is added,
1803 is a current-voltage characteristic of the non-linear resistance element according to the conventional technique. The solid line shows the current-voltage characteristics when a positive bias is applied to the lower electrode side, and the broken line shows the current-voltage characteristics when a negative bias is applied. According to this figure, in the non-linear resistance element formed according to the present example, even when the transparent conductive film is used as the upper electrode, it is possible to remarkably reduce the polarity difference as conventionally seen. Recognize. Further, when the element is added also to the insulating film, the off current can be further reduced.
【００３１】また本実施例に於いては下部電極としてＴ
ａを用いて説明したが、このかわりにＴａとＭｏ、Ｗ、
Ｎｂ、Ｍｏ等の合金或いはこれらを添加したＴａの場合
にも、Ｔａもしくは含有金属を少なくとも１種類以上、
上部電極に添加する事によっても同様の効果が得られ
た。Further, in this embodiment, T is used as the lower electrode.
Although it was explained using a, Ta, Mo, W,
Also in the case of alloys such as Nb and Mo or Ta added with these, at least one kind of Ta or contained metal,
The same effect was obtained by adding it to the upper electrode.
【００３２】（実施例４）本発明の更に別の実施例の１
つを、製造工程ごとの素子断面図によって、図１９で詳
しく説明して行く。まず図１９（ａ）に示すように、透
明絶縁基板１９０１上にタンタルを主成分とする薄膜を
積層し、所望の形状にパターニングして下部電極１９０
２とする。前記下部電極１９０２は、形成される非線形
抵抗素子の用途に依って１５００Å〜５０００Å程度の
任意の膜厚に形成する事が可能であるが、本実施例に於
いては３０００Åの厚さで形成した。また前記下部電極
の形成には、ＤＣ或いはＲＦのスパッタ法などが用いら
れる事が多く、またエッチングはＣＦ4ガスとＯ2ガスを
混合して用いたドライエッチング法や、弗酸と硝酸等を
混合したエッチング液によるウェットエッチングなどが
用いられる。その後図１９（ｂ）に示すように陽極酸化
法により、前記下部電極１９０２の絶縁膜１９０３を形
成する。前記絶縁膜１９０３もその用途に依って任意の
膜厚に形成することが可能であるが、本実施例では３０
Ｖの定電圧法を用い、クエン酸水溶液中の陽極酸化法に
より約５３０Å程度の膜厚を得る事ができた。その後
０．１〜３ａｔｍ％（本実施例に於いては１ａｔｍ％）
の濃度のＷ元素を含有する上部電極１９０４を３００〜
２０００Å程度の膜厚で積層し、所望の形状にパターニ
ングを行い図１９（ｃ）となし、本実施例に於ける非線
形抵抗素子が完成する。前記上部電極１９０４として
は、ＣｒやＡｌ或いはＴｉやＭｏと言った様々な金属や
透明導電膜等の導体薄膜が用いられるが、本実施例に於
いてはＣｒを主成分とする導体薄膜を１０００Åの膜厚
で用いた。(Embodiment 4) Still another embodiment 1 of the present invention
This will be described in detail with reference to FIG. 19 with reference to element cross-sectional views in each manufacturing process. First, as shown in FIG. 19A, a thin film containing tantalum as a main component is laminated on a transparent insulating substrate 1901 and patterned into a desired shape to form a lower electrode 190.
Set to 2. The lower electrode 1902 can be formed to an arbitrary film thickness of about 1500 Å to 5000 Å depending on the application of the non-linear resistance element to be formed, but in this embodiment, it is formed to a thickness of 3000 Å. . In addition, a DC or RF sputtering method is often used to form the lower electrode, and a dry etching method using a mixture of CF 4 gas and O 2 gas or hydrofluoric acid and nitric acid is used for etching. Wet etching or the like using a mixed etching solution is used. After that, as shown in FIG. 19B, an insulating film 1903 of the lower electrode 1902 is formed by an anodic oxidation method. The insulating film 1903 can also be formed to have an arbitrary thickness depending on its application, but in this embodiment, it is 30
A film thickness of about 530 Å could be obtained by the anodic oxidation method in an aqueous citric acid solution using the constant voltage method of V. Then 0.1 to 3 atm% (1 atm% in this embodiment)
The upper electrode 1904 containing W element at a concentration of
19C is formed by stacking layers with a film thickness of about 2000 Å and patterning into a desired shape, and the non-linear resistance element in this example is completed. As the upper electrode 1904, various metals such as Cr, Al, Ti, and Mo, or a conductive thin film such as a transparent conductive film is used. In this embodiment, a conductive thin film containing Cr as a main component is 1000Å. It was used with the film thickness of.
【００３３】本発明の実施例により形成された非線形抵
抗素子の上部電極中に添加するＷ元素の濃度と素子特性
との関係を図２０に示す。図中の実線２００１は下部電
極に＋４Ｖを印加した場合の電流値であり、破線２００
２は−４Ｖを印加した場合の電流値をそれぞれ表してい
る。この結果に依れば、上部電極中に０．１ａｔｍ％以
上のＷ元素を添加することにより、プラスバイアスとマ
イナスバイアスとの電流値の差は０．２桁以内となる。
極性の差がこの範囲内であれば表示特性にあまり問題は
ない。また０．２ａｔｍ％以上であればこの差を０．１
桁以内にすることが可能であり、表示特性上更に好まし
い。更に前記濃度が１ａｔｍ％以上であれば極性差はほ
ぼ０となり、更に好ましい。また前記Ｗ濃度が３ａｔｍ
％以内であれば、従来に比べてオフ電流を低減すること
が可能であることが分かった。FIG. 20 shows the relationship between the concentration of W element added to the upper electrode of the non-linear resistance element formed according to the example of the present invention and the element characteristics. A solid line 2001 in the figure is a current value when + 4V is applied to the lower electrode, and a broken line 200
2 represents the current value when -4V is applied. According to this result, by adding 0.1 atm% or more of W element in the upper electrode, the difference between the current values of the positive bias and the negative bias is within 0.2 digits.
If the difference in polarity is within this range, there is not much problem with the display characteristics. If 0.2 atm% or more, this difference is 0.1
It can be within the order of magnitude, which is more preferable in terms of display characteristics. Further, when the concentration is 1 atm% or more, the polarity difference becomes almost 0, which is more preferable. Also, the W concentration is 3 atm
It has been found that the off-current can be reduced as compared with the conventional case if it is within%.
【００３４】また本実施例では、前記絶縁膜の形成に陽
極酸化法を用いたが、このかわりに熱酸化法を用いて絶
縁膜を形成する事も可能である。熱酸化法を用いた場
合、酸化膜が緻密である事や工程が簡便である事などの
長所があるが、一方で絶縁膜の均一性や膜質或いは基板
の低コスト化等を考慮すると、陽極酸化法が望ましい。
またＣＶＤ法やスパッタ法等を用いて絶縁膜の形成を行
う場合、前記上部電極に添加したのと同一の元素を任意
に添加する事が可能であり、陽極酸化法や熱酸化法では
困難な絶縁膜中の元素添加量の制御も容易に出来るた
め、更に極性差の低減が可能であるばかりでなく、オフ
電流の低減も可能となる。図２１には絶縁膜中にＷ元素
を添加した場合のＷ濃度と素子特性との関係を表してい
る。図中横軸は絶縁膜中に添加されるＷ濃度を示し、縦
軸は電流値を示している。また図中２１０１は非線形抵
抗素子に４Ｖのバイアスを印加した場合の電流値を示
し、２１０２は非線形抵抗素子に１５Ｖのバイアスを印
加したときの電流値をそれぞれ示している。この図に示
されるように、絶縁膜中の元素の添加量は、０．０１〜
２ａｔｍ％の範囲であれば、オフ電流を低減する事が出
来るため、コントラストの向上が可能である。また０．
７〜１．３ａｔｍ％の範囲ではＴａ濃度に対する依存性
が少なく、プロセスマージンが広く取れるため、好まし
い。In this embodiment, the anodic oxidation method is used for forming the insulating film, but the insulating film can be formed by using a thermal oxidation method instead. When the thermal oxidation method is used, there are advantages such as that the oxide film is dense and the process is simple. On the other hand, considering the uniformity of the insulating film, the film quality, and the cost reduction of the substrate, the anode The oxidation method is preferred.
