JPH08153916A

JPH08153916A - 非線形素子の製造方法

Info

Publication number: JPH08153916A
Application number: JP29479794A
Authority: JP
Inventors: Tomoji Yamagami; 智司山上
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1994-11-29
Filing date: 1994-11-29
Publication date: 1996-06-11
Anticipated expiration: 2016-10-02
Also published as: JP3214791B2

Abstract

(57)【要約】【目的】面内再現性に優れた非線形素子の製造方法を
提供する。【構成】遷移金属硫化物をＺｎＳに混合したターゲッ
トを用いたスパッタリング法により２端子型非線形素子
の非線形抵抗層を形成する。このとき、スパッタ装置の
チャンバー内において、ターゲット中に遷移金属の硫化
物で混合している状態の方が、遷移金属単体で混合して
いる状態より酸化されにくい。よって、チャンバー内の
残留ガス等による不純物の酸化の影響を防ぐことが可能
となり、非線形素子の安定性向上が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば液晶表示装置
などの表示装置に利用される２端子型の非線形素子の製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータ等のＯＡ
機器のダウンサイジング化に伴い、高機能フラットパネ
ルディスプレイの要求が高まっている。フラットパネル
として、液晶パネル、ＥＬパネル、プラズマパネルの研
究開発が進められている。

【０００３】特に、液晶パネルについては、時計、電卓
からパーソナルコンピュータ、テレビ等の幅広い表示装
置として商品化されている。今後マルチメディア化が進
むにつれて、高解像度、高コントラスト、フルカラー、
省電力駆動等の高機能化が要求される。これらの要求を
満たす表示装置として、個々の画素にアクティブ素子を
付加した、アクティブマトリックス型の液晶表示装置が
挙げられる。

【０００４】上記アクティブ素子として、３端子素子の
薄膜トランジスター（ＴＦＴ）と２端子素子の薄膜ダイ
オード（ＴＦＤ）の２種類について開発が進められてい
る。特に、ＴＦＤは、ＴＦＴに比べて製造工程に必要な
マスク枚数が少ないため、低価格化が期待できる。現
在、２端子素子として、２つの電極の間に設けられる非
線形抵抗層に酸化タンタルを用いたＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ
−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）素子が開発され、
この素子を利用した液晶表示装置が商品化されている
（特公昭６１−３２６７４号）。

【０００５】図８（ａ）は、そのＭＩＭ素子を備えた液
晶表示装置の１画素分の一般的な構造図を示す平面図で
あり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＥ−Ｅ′線による断面
図である。このＭＩＭ素子は、ガラス基板１０１の上
に、タンタルからなる下部電極１０２、酸化タンタルか
らなる非線形抵抗層１０３、及びクロム等からなる上部
電極１０４がこの順に積層した構造を有する。このＭＩ
Ｍ素子の上部電極１０４には、その端部と一部重畳し
て、透明導電性のＩＴＯ等からなる画素電極１０５が設
けられ、両者が電気的に接続されている。上記非線形抵
抗層１０３は、下部電極１０２を陽極酸化するという陽
極酸化法によって形成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
酸化タンタルを非線形抵抗層として用いたＭＩＭ素子で
は、上述したように陽極酸化法を成膜手段として用いて
いるため、非常に均一な膜が形成できる反面、電気のオ
ンオフ比がそれほど高くならないという問題点がある。

【０００７】以下にその理由を説明する。酸化タンタル
を非線形抵抗層として用いたＭＩＭ素子における電気伝
導は、下記１式のプールフレンケル式に従うと考えられ
ている。

【０００８】

【数１】

【０００９】酸化タンタルの場合、その比誘電率は２３
〜２５と高い値を示すため、オンオフ比を決定する重要
なパラメータである、数１中のβの値が、低比誘電率な
膜に比べて小さくなってしまう。例えば、一般的な酸化
タンタルを非線形抵抗層として用いたＭＩＭ素子の場合
におけるβの値は３程度である。この場合において、オ
ンオフ比としては、２０Ｖ印加時と５Ｖ印加時との素子
に流れる電流値の比を取ると、その値（Ｉ_20V／Ｉ_5V）
は１０³程度にとどまるからである。なお、１₂₀ _Vは２０
Ｖ印加時の電流値であり、Ｉ_5Vは５Ｖ印加時の電流値で
ある。