Further, when the insulating film is formed by using the CVD method or the sputtering method, it is possible to arbitrarily add the same element as that added to the upper electrode, which is difficult with the anodic oxidation method or the thermal oxidation method. Since the addition amount of elements in the insulating film can be easily controlled, not only the difference in polarity can be further reduced, but also the off current can be reduced. FIG. 21 shows the relationship between W concentration and element characteristics when W element is added to the insulating film. In the figure, the horizontal axis represents the W concentration added to the insulating film, and the vertical axis represents the current value. Further, in the figure, 2101 indicates a current value when a bias of 4V is applied to the nonlinear resistance element, and 2102 indicates a current value when a bias of 15V is applied to the nonlinear resistance element. As shown in this figure, the addition amount of the element in the insulating film is 0.01 to
Within the range of 2 atm%, the off current can be reduced, and the contrast can be improved. In addition, 0.
A range of 7 to 1.3 atm% is preferable because it has little dependence on the Ta concentration and a wide process margin can be secured.
【００３５】図２２には、本実施例により形成された非
線形抵抗素子の電流電圧特性を示す。図２２中、２２０
１は上部電極に１ａｔｍ％の濃度のＷ元素を添加した場
合の非線形抵抗素子の電流電圧特性であり、２２０２は
上部電極及び絶縁膜のそれぞれに１ａｔｍ％のＷ元素を
添加した場合の電流電圧特性であり、２２０３は従来の
技術による非線形抵抗素子の電流電圧特性である。また
実線は下部電極側にプラスバイアスを印加した場合の、
また破線はマイナスバイアスを印加した場合の電流電圧
特性をそれぞれ表している。この図によれば、本実施例
により形成された非線形抵抗素子では、従来に比べ極性
差がなくなり、且つオフ電流の低減も可能である事がわ
かる。また絶縁膜中にも元素を添加した場合には、更な
るオフ電流の低減も可能になっている。本実施例におい
ては、上部電極としてＣｒを用いて説明したが、このか
わりにＡｌ，Ｔｉ，Ｍｏ等を用いても同様の効果が得ら
れる。FIG. 22 shows current-voltage characteristics of the non-linear resistance element formed according to this embodiment. In FIG. 22, 220
Reference numeral 1 is the current-voltage characteristic of the non-linear resistance element when the W element having a concentration of 1 atm% is added to the upper electrode, and 2202 is the current-voltage characteristic when the W element of 1 atm% is added to each of the upper electrode and the insulating film. 2203 is the current-voltage characteristic of the non-linear resistance element according to the conventional technique. Also, the solid line shows the case where a positive bias is applied to the lower electrode side.
The broken lines represent the current-voltage characteristics when a negative bias is applied. According to this figure, it can be seen that the non-linear resistance element formed according to the present example has less polarity difference than the conventional one and can reduce the off current. Further, when the element is added also to the insulating film, the off current can be further reduced. Although Cr is used as the upper electrode in the present embodiment, the same effect can be obtained by using Al, Ti, Mo or the like instead.
【００３６】また本実施例では上部電極としてＣｒを用
いて説明したが、このかわりにプロセス簡略化に有効な
透明導電膜を上部電極として用いた場合も同様の効果が
得られる。図２３には上部電極として透明導電膜を用い
た場合の非線形抵抗素子の、上部電極に添加するＷ元素
の濃度と素子特性との関係を示す。図中の２３０１は下
部電極に＋４Ｖを印加した場合の電流値であり、２３０
２は−４Ｖを印加した場合の電流値をそれぞれ表してい
る。この結果に依れば、上部電極中に０．３ａｔｍ％以
上のＴｉ元素を添加することにより、プラスバイアスと
マイナスバイアスとの電流値の差は０．２桁以内とな
る。極性の差がこの範囲内であれば表示特性にあまり問
題はない。また０．５ａｔｍ％以上であればこの差を
０．１桁以内にすることが可能であり、表示特性上更に
好ましい。更に前記濃度が１ａｔｍ％以上であれば極性
差はほぼ０となり、更に好ましい。また前記Ｗ濃度が４
ａｔｍ％以内であれば、オフ電流の低減は可能であるが
エッチング加工性から３ａｔｍ％以下が好ましい。Although Cr is used as the upper electrode in this embodiment, the same effect can be obtained when a transparent conductive film effective for process simplification is used as the upper electrode. FIG. 23 shows the relationship between the concentration of W element added to the upper electrode and the element characteristics of the nonlinear resistance element when the transparent conductive film is used as the upper electrode. 2301 in the figure is a current value when + 4V is applied to the lower electrode.
2 represents the current value when -4V is applied. According to this result, by adding 0.3 atm% or more of Ti element into the upper electrode, the difference in current value between the positive bias and the negative bias is within 0.2 digit. If the difference in polarity is within this range, there is not much problem with the display characteristics. Further, if it is 0.5 atm% or more, this difference can be within 0.1 digit, which is more preferable in view of display characteristics. Further, when the concentration is 1 atm% or more, the polarity difference becomes almost 0, which is more preferable. Also, the W concentration is 4
If it is within atm%, off current can be reduced, but it is preferably 3 atm% or less from the viewpoint of etching processability.
【００３７】図２４には、上部電極として透明導電膜を
用いた場合の非線形抵抗素子の電流電圧特性を示す。図
２４中、２４０１は上部電極に１ａｔｍ％の濃度のＷ元
素を添加した場合の非線形抵抗素子の電流電圧特性であ
り、２４０２は上部電極及び絶縁膜のそれぞれに、１ａ
ｔｍ％のＷ元素を添加した場合の電流電圧特性であり、
２４０３は従来の技術による非線形抵抗素子の電流電圧
特性である。また実線は下部電極側にプラスバイアスを
印加した場合の、また破線はマイナスバイアスを印加し
た場合の電流電圧特性をそれぞれ表している。この図に
よれば、本実施例により形成された非線形抵抗素子で
は、透明導電膜を上部電極として用いた場合にも、従来
見られたような極性差を著しく低減する事が可能であ
り、且つオフ電流の低減も可能である。また絶縁膜中に
も元素を添加した場合には、更なるオフ電流の低減も可
能になっている。FIG. 24 shows current-voltage characteristics of the nonlinear resistance element when the transparent conductive film is used as the upper electrode. In FIG. 24, 2401 is a current-voltage characteristic of the non-linear resistance element when the W element with a concentration of 1 atm% is added to the upper electrode, and 2402 is 1a for each of the upper electrode and the insulating film.
It is a current-voltage characteristic when W element of tm% is added,
2403 is a current-voltage characteristic of the non-linear resistance element according to the conventional technique. The solid line shows the current-voltage characteristics when a positive bias is applied to the lower electrode side, and the broken line shows the current-voltage characteristics when a negative bias is applied. According to this figure, in the nonlinear resistance element formed according to this example, even when the transparent conductive film is used as the upper electrode, it is possible to remarkably reduce the polarity difference as has been conventionally seen, and It is also possible to reduce the off current. Further, when the element is added also to the insulating film, the off current can be further reduced.
【００３８】本実施例に於いては、上部電極或いは絶縁
膜に添加する元素としてＷ元素を用いて説明したが、実
験によればこのかわりに、仕事関数が４〜５ｅＶである
元素、例えばＲｅ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｃｒ等の元素を
添加しても同様の効果が得られる。これは、下部電極の
主成分であるＴａの仕事関数と近い値を有する元素を上
部電極に添加する事により、界面でのバリアの高さをほ
ぼ等しくする事により、極性差を低減する事が出来るた
めである。In this embodiment, the W element is used as the element to be added to the upper electrode or the insulating film, but according to the experiment, instead, an element having a work function of 4 to 5 eV, for example, Re The same effect can be obtained by adding elements such as Ag, Ag, Ni, Mg and Cr. This is because by adding an element having a value close to the work function of Ta, which is the main component of the lower electrode, to the upper electrode, the heights of the barriers at the interfaces are made substantially equal, thereby reducing the polarity difference. This is because it can be done.
【００３９】また、別の実験によれば、上部電極に添加
する元素は、下部電極を構成する主たる元素との仕事関
数差が±０．５ｅＶ以内である元素であれば、上記と同
様の効果が得られる事が分かった。Further, according to another experiment, if the element added to the upper electrode is an element having a work function difference of ± 0.5 eV or less with the main element constituting the lower electrode, the same effect as above is obtained. It turns out that
【００４０】また別の実験によれば、下部電極に添加す
る元素は、上部電極を構成する主たる元素との仕事関数
差が±０．５ｅＶ以内である元素であれば、やはり上記
と同様の効果が得られる。According to another experiment, if the element added to the lower electrode is an element whose work function difference with the main element constituting the upper electrode is within ± 0.5 eV, the same effect as above is obtained. Is obtained.
【００４１】従って、本発明の一連の実施例に示した方
法により、極性の差が無く、且つ素子特性に優れ、更に
プロセスの簡略化が可能な非線形抵抗素子を形成でき
る。Therefore, according to the method shown in the series of embodiments of the present invention, it is possible to form a non-linear resistance element which has no difference in polarity, is excellent in element characteristics, and is capable of simplifying the process.
【００４２】[0042]
【発明の効果】本発明の非線形抵抗素子によれば、非線
形抵抗素子に於いても従来見られたような正負印加電圧
に対する電流電圧特性の非対称性を解消する事が可能で
あり、更に低コスト化に有効な透明導電膜を上部電極と
して用いた場合にも極性の差をなくす事ができるため、
複雑な構造あるいは駆動方法等を用いる必要がなく、プ
ロセスの簡略化が可能である。また素子特性の向上も可
能であるため、この非線形抵抗素子を、例えば液晶表示
装置に用いた場合、液晶表示装置の低コスト化、高信頼
性化及び高性能化が可能となる。According to the non-linear resistance element of the present invention, it is possible to eliminate the asymmetry of the current-voltage characteristic with respect to the positive / negative applied voltage, which has been conventionally observed in the non-linear resistance element, and further reduce the cost. Since it is possible to eliminate the difference in polarity even when using a transparent conductive film that is effective for
It is not necessary to use a complicated structure or driving method, and the process can be simplified. Further, since the element characteristics can be improved, when the nonlinear resistance element is used in, for example, a liquid crystal display device, it is possible to reduce the cost, increase the reliability, and improve the performance of the liquid crystal display device.
【図１】本発明の実施例により形成された非線形抵抗素
子の製造工程毎の素子断面図。FIG. 1 is an element cross-sectional view in each manufacturing step of a nonlinear resistance element formed according to an example of the present invention.
【図２】本発明の実施例により形成された非線形抵抗素
子の、下部電極及び上部電極中に添加するＴｉ元素濃度
と電流値との相関を表す図。FIG. 2 is a diagram showing a correlation between a Ti element concentration added to a lower electrode and an upper electrode of a nonlinear resistance element formed according to an example of the present invention and a current value.
【図３】本発明の実施例により形成された非線形抵抗素
子の、絶縁膜中に添加するＴｉ元素濃度と電流値との相
関を表す図。FIG. 3 is a diagram showing a correlation between a concentration of Ti element added to an insulating film and a current value of a nonlinear resistance element formed according to an example of the present invention.
【図４】本発明の実施例により形成された非線形抵抗素
子の電流電圧特性を示す図。FIG. 4 is a diagram showing current-voltage characteristics of a non-linear resistance element formed according to an example of the present invention.
【図５】本発明の実施例に於いて、上部電極に透明導電
膜を用いた場合の非線形抵抗素子の、下部電極及び上部
電極中に添加するＴｉ元素濃度と電流値との相関を表す
図。FIG. 5 is a diagram showing the correlation between the concentration of Ti element added to the lower electrode and the upper electrode and the current value of the nonlinear resistance element when the transparent conductive film is used for the upper electrode in the example of the present invention. .
【図６】本発明の実施例に於いて、上部電極に透明導電
膜を用いた場合の非線形抵抗素子の、電流電圧特性を表
す図。FIG. 6 is a diagram showing current-voltage characteristics of a non-linear resistance element when a transparent conductive film is used for the upper electrode in the example of the present invention.
【図７】本発明の実施例により形成された非線形抵抗素
子の製造工程毎の素子断面図。FIG. 7 is an element cross-sectional view in each manufacturing step of a nonlinear resistance element formed according to an example of the present invention.
【図８】本発明の実施例により形成された非線形抵抗素
子の、下部電極中に添加するＣｒ元素濃度と電流値との
相関を表す図。FIG. 8 is a diagram showing the correlation between the Cr element concentration added to the lower electrode and the current value of the nonlinear resistance element formed according to the example of the present invention.
【図９】本発明の実施例により形成された非線形抵抗素
子の、絶縁膜中に添加するＣｒ元素濃度と電流値との相
関を表す図。FIG. 9 is a diagram showing the correlation between the concentration of Cr element added in the insulating film and the current value of the nonlinear resistance element formed according to the example of the present invention.
【図１０】本発明の実施例により形成された非線形抵抗
素子の電流電圧特性を示す図。FIG. 10 is a diagram showing current-voltage characteristics of a non-linear resistance element formed according to an example of the present invention.
【図１１】本発明の実施例に於いて、上部電極に透明導
電膜を用いた場合の非線形抵抗素子の、下部電極及び上
部電極中に添加するＩｎ元素濃度と電流値との相関を表
す図。FIG. 11 is a diagram showing the correlation between the concentration of In element added to the lower electrode and the upper electrode and the current value of the non-linear resistance element when the transparent conductive film is used for the upper electrode in the example of the present invention. .
【図１２】本発明の実施例に於いて、上部電極に透明導
電膜を用いた場合の非線形抵抗素子の、電流電圧特性を
表す図。FIG. 12 is a diagram showing current-voltage characteristics of a non-linear resistance element when a transparent conductive film is used for the upper electrode in the example of the present invention.
【図１３】本発明の実施例により形成された非線形抵抗
素子の製造工程毎の素子断面図。FIG. 13 is an element cross-sectional view in each manufacturing process of a nonlinear resistance element formed according to an example of the present invention.
【図１４】本発明の実施例により形成された非線形抵抗
素子の、上部電極中に添加するＴａ元素濃度と電流値と
の相関を表す図。FIG. 14 is a diagram showing the correlation between the concentration of Ta element added to the upper electrode and the current value of the nonlinear resistance element formed according to the example of the present invention.