【００１０】また、比誘電率がこのように高い場合は、
液晶に対する非線形素子の容量比を大きくしてしまい、
素子への効率的な電圧印加を妨げる要因となる。

【００１１】したがって、上述の問題点を解決するため
には、比誘電率の小さい材料を非線形抵抗層に用いれば
よい。その比誘電率の小さい材料として、硫化亜鉛（Ｚ
ｎＳ）がある。ＺｎＳの比誘電率は、７〜９と酸化タン
タルに比べて小さいために、βの値が大きく、オンオフ
比は約１０⁵であり、酸化タンタルのそれよりも２桁程
度高く、より高品位な表示をすることが可能である。

【００１２】また、このようなＺｎＳを非線形抵抗層に
用いる場合は、ＺｎＳ膜中に不純物を入れることによっ
てＩ−Ｖ特性を後述のように変化させることができ、電
気光学表示媒体の特性に応じた素子設計が可能である。
なお、不純物が入ったＺｎＳ膜の形成は、不純物を混合
したＺｎＳターゲットを用いたスパッタリング法により
形成可能である。

【００１３】次に、不純物とＩ−Ｖ特性との関係につき
具体的に述べる。

【００１４】図９は、非線形素子におけるＺｎＳ膜中の
ニッケル量とＩ−Ｖ特性との関係を示すグラフである。
図中の曲線１０は不純物が入っていないＺｎＳ素子のＩ
−Ｖ特性である。また、曲線１１〜曲線１４は不純物と
してのニッケルが入った素子であり、曲線１１は１ｇの
ＺｎＳに対してニッケル１０μｇ、曲線１２は同様にニ
ッケル１ｍｇ、曲線１３は同様にニッケル１０ｍｇ、曲
線１４は同様にニッケル５０ｍｇ、入った場合である。

【００１５】この図９より理解されるように、ＺｎＳ膜
中のニッケルの量が増えるに従ってオン電流が増えるも
のの、ニッケルの量が１ｇのＺｎＳに対して５０ｍｇを
越えると、Ｉ−Ｖ特性の急峻性が小さくなり、非線形性
素子としての効果が失われてしまう。

【００１６】図１０は、不純物として鉄を用いた場合で
あって、ＺｎＳ膜中の鉄の量とＩ−Ｖ特性との関係を示
すグラフである。図中の曲線３０は不純物が入っていな
いＺｎＳ素子のＩ−Ｖ特性である。また、曲線３１〜曲
線３４は不純物としての鉄が入った素子であり、曲線３
１は１ｇのＺｎＳに対して鉄１００μｇ、曲線３２は同
様に鉄２０ｍｇ、曲線３３は同様に鉄５０ｍｇ、入った
場合である。

【００１７】この図１０より理解されるように、ＺｎＳ
膜中の鉄の量が増えるに従って、Ｉ−Ｖ特性の急峻性が
高くなり非線形特性が良好になるが、更に増え１００ｍ
ｇになると、Ｉ−Ｖ特性の急峻性が失われるため、鉄の
量の最適の範囲がある。

【００１８】更に、このような鉄が入ったＺｎＳ膜中に
更にニッケルを入れると、オン電流が増える。図１１
に、ＺｎＳに対して鉄とニッケルとが入った場合のＩ−
Ｖ特性を示す。図中の曲線４１は１ｇのＺｎＳに対して
鉄が１ｍｇ、ニッケルが１００μｇ入った場合のＩ−Ｖ
特性であり、曲線４２は１ｇのＺｎＳに対して鉄が１ｍ
ｇ、ニッケルが１ｍｇ入った場合のＩ−Ｖ特性である。

【００１９】この図１１より理解されるように、鉄に加
えて、更にニッケルを加えることにより、急峻性および
電流値の向上を図ることが可能となる。また、このよう
に鉄およびニッケルを加える場合は、図１１や上述した
図９および図１０より理解されるように、ＺｎＳ膜中へ
の不純物の含有量の調整によりＩ−Ｖ特性をコントロー
ルすることが可能である。