【図１５】本発明の実施例により形成された非線形抵抗
素子の、絶縁膜中に添加するＴａ元素濃度と電流値との
相関を表す図。FIG. 15 is a diagram showing the correlation between the concentration of Ta element added to the insulating film and the current value of the nonlinear resistance element formed according to the example of the present invention.
【図１６】本発明の実施例により形成された非線形抵抗
素子の電流電圧特性を示す図。FIG. 16 is a diagram showing current-voltage characteristics of a non-linear resistance element formed according to an example of the present invention.
【図１７】本発明の実施例に於いて、上部電極に透明導
電膜を用いた場合の非線形抵抗素子の、上部電極中に添
加するＴａ元素濃度と電流値との相関を表す図。FIG. 17 is a diagram showing the correlation between the concentration of Ta element added to the upper electrode and the current value of the nonlinear resistance element when the transparent conductive film is used for the upper electrode in the example of the present invention.
【図１８】本発明の実施例に於いて、上部電極に透明導
電膜を用いた場合の非線形抵抗素子の、電流電圧特性を
表す図。FIG. 18 is a diagram showing current-voltage characteristics of a non-linear resistance element when a transparent conductive film is used for the upper electrode in the example of the present invention.
【図１９】本発明の実施例により形成された非線形抵抗
素子の製造工程毎の素子断面図。FIG. 19 is an element sectional view in each manufacturing step of the nonlinear resistance element formed according to the example of the invention.
【図２０】本発明の実施例により形成された非線形抵抗
素子の、上部電極中に添加するＷ元素濃度と電流値との
相関を表す図。FIG. 20 is a diagram showing the correlation between the W element concentration added to the upper electrode and the current value of the nonlinear resistance element formed according to the example of the present invention.
【図２１】本発明の実施例により形成された非線形抵抗
素子の、絶縁膜中に添加するＷ元素濃度と電流値との相
関を表す図。FIG. 21 is a diagram showing the correlation between the W element concentration added to the insulating film and the current value in the nonlinear resistance element formed according to the example of the present invention.
【図２２】本発明の実施例により形成された非線形抵抗
素子の電流電圧特性を示す図。FIG. 22 is a diagram showing current-voltage characteristics of a nonlinear resistance element formed according to an example of the present invention.
【図２３】本発明の実施例に於いて、上部電極に透明導
電膜を用いた場合の非線形抵抗素子の、上部電極中に添
加するＷ元素濃度と電流値との相関を表す図。FIG. 23 is a diagram showing the correlation between the W element concentration added to the upper electrode and the current value of the nonlinear resistance element when the transparent conductive film is used for the upper electrode in the example of the present invention.
【図２４】本発明の実施例に於いて、上部電極に透明導
電膜を用いた場合の非線形抵抗素子の、電流電圧特性を
表す図。FIG. 24 is a diagram showing current-voltage characteristics of a non-linear resistance element when a transparent conductive film is used for the upper electrode in the example of the present invention.
【図２５】従来の技術により形成された非線形抵抗素子
の製造工程毎の素子断面図及び素子平面図。FIG. 25 is an element cross-sectional view and an element plan view for each manufacturing step of a non-linear resistance element formed by a conventional technique.
【図２６】従来の技術により形成された非線形抵抗素子
の素子平面図と、製造工程毎の素子断面図。FIG. 26 is an element plan view of a non-linear resistance element formed by a conventional technique and element cross-sectional views in each manufacturing process.
【図２７】従来の技術により形成された非線形抵抗素子
の電流電圧特性を表す図。FIG. 27 is a diagram showing current-voltage characteristics of a non-linear resistance element formed by a conventional technique.
【図２８】従来の技術により形成されたＢａｃｋ−ｔｏ
−Ｂａｃｋ構造を有する非線形抵抗素子の製造工程毎の
素子平面図。FIG. 28 is a back-to formed by a conventional technique.
-Element plan views for respective manufacturing steps of the non-linear resistance element having the back structure.
１０１，７０１，１３０１，１９０１，２５０１，２６
０１・・・透明絶縁基板 １０２，７０２，１３０２，１９０２，２５０２，２６
０２，２８０１・・・下部電極 １０３，７０３，１３０３，１９０３，２５０３，２６
０３，２８０２・・・絶縁膜 １０４，７０４，１３０４，１９０４，２５０４，２６
０４，２８０３・・・上部電極 １０５，７０５，１３０５，１９０５，２５０５，２６
０４，２８０３・・・画素電極 ２８０４・・・配線側の非線形抵抗素子 ２８０５・・・画素電極側の非線形抵抗素子 ２０１，５０１・・・＋１５Ｖのバイアスを印加したと
きに流れる電流値の、下部電極及び上部電極中のＴｉ濃
度依存性 ２０２，５０２・・・−１５Ｖのバイアスを印加したと
きに流れる電流値の、下部電極中及び上部電極中のＴｉ
濃度依存性 ３０１・・・４Ｖのバイアスを印加したときに流れる電
流値の、絶縁膜中のＴｉ濃度依存性 ３０２・・・１５Ｖのバイアスを印加したときに流れる
電流値の、絶縁膜中のＴｉ濃度依存性 ８０１，１１０１・・・＋４Ｖのバイアスを印加したと
きに流れる電流値の、下部電極中のＣｒ濃度依存性 ８０２，１１０２・・・−４Ｖのバイアスを印加したと
きに流れる電流値の、下部電極中のＣｒ濃度依存性 ９０１・・・４Ｖのバイアスを印加したときに流れる電
流値の、絶縁膜中のＣｒ濃度依存性 ９０２・・・１５Ｖのバイアスを印加したときに流れる
電流値の、絶縁膜中のＣｒ濃度依存性 １４０１，１７０１・・・＋４Ｖのバイアスを印加した
ときに流れる電流値の、上部電極中のＴａ濃度依存性 １４０２，１７０２・・・−４Ｖのバイアスを印加した
ときに流れる電流値の、上部電極中のＴａ濃度依存性 １５０１・・・４Ｖのバイアスを印加したときに流れる
電流値の、絶縁膜中のＴａ濃度依存性 １５０２・・・１５Ｖのバイアスを印加したときに流れ
る電流値の、絶縁膜中のＴａ濃度依存性 ２００１，２３０１・・・＋４Ｖのバイアスを印加した
ときに流れる電流値の、上部電極中のＷ濃度依存性 ２００２，２３０２・・・−４Ｖのバイアスを印加した
ときに流れる電流値の、上部電極中のＷ濃度依存性 ２１０１・・・４Ｖのバイアスを印加したときに流れる
電流値の、絶縁膜中のＷ濃度依存性 ２１０２・・・１５Ｖのバイアスを印加したときに流れ
る電流値の、絶縁膜中のＷ濃度依存性 ４０１，１００１，１６０１，２２０１・・・Ｃｒを上
部電極とした場合の本発明の非線形抵抗素子の電流電圧
特性 ４０２，１００２，１６０２，２２０２・・・Ｃｒを上
部電極とした場合の絶縁膜中にも元素を添加した場合の
非線形抵抗素子の電流電圧特性 ４０３，１００３，１６０３，２２０３，２７０１・・
・Ｃｒを上部電極とした場合の従来の技術による非線形
抵抗素子の電流電圧特性 ６０１，１２０１，１８０１，２４０１・・・透明導電
膜を上部電極とした場合の本発明の非線形抵抗素子の電
流電圧特性 ６０２，１２０２，１８０２，２４０２・・・透明導電
膜を上部電極とした場合の絶縁膜中にも元素を添加した
場合の非線形抵抗素子の電流電圧特性 ６０３，１２０３，１８０３，２４０３，２７０２・・
・透明導電膜を上部電極とした場合の従来の技術による
非線形抵抗素子の電流電圧特性101,701,1301,1901,2501,26
01 ... Transparent insulating substrate 102, 702, 1302, 1902, 2502, 26
02, 2801 ... lower electrode 103, 703, 1303, 1903, 2503, 26
03, 2802 ... Insulating film 104, 704, 1304, 1904, 2504, 26
04, 2803 ... Upper electrode 105, 705, 1305, 1905, 2505, 26
04, 2803 ... Pixel electrode 2804 ... Non-linear resistance element on wiring side 2805 ... Non-linear resistance element on pixel electrode 201, 501 ... Lower electrode of current value flowing when bias of +15 V is applied And Ti concentration dependence in the upper electrode 202, 502 ... Ti in the lower electrode and the upper electrode of the current value flowing when a bias of −15 V is applied.