【００２０】ところで、スパッタリング法によってＺｎ
Ｓ膜中に不純物を入れる方法としては、上述した不純物
を混合したターゲットを用いて成膜を行う方法が知られ
ている。しかし、遷移金属元素を混合したターゲットを
用いて成膜を行うと、チャンバー内の残留ガスの影響に
よりスパッタ中に一部の遷移金属元素が酸化され、遷移
金属酸化物としてＺｎＳ膜中に取り込まれてしまい、非
線形素子の重要な特性であるＩ−Ｖ特性に悪影響が及ぶ
こととなる。また、残留ガスの制御は困難であるため、
素子の再現性に問題がある。

【００２１】図１２にニッケルを混合したＺｎＳターゲ
ットを用いて成膜して得た非線形素子のＩ−Ｖ特性にお
ける面内再現性を示す。ここで、面内再現性とは、アク
ティブマトリックス基板に複数設けられた画素電極の各
々に備わった非線形素子の基板平面上のＩ−Ｖ特性分布
をいう。

【００２２】この図１２より理解されるように、遷移金
属元素としてのニッケルを混合したＺｎＳターゲットを
用いて成膜した場合は、Ｉ−Ｖ特性にばらつきが生じ
る。

【００２３】このような素子を用いた表示装置において
は、素子のばらつきが表示品位の劣化をもたらすため、
図１２に示すようなＩ−Ｖ特性のばらつきは大きな問題
となる。

【００２４】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、面内再現性に優れた非線
形素子の製造方法を提供することを目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明の非線形素子の製
造方法は、少なくとも一部が対向する第１電極と第２電
極との間に、遷移金属元素を含む硫化亜鉛からなる非線
形抵抗層が両電極に接して設けられた２端子型の非線形
素子の製造方法において、該遷移金属元素が硫化されて
なる遷移金属硫化物を混合した硫化亜鉛のターゲットを
用いたスパッタリング法により該非線形抵抗層を形成す
るので、そのことにより上記目的が達成される。

【００２６】本発明の非線形素子の製造方法において、
前記遷移金属硫化物に、硫化ニッケルおよび硫化鉄のう
ちの少なくとも一方を用いることができる。

【００２７】

【作用】本発明にあっては、遷移金属硫化物をＺｎＳに
混合したターゲットを用いたスパッタリング法により２
端子型非線形素子の非線形抵抗層を形成する。このと
き、スパッタ装置のチャンバー内において、ターゲット
中に遷移金属の硫化物で混合している状態の方が、遷移
金属単体で混合している状態より酸化されにくい。よっ
て、チャンバー内の残留ガス等による不純物の酸化の影
響を防ぐことが可能となり、非線形素子の安定性向上が
図れる。

【００２８】図１は、硫化ニッケルを混合したＺｎＳタ
ーゲットを用いて成膜を行って得た非線形素子における
Ｉ−Ｖ特性の面内再現性を示す。この図より理解される
ように、本発明による場合には、ばらつきが非常に小さ
いものとなっており、従来の場合を示す図１２に比べて
面内再現性の大幅な向上が認められる。よって、本発明
により安定なＩ−Ｖ特性の非線形素子を供給できる。

【００２９】また、遷移金属硫化物としては、上述の硫
化ニッケルに限らず他のもの、たとえば硫化鉄や硫化ニ
ッケルと硫化鉄との混合物などを使用しても同様の作用
が得られる。

【００３０】

【実施例】以下に本発明の実施例を具体的に説明する。

【００３１】（第１実施例）第１実施例として、本発明
により得られる２端子型の非線形素子を用いた反射型ホ
ワイトテーラ型ゲストホスト液晶表示装置について説明
する。

【００３２】図２（ａ）は、本実施例に係る非線形素子
を備える非線形素子側基板の１画素分を示す平面図であ
り、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’線による断面図
を示す。また、図３は、上記反射型ホワイトテーラ型ゲ
ストホスト液晶表示装置の２画素分を示す斜視図であ
る。この液晶表示装置は、素子側基板５７と対向側基板
５９との間にホワイトテーラ型ゲストホスト液晶６２が
挟まれた構成となっている。