Concentration dependence 301 ... Ti of the current value flowing when a bias of 4V is applied in the insulating film 302 ... Dependence of current value flowing when a bias of 15V is applied in the insulating film Concentration dependence 801, 1101 ... Dependence of current value flowing when bias of + 4V is applied, Cr concentration dependence in lower electrode 802, 1102 ... of current value flowing when bias of −4V is applied, Dependence on Cr concentration in lower electrode 901 ... Current value flowing when bias of 4 V is applied, Cr concentration dependency in insulating film 902 ... Current value flowing when bias of 15 V is applied, Dependence on Cr concentration in insulating film 1401, 1701 ... Dependence on Ta concentration in upper electrode of current value flowing when bias of +4 V 1402, 1702 ...- 4 Concentration dependence in the upper electrode of the current value that flows when the bias is applied 1501 ... 4V Ta concentration dependence in the insulating film of the current value that flows in the insulating film 1502 ... 15V Concentration dependence in the insulating film of the current value that flows when the bias is applied 2001,2301 ... Dependence of the W value in the upper electrode of the current value that flows when the + 4V bias is applied, 2002,2302 ... Dependence of current value flowing when a bias of -4V is applied on W concentration in the upper electrode 2101: Dependence of current value flowing when a bias of 4V is applied on the W concentration in the insulating film 2102 ... Dependence of the current value flowing when a bias of 15 V is applied on the W concentration in the insulating film. When 401, 1001, 1601, 201201 ... Cr is used as the upper electrode. Current-voltage characteristics of the non-linear resistance element of the present invention 402, 1002, 1602, 2202 ... Current-voltage characteristics of the non-linear resistance element when elements are also added to the insulating film when Cr is used as the upper electrode 403, 1003. , 1603, 2203, 2701 ...
Current-voltage characteristics of the conventional non-linear resistance element when Cr is used as the upper electrode 601, 1201, 1801, 2401 ... Current-voltage characteristics of the non-linear resistance element of the present invention when the transparent conductive film is used as the upper electrode 602, 1202, 1802, 2402 ... Current-voltage characteristics of the non-linear resistance element when an element is also added to the insulating film when the transparent conductive film is used as the upper electrode 603, 1203, 1803, 2403, 2702 ...
・ Current-voltage characteristics of conventional non-linear resistance element when transparent conductive film is used as upper electrode
Claims (56)
線形抵抗素子に於いて、少なくとも１種類以上の同一の
元素が前記上部電極と前記下部電極の両方に含有する事
を特徴とする非線形抵抗素子。1. A non-linear resistance element comprising a lower electrode, an insulating film and an upper electrode, wherein at least one kind of the same element is contained in both the upper electrode and the lower electrode. element.
線形抵抗素子において、少なくとも１種類以上の同一の
元素が前記上部電極と前記絶縁膜と前記下部電極の全て
に含有する事を特徴とする非線形抵抗素子。2. A nonlinear resistance element comprising a lower electrode, an insulating film and an upper electrode, wherein at least one kind of the same element is contained in all of the upper electrode, the insulating film and the lower electrode. Non-linear resistance element.
素子に於いて、前記絶縁膜は前記下部電極の酸化膜であ
る事を特徴とする非線形抵抗素子。3. The nonlinear resistance element according to claim 1 or 2, wherein the insulating film is an oxide film of the lower electrode.
形抵抗素子に於いて、前記絶縁膜は前記下部電極の陽極
酸化膜である事を特徴とする非線形抵抗素子。4. The nonlinear resistance element according to claim 1, 2 or 3, wherein the insulating film is an anodized film of the lower electrode.
素子に於いて、前記絶縁膜はＣＶＤ膜或いはスパッタ膜
である事を特徴とする非線形抵抗素子。5. The nonlinear resistance element according to claim 1 or 2, wherein the insulating film is a CVD film or a sputter film.
成する工程と、上部電極を形成する工程とを含む非線形
抵抗素子の製造方法に於いて、少なくとも１種類以上の
元素を含有する金属薄膜により下部電極を形成する工程
と、酸化膜を形成する工程と、前記下部電極に含有され
た元素と同一の元素を少なくとも１種類以上含有する上
部電極を形成する工程とを含む事を特徴とする非線形抵
抗素子の製造方法。6. A method for manufacturing a non-linear resistance element, which includes a step of forming a lower electrode, a step of forming an insulating film, and a step of forming an upper electrode, wherein a metal containing at least one element is contained. And a step of forming a lower electrode with a thin film, a step of forming an oxide film, and a step of forming an upper electrode containing at least one element that is the same as the element contained in the lower electrode. Non-linear resistance element manufacturing method.
成する工程と、上部電極を形成する工程とを含む非線形
抵抗素子の製造方法に於いて、少なくとも１種類以上の
元素を含有する金属薄膜により下部電極を形成する工程
と、前記下部電極に含有された元素と同一の元素を少な
くとも１種類以上含有する酸化膜を形成する工程と、前
記下部電極に含有された元素と同一の元素を少なくとも
１種類以上含有する上部電極を形成する工程とを含む事
を特徴とする非線形抵抗素子の製造方法。7. A method for manufacturing a non-linear resistance element, which includes a step of forming a lower electrode, a step of forming an insulating film, and a step of forming an upper electrode, wherein a metal containing at least one element is contained. A step of forming a lower electrode with a thin film; a step of forming an oxide film containing at least one element that is the same as the element contained in the lower electrode; and a step of forming the same element as the element contained in the lower electrode. And a step of forming an upper electrode containing at least one kind or more thereof.
素子の製造方法に於いて、陽極酸化法により前記下部電
極の絶縁膜を形成する工程を含む事を特徴とする非線形
抵抗素子の製造方法。8. The method for manufacturing a non-linear resistance element according to claim 6, further comprising the step of forming an insulating film of the lower electrode by an anodic oxidation method. Method.
素子の製造方法に於いて、ＣＶＤ法或いはスパッタ法に
より前記絶縁膜を形成する工程を含む事を特徴とする非
線形抵抗素子の製造方法。9. The method of manufacturing a non-linear resistance element according to claim 6 or 7, comprising the step of forming the insulating film by a CVD method or a sputtering method. .
５に記載の非線形抵抗素子に於いて、前記下部電極は
Ｗ、Ｍｏ、Ｒｅ，Ｔｉの内少なくとも１種類以上含有す
るタンタルを主成分とする金属薄膜よりなることを特徴
とする非線形抵抗素子。10. The non-linear resistance element according to claim 1, 2 and 3 and 4 and 5, wherein the lower electrode is composed mainly of tantalum containing at least one of W, Mo, Re and Ti. A non-linear resistance element comprising a metal thin film as defined below.