【００３３】上記素子側基板５７は、ガラス基板５１上
に第１電極５２ａを一部とする走査電極配線５２を有す
る。この第１電極５２ａを一部とする走査電極配線５２
の上には、絶縁膜５３が形成され、この絶縁膜５３にお
ける第１電極５２ａの上にはコンタクトホール５３ａが
形成されている。この絶縁膜５３の上及びコンタクトホ
ール５３ａの内部には、非線形抵抗層である、ニッケル
の入ったＺｎＳ膜５４が形成され、このＺｎＳ膜５４の
上には画素電極５５が形成されている。前記画素電極５
５のコンタクトホール５３ａ近傍部分は第２電極５５ａ
を構成し、間にＺｎＳ膜５４を挟んで対向する第２電極
５５ａと第１電極５２ａとで本実施例の非線形素子５６
が形成されている。

【００３４】一方の対向側基板５９は、ガラス基板５８
上にＩＴＯからなる対向電極６０が形成されている。こ
の対向電極６０は、前記画素電極５５ａと対向配設され
る。

【００３５】次に、本実施例に係る非線形素子の製造方
法を、かかる構成の液晶表示装置の製造工程の一部とし
て説明する。まず、素子側基板５７について述べる。

【００３６】ガラス基板５１上に、例えばＴａをスパッ
タリング法により２００ｎｍの厚さに成膜後、所定のパ
ターニングを行い第１電極５２ａを一部とする走査電極
配線５２を形成する。

【００３７】続いて、絶縁膜５３の形成を行う。本例で
は、絶縁膜としてアクリル系ポジ型感光性樹脂を用い
た。感光性樹脂を用いると、パターニング工程が簡略化
できるという利点がある。この感光性樹脂を使用し、例
えばスピンコート法によって約１．４μｍの厚さに塗布
した後、露光現像工程を実施することにより、第１電極
５２ａとＺｎＳ膜５４とを接続するためのコンタクトホ
ール５３ａを有する絶縁膜５３を形成する。

【００３８】その後、例えばＲＩＥにより絶縁膜５３の
表面を軽く処理を行い、絶縁膜５３の表面に約７００ｎ
ｍの凹凸を付ける。この凹凸は、画素電極５５の上表面
に凹凸を形成させるためのものであり、これにより凹凸
となった画素電極５５での反射特性を向上させる得る。

【００３９】次に、硫化ニッケルを混合したＺｎＳ焼成
ターゲットを用いて、非線形抵抗層であるＺｎＳ膜５４
を、例えばスパッタリング法により１００ｎｍの厚さに
成膜する。フレームレス原子吸光法による分析によりニ
ッケルの定量を行うと、ＺｎＳ膜５４中のニッケルの量
は、０．３ｗｔ％であった。

【００４０】次に、例えばアルミニウム膜を約２００ｎ
ｍスパッタリング法によって成膜し、フォト工程の後に
エッチングを行い、続いてレジストを剥離することによ
り、一部が第２電極５５ａとなる画素電極５５を形成す
る。これにより、素子側基板５７が作製される。

【００４１】次に、対向側基板５９の作製手順について
説明する。ガラス基板５８上にＩＴＯを約２００ｎｍス
パッタリング法により成膜した。その後、フォト工程を
施し、臭化水素酸によってエッチングを行った後、レジ
ストを剥離し、ストライプ状の対向電極６０をパターニ
ング形成した。この対向側基板５９は、素子側基板５７
より先に作製してもよい。

【００４２】次に、以上の工程で作製した素子側基板５
７と対向側基板５９との非線形素子や電極などが形成さ
れている側の表面に配向膜６１を塗布した後に、配向処
理を行い、続いて２枚の基板５７、５９を配向膜６１が
内側になるように貼り合わせた。

【００４３】次に、両基板５７、５９の間に、ホワイト
テーラ型ゲストホスト液晶６２を注入し、注入口の封止
を行った。これにより、液晶表示装置の作製が完了す
る。

【００４４】したがって、本実施例の製造方法による場
合は、硫化ニッケルを混合したＺｎＳターゲットを用い
て作製する事により、図１に示したように前記面内再現
性の向上が図られ、これにより製造ロット間の素子のば
らつきが無くなり、その結果、本素子を用いた表示装置
の安定な供給が可能となる。