５に記載の非線形抵抗素子に於いて、前記上部電極は、
透明導電膜或いはＣｒ或いはＡｌを主成分とする導体薄
膜よりなることを特徴とする非線形抵抗素子。11. The non-linear resistance element according to claim 1, 2 and 3 and 4 and 5, wherein the upper electrode comprises:
A non-linear resistance element comprising a transparent conductive film or a conductor thin film containing Cr or Al as a main component.
載の非線形抵抗素子に於いて、前記下部電極はＷ、Ｍ
ｏ、Ｒｅ，Ｔｉの内少なくとも１種類以上含有するタン
タルを主成分とする金属薄膜よりなり、前記上部電極は
前記下部電極に含有される元素を少なくとも１種類以上
含有する、透明導電膜或いはＣｒ或いはＡｌを主成分と
する導体薄膜よりなることを特徴とする非線形抵抗素
子。12. The nonlinear resistance device according to claim 1, wherein the lower electrode is W, M
a transparent conductive film or Cr, which is made of a metal thin film containing tantalum as a main component and contains at least one of at least one of o, Re, and Ti, and the upper electrode contains at least one of the elements contained in the lower electrode. A nonlinear resistance element comprising a conductive thin film containing Al as a main component.
載の非線形抵抗素子に於いて、前記下部電極はＷ、Ｍ
ｏ、Ｒｅ，Ｔｉの内少なくとも１種類以上含有するタン
タルを主成分とする金属薄膜よりなり、前記絶縁膜は前
記下部電極に含有される元素の内少なくとも１種類以上
の元素を含有する絶縁膜であり、前記上部電極は前記下
部電極に含有される元素を少なくとも１種類以上含有す
る、透明導電膜或いはＣｒ或いはＡｌを主成分とする導
体薄膜よりなることを特徴とする非線形抵抗素子。13. The non-linear resistance element according to claim 2, wherein said lower electrode is W, M.
a metal thin film containing tantalum as a main component containing at least one of o, Re, and Ti, and the insulating film is an insulating film containing at least one of the elements contained in the lower electrode. The non-linear resistance element is characterized in that the upper electrode is made of a transparent conductive film or a conductive thin film containing Cr or Al as a main component and containing at least one element contained in the lower electrode.
子において、前記下部電極及び前記上部電極に添加され
る元素の添加量は、０．１〜３ａｔｍ％であることを特
徴とする非線形抵抗素子。14. The non-linear resistance element according to claim 12, wherein an addition amount of an element added to the lower electrode and the upper electrode is 0.1 to 3 atm%. .
子において、前記絶縁膜中に添加される前記上部電極の
元素の添加量は、０．０１〜２ａｔｍ％であることを特
徴とする非線形抵抗素子。15. The nonlinear resistance element according to claim 13, wherein an addition amount of an element of the upper electrode added to the insulating film is 0.01 to 2 atm%. element.
抗素子において、前記下部電極は前記上部電極を構成す
る主たる元素を少なくとも１種類以上含有する事を特徴
とする非線形抵抗素子。16. The non-linear resistance element according to claim 1 or 2, wherein the lower electrode contains at least one main element that constitutes the upper electrode.
子において、前記絶縁膜は前記上部電極を構成する主た
る元素を少なくとも１種類以上含有する事を特徴とする
非線形抵抗素子。17. The non-linear resistance element according to claim 16, wherein the insulating film contains at least one kind of main element forming the upper electrode.
形抵抗素子に於いて、前記絶縁膜は前記下部電極の酸化
膜である事を特徴とする非線形抵抗素子。18. The nonlinear resistance element according to claim 16, wherein the insulating film is an oxide film of the lower electrode.
載の非線形抵抗素子に於いて、前記絶縁膜は前記下部電
極の陽極酸化膜である事を特徴とする非線形抵抗素子。19. The nonlinear resistance element according to claim 16, 17 or 18, wherein the insulating film is an anodized film of the lower electrode.
形抵抗素子に於いて、前記絶縁膜はＣＶＤ膜或いはスパ
ッタ膜である事を特徴とする非線形抵抗素子。20. The nonlinear resistance element according to claim 16 or 17, wherein the insulating film is a CVD film or a sputtered film.
形成する工程と、上部電極を形成する工程とを含む非線
形抵抗素子の製造方法に於いて、上部電極を構成する主
たる元素の内、少なくとも１種類以上の元素を含有する
金属薄膜により下部電極を形成する工程と、酸化膜を形
成する工程と、前記上部電極を形成する工程とを含む事
を特徴とする非線形抵抗素子の製造方法。21. In a method of manufacturing a non-linear resistance element, which comprises a step of forming a lower electrode, a step of forming an insulating film, and a step of forming an upper electrode, among the main elements constituting the upper electrode, A method of manufacturing a non-linear resistance element, comprising: a step of forming a lower electrode with a metal thin film containing at least one kind of element; a step of forming an oxide film; and a step of forming the upper electrode.
形成する工程と、上部電極を形成する工程とを含む非線
形抵抗素子の製造方法に於いて、上部電極を構成する主
たる元素の内、少なくとも１種類以上の元素を含有する
金属薄膜により下部電極を形成する工程と、前記下部電
極を構成する主たる元素の内、少なくとも１種類以上含
有する酸化膜を形成する工程と、上部電極を形成する工
程とを含む事を特徴とする非線形抵抗素子の製造方法。22. In a method of manufacturing a non-linear resistance element, which comprises a step of forming a lower electrode, a step of forming an insulating film, and a step of forming an upper electrode, among the main elements constituting the upper electrode, Forming a lower electrode with a metal thin film containing at least one or more elements, forming an oxide film containing at least one or more of the main elements forming the lower electrode, and forming an upper electrode A method of manufacturing a non-linear resistance element, comprising:
形抵抗素子の製造方法に於いて、陽極酸化法により前記
下部電極の絶縁膜を形成する工程を含む事を特徴とする
非線形抵抗素子の製造方法。23. The method of manufacturing a non-linear resistance element according to claim 21 or 22, comprising the step of forming an insulating film of the lower electrode by an anodic oxidation method. Method.
形抵抗素子の製造方法に於いて、ＣＶＤ法或いはスパッ
タ法により前記絶縁膜を形成する工程を含む事を特徴と
する非線形抵抗素子の製造方法。24. The method of manufacturing a non-linear resistance element according to claim 21 or 22, comprising the step of forming the insulating film by a CVD method or a sputtering method. .
１９及び２０に記載の非線形抵抗素子に於いて、前記上
部電極はＣｒ或いはＡｌ或いはＴｉ或いはＭｏ或いは透
明導電膜よりなることを特徴とする非線形抵抗素子。25. The nonlinear resistance element according to claim 16, 17 and 18 and 19 and 20, wherein the upper electrode is made of Cr, Al, Ti or Mo or a transparent conductive film. Resistance element.
１９及び２０に記載の非線形抵抗素子に於いて、前記下
部電極は前記上部電極を構成する主たる元素を少なくと
も１種類以上含有するタンタルを主成分とする金属薄膜
よりなることを特徴とする非線形抵抗素子。26. In the non-linear resistance element according to claim 16, 17 and 18 and 19 and 20, the lower electrode is mainly composed of tantalum containing at least one main element constituting the upper electrode. A non-linear resistance element comprising a metal thin film as defined below.
１９及び２０に記載の非線形抵抗素子に於いて、前記上
部電極はＣｒ或いはＡｌ或いはＴｉ或いはＭｏ或いは透
明導電膜よりなり、前記下部電極は前記上部電極を構成
する主たる元素を少なくとも１種類以上含有するタンタ
ルを主成分とする金属薄膜よりなることを特徴とする非
線形抵抗素子。27. The non-linear resistance element according to claim 16, 17 and 18 and 19 and 20, wherein the upper electrode is made of Cr, Al, Ti or Mo or a transparent conductive film, and the lower electrode is made of the transparent conductive film. A non-linear resistance element comprising a metal thin film containing tantalum as a main component and containing at least one or more main elements constituting the upper electrode.
子に於いて、前記上部電極はＣｒ或いはＡｌ或いはＴｉ
或いはＭｏ或いは透明導電膜よりなり、前記絶縁膜は前
記上部電極を構成する主たる元素を少なくとも１種類以
上含有することを特徴とする非線形抵抗素子。28. The nonlinear resistance element according to claim 17, wherein the upper electrode is Cr, Al, or Ti.
Alternatively, the non-linear resistance element is made of Mo or a transparent conductive film, and the insulating film contains at least one or more main elements constituting the upper electrode.
１９及び２０に記載の非線形抵抗素子において、前記下
部電極中に添加される前記上部電極を構成する主たる元
素の添加量が０．１〜３ａｔｍ％であることを特徴とす
る非線形抵抗素子。29. In the non-linear resistance element according to claim 16, 17 and 18 and 19 and 20, the amount of addition of a main element constituting the upper electrode, which is added to the lower electrode, is 0.1 to 3 atm. %, A non-linear resistance element.
子において、前記絶縁膜中に添加される前記上部電極を
構成する主たる元素の添加量が、０．０１〜２ａｔｍ％
であることを特徴とする非線形抵抗素子。30. In the non-linear resistance element according to claim 17, the amount of addition of a main element constituting the upper electrode added to the insulating film is 0.01 to 2 atm%.
A non-linear resistance element characterized by:
抗素子において、前記上部電極は前記下部電極を構成す
る主たるの元素を少なくとも１種類以上含有する事を特
徴とする非線形抵抗素子。31. The non-linear resistance element according to claim 1 or 2, wherein the upper electrode contains at least one or more kinds of main elements forming the lower electrode.
子において、前記絶縁膜は前記下部電極を構成する主た
るの元素を少なくとも１種類以上含有する事を特徴とす
る非線形抵抗素子。32. The non-linear resistance element according to claim 31, wherein the insulating film contains at least one or more main elements forming the lower electrode.
形抵抗素子に於いて、前記絶縁膜はＣＶＤ膜或いはスパ
ッタ膜である事を特徴とする非線形抵抗素子。33. The nonlinear resistance element according to claim 31, wherein the insulating film is a CVD film or a sputter film.
形成する工程と、上部電極を形成する工程とを含む非線
形抵抗素子の製造方法に於いて、下部電極を形成する工
程と、酸化膜を形成する工程と、前記下部電極を構成す
る主たる元素を少なくとも１種類以上含有する前記上部
電極を形成する工程とを含む事を特徴とする非線形抵抗
素子の製造方法。34. In a method of manufacturing a non-linear resistance element, which includes a step of forming a lower electrode, a step of forming an insulating film, and a step of forming an upper electrode, a step of forming a lower electrode, and an oxide film. And a step of forming the upper electrode containing at least one or more main elements forming the lower electrode, the method of manufacturing a nonlinear resistance element.
形成する工程と、上部電極を形成する工程とを含む非線
形抵抗素子の製造方法に於いて、下部電極を形成する工
程と、前記下部電極を構成する主たる元素を少なくとも
１種類以上含有する酸化膜を形成する工程と、前記下部
電極を構成する主たる元素を少なくとも１種類以上含有
する上部電極を形成する工程とを含む事を特徴とする非
線形抵抗素子の製造方法。35. A method of manufacturing a non-linear resistance element, comprising: forming a lower electrode; forming an insulating film; and forming an upper electrode; forming a lower electrode; It is characterized by including a step of forming an oxide film containing at least one or more kinds of main elements forming an electrode and a step of forming an upper electrode containing at least one kind of main elements forming the lower electrode. Manufacturing method of nonlinear resistance element.
形抵抗素子の製造方法に於いて、ＣＶＤ法或いはスパッ
タ法により前記絶縁膜を形成する工程を含む事を特徴と
する非線形抵抗素子の製造方法。36. The method of manufacturing a non-linear resistance element according to claim 31 or 32, comprising a step of forming the insulating film by a CVD method or a sputtering method. .
載の非線形抵抗素子において、前記下部電極はＷ或いは
Ｍｏを含むＴａを主成分とする金属或いは合金薄膜であ
る事を特徴とする非線形抵抗素子。37. The nonlinear resistance element according to claim 31, 32 or 33, wherein the lower electrode is a metal or alloy thin film containing Ta containing W or Mo as a main component. .
子において、前記下部電極はＷ或いはＭｏを含むＴａを
主成分とする金属或いは合金薄膜であり、前記絶縁膜は
前記下部電極を構成する主たる元素を少なくとも１種類
以上含有する絶縁膜である事を特徴とする非線形抵抗素
子。38. The nonlinear resistance element according to claim 32, wherein the lower electrode is a metal or alloy thin film containing Ta containing W or Mo as a main component, and the insulating film is a main component of the lower electrode. A nonlinear resistance element, which is an insulating film containing at least one element.
載の非線形抵抗素子において、前記上部電極中に添加さ
れる前記下部電極を構成する主たる元素の添加量が、
０．１〜３ａｔｍ％であることを特徴とする非線形抵抗
素子。39. In the non-linear resistance element according to claim 31, 32 or 33, an addition amount of a main element constituting the lower electrode, which is added to the upper electrode, is:
A non-linear resistance element having a content of 0.1 to 3 atm%.
形抵抗素子において、前記絶縁膜中に添加される前記上
部電極を構成する主たる元素の添加量が、０．０１〜２
ａｔｍ％であることを特徴とする非線形抵抗素子。40. In the nonlinear resistance element according to claim 32 or 33, the amount of addition of the main element constituting the upper electrode added to the insulating film is 0.01 to 2
A non-linear resistance element characterized by being atm%.
非線形抵抗素子において、前記上部電極を構成する主た
る元素との仕事関数差が±０．５ｅＶ以内である元素を
前記下部電極中に含有する事を特徴とする非線形抵抗素
子。41. In a non-linear resistance element comprising a lower electrode-insulating film-upper electrode, the lower electrode contains an element having a work function difference with a main element constituting the upper electrode of ± 0.5 eV or less. A non-linear resistance element that is characterized.
非線形抵抗素子において、前記上部電極を構成する主た
る元素との仕事関数差が±０．５ｅＶ以内である元素を
前記下部電極及び前記絶縁膜中に含有する事を特徴とす
る非線形抵抗素子。42. In a non-linear resistance element comprising a lower electrode-insulating film-upper electrode, an element having a work function difference with a main element constituting the upper electrode within ± 0.5 eV is added to the lower electrode and the insulating film. Non-linear resistance element characterized by being contained in.
非線形抵抗素子において、前記下部電極を構成する主た
る元素との仕事関数差が±０．５ｅＶ以内である元素を
前記上部電極中に含有する事を特徴とする非線形抵抗素
子。43. A non-linear resistance element comprising a lower electrode-insulating film-upper electrode, wherein the upper electrode contains an element having a work function difference with a main element constituting the lower electrode of ± 0.5 eV or less. A non-linear resistance element that is characterized.
非線形抵抗素子において、前記下部電極を構成する主た
る元素との仕事関数差が±０．５ｅＶ以内である元素を
前記上部電極及び前記絶縁膜中に含有する事を特徴とす
る非線形抵抗素子。44. In a non-linear resistance element comprising a lower electrode-insulating film-upper electrode, an element having a work function difference with a main element constituting the lower electrode within ± 0.5 eV is added to the upper electrode and the insulating film. Non-linear resistance element characterized by being contained in.
非線形抵抗素子において、前記下部電極はタンタルを主
成分とする金属或いは合金薄膜であり、前記上部電極は
４〜５ｅＶの仕事関数を有する元素を少なくとも１種類
以上含有する導体薄膜である事を特徴とする非線形抵抗
素子。45. A nonlinear resistance element comprising a lower electrode, an insulating film and an upper electrode, wherein the lower electrode is a metal or alloy thin film containing tantalum as a main component, and the upper electrode has an element having a work function of 4 to 5 eV. A non-linear resistance element, which is a conductive thin film containing at least one or more of:
非線形抵抗素子において、前記下部電極はタンタルを主
成分とする金属或いは合金薄膜であり、前記絶縁膜は４
〜５ｅＶの仕事関数を有する元素を少なくとも１種類以
上含有し、また前記上部電極は４〜５ｅＶの仕事関数を
有する元素を少なくとも１種類以上含有する導体薄膜で
ある事を特徴とする非線形抵抗素子。46. A nonlinear resistance element comprising a lower electrode-insulating film-upper electrode, wherein the lower electrode is a metal or alloy thin film containing tantalum as a main component, and the insulating film is 4
A non-linear resistance element comprising at least one kind of element having a work function of ˜5 eV, and the upper electrode being a conductive thin film containing at least one kind of element having a work function of 4 to 5 eV.
形抵抗素子において、前記上部電極中に添加される前記
元素はＲｅ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｗのうち少なく
とも１種類以上の元素であることを特徴とする非線形抵
抗素子。47. The nonlinear resistance element according to claim 45 or 46, wherein the element added to the upper electrode is at least one element selected from Re, Ag, Ni, Mg, Cr and W. A non-linear resistance element characterized by being present.
載の非線形抵抗素子において、前記上部電極中に添加さ
れる元素の添加量が、０．１〜３ａｔｍ％であることを
特徴とする非線形抵抗素子。48. The nonlinear resistance element according to claim 45, 46 or 47, wherein the amount of the element added to the upper electrode is 0.1 to 3 atm%. element.
子において、前記絶縁膜中に添加される前記元素はＲ
ｅ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｗのうち少なくとも１種
類以上の元素であることを特徴とする非線形抵抗素子。49. The nonlinear resistance element according to claim 46, wherein the element added to the insulating film is R.
A non-linear resistance element comprising at least one element selected from e, Ag, Ni, Mg, Cr and W.
子において、絶縁膜中に添加される元素の添加量が、
０．０１〜２ａｔｍ％であることを特徴とする非線形抵
抗素子。50. The nonlinear resistance element according to claim 46, wherein the amount of the element added to the insulating film is
A non-linear resistance element having a content of 0.01 to 2 atm%.
４４に記載の非線形抵抗素子に於いて、前記絶縁膜はＣ
ＶＤ法或いはスパッタ法により形成された絶縁膜である
事を特徴とする非線形抵抗素子。51. The non-linear resistance element according to claim 41, 42, 43 or 44, wherein the insulating film is C
A non-linear resistance element, which is an insulating film formed by a VD method or a sputtering method.
形成する工程と、上部電極を形成する工程とを含む非線
形抵抗素子の製造方法に於いて、下部電極を形成する工
程と、酸化膜を形成する工程と、前記下部電極を構成す
る主たる元素との仕事関数差が±０．５ｅＶ以内である
元素を少なくとも１種類以上含有する前記上部電極を形
成する工程とを含む事を特徴とする非線形抵抗素子の製
造方法。52. A method of manufacturing a non-linear resistance element, which includes a step of forming a lower electrode, a step of forming an insulating film, and a step of forming an upper electrode, a step of forming a lower electrode, and an oxide film. And a step of forming the upper electrode containing at least one kind of element having a work function difference of ± 0.5 eV or less with a main element constituting the lower electrode. Manufacturing method of nonlinear resistance element.
形成する工程と、上部電極を形成する工程とを含む非線
形抵抗素子の製造方法に於いて、下部電極を形成する工
程と、前記下部電極を構成する主たる元素との仕事関数
差が±０．５ｅＶ以内である元素を少なくとも１種類以
上含有する酸化膜を形成する工程と、前記下部電極を構
成する主たる元素との仕事関数差が±０．５ｅＶである
元素を少なくとも１種類以上含有する前記上部電極を形
成する工程とを含む事を特徴とする非線形抵抗素子の製
造方法。53. In a method of manufacturing a non-linear resistance element, which includes a step of forming a lower electrode, a step of forming an insulating film, and a step of forming an upper electrode, the step of forming a lower electrode; The work function difference between the step of forming an oxide film containing at least one kind of element having a work function difference of ± 0.5 eV or less with the main element forming the electrode and the work function difference of the main element forming the lower electrode is ± And a step of forming the upper electrode containing at least one kind of element having 0.5 eV.
形成する工程と、上部電極を形成する工程とを含む非線
形抵抗素子の製造方法に於いて、上部電極を構成する主
たる元素との仕事関数差が±０．５ｅＶ以内である元素
を少なくとも１種類以上含有する下部電極を形成する工
程と、酸化膜を形成する工程と、上部電極を形成する工
程とを含む事を特徴とする非線形抵抗素子の製造方法。54. In a method of manufacturing a non-linear resistance element, which includes a step of forming a lower electrode, a step of forming an insulating film, and a step of forming an upper electrode, the work with a main element constituting the upper electrode. A non-linear resistance including a step of forming a lower electrode containing at least one kind of element having a function difference of ± 0.5 eV or less, a step of forming an oxide film, and a step of forming an upper electrode. Device manufacturing method.
形成する工程と、上部電極を形成する工程とを含む非線
形抵抗素子の製造方法に於いて、上部電極を構成する主
たる元素との仕事関数差が±０．５ｅＶ以内である元素
を少なくとも１種類以上含有する下部電極を形成する工
程と、上部電極を構成する主たる元素との仕事関数差が
±０．５ｅＶ以内である元素を少なくとも１種類以上含
有する酸化膜を形成する工程と、上部電極を形成する工
程とを含む事を特徴とする非線形抵抗素子の製造方法。55. In a method for manufacturing a non-linear resistance element, which includes a step of forming a lower electrode, a step of forming an insulating film, and a step of forming an upper electrode, the work with a main element constituting the upper electrode. At least one element having a work function difference of ± 0.5 eV or less between a step of forming a lower electrode containing at least one kind of element having a function difference of ± 0.5 eV or less and a main element forming the upper electrode A method of manufacturing a non-linear resistance element, comprising: a step of forming an oxide film containing more than one kind; and a step of forming an upper electrode.
５５に記載の非線形抵抗素子の製造方法に於いて、ＣＶ
Ｄ法或いはスパッタ法により前記絶縁膜を形成する工程
を含む事を特徴とする非線形抵抗素子の製造方法。56. A method of manufacturing a non-linear resistance element according to claim 52, 53, 54 or 55, wherein CV is used.
A method of manufacturing a non-linear resistance element, comprising a step of forming the insulating film by a D method or a sputtering method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4853694A JPH07261200A (en) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | Nonlinear resistance element and its production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4853694A JPH07261200A (en) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | Nonlinear resistance element and its production |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07261200A true JPH07261200A (en) | 1995-10-13 |
Family
ID=12806094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4853694A Pending JPH07261200A (en) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | Nonlinear resistance element and its production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07261200A (en) |
-
1994
- 1994-03-18 JP JP4853694A patent/JPH07261200A/en active Pending
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