【００４５】（第２実施例）第２実施例として、ＺｎＳ
膜中に鉄が入った非線形素子を例に挙げ、この非線形素
子を用いたホワイトテーラ型ゲストホスト液晶表示装置
について説明する。なお、本実施例の液晶表示装置は、
用いる液晶と対向側基板とは第１実施例と同様であり、
素子側基板のみ異なったものを用いている。

【００４６】図４（ａ）は素子側基板７７の１画素分の
平面図を示し、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ′線に
よる断面図を示す。この素子側基板７７は、ガラス基板
７１上に第１電極７２ａを一部とする走査電極配線７２
を有する。この第１電極７２ａを一部とする走査電極配
線７２の上には、鉄の入ったＺｎＳ膜７３が形成され、
このＺｎＳ膜７３の上には絶縁膜７４が形成されてい
る。絶縁膜７４における第１電極７２ａの上にはコンタ
クトホール７４ａが形成されている。

【００４７】上記絶縁膜７４の上及びコンタクトホール
７４ａの内部には、画素電極７５が形成されている。こ
の画素電極７５のコンタクトホール７４ａ部分は第２電
極７５ａを構成し、間にＺｎＳ膜７３を挟んで対向する
第２電極７５ａと第１電極７２ａとにより本実施例の非
線形素子７６が形成されている。

【００４８】次に、このような構成の素子側基板の製造
方法を、液晶表示装置の製造工程の一部として説明す
る。まず、素子側基板７７について述べる。

【００４９】ガラス基板７１上に、例えばＴａをスパッ
タにより２００ｎｍの厚さに成膜した後、所定のパター
ニングを行い、第１電極７２ａを一部とする走査電極配
線７２を形成する。

【００５０】次に、硫化鉄を混合したＺｎＳ焼成ターゲ
ットを用いて、第１電極７２ａを一部とする走査電極配
線７２の上に非線形抵抗層である、鉄の入ったＺｎＳ膜
７３をスパッタリング法により８０ｎｍの厚さに成膜す
る。フレームレス原子吸光法による分析により鉄の定量
を行うと、ＺｎＳ膜７３中の鉄の量は０．５ｗｔ％であ
った。

【００５１】続いて、絶縁膜７４の形成を行う。絶縁膜
７４は、実施例１で用いたアクリル系ポジ型感光成樹脂
を用いた。この感光成樹脂を用い、例えばスピンコート
法によって約１．４μｍの厚さに塗布した後、露光現像
工程を実施することにより、ＺｎＳ膜７３と画素電極７
５とを接続するためのコンタクトホール７４ａを有する
絶縁膜７４を形成する。

【００５２】その後、ＲＩＥにより絶縁膜７４の表面を
軽く処理を行い、絶縁膜７４の表面に約７００ｎｍの凹
凸をつける。この凹凸は、前同様の目的のためにつけて
いる。

【００５３】その後、絶縁膜７４の上に、例えばアルミ
ニウム膜を約２００ｎｍの厚みにスパッタリング法によ
って成膜し、続いてフォト工程の後エッチングを行いレ
ジストを剥離することにより画素電極７５を形成する。
これにより、素子側基板が完成する。

【００５４】これに前後して対向側基板を第１実施例と
同様にして作製する。これ以後の工程は実施例と同じで
ある。

【００５５】したがって、本実施例の製造方法による場
合も、硫化鉄を混合したＺｎＳターゲットを用いて作製
する事により面内再現性を向上でき、製造ロット間の素
子のばらつきが無くなり、その結果、本素子を用いた表
示装置の安定な供給が可能となる。

【００５６】（第３実施例）第３実施例として、非線形
素子を逆極性で２つ直列に接続したバックトゥーバック
構造のものを例に挙げ、この構造を有する液晶表示装置
について説明する。なお、本実施例の液晶表示装置は、
用いる液晶と対向側基板は第１実施例と同様であり、素
子側基板のみ異なったものを用いている。

【００５７】図５（ａ）は素子側基板の１画素分の平面
図を示し、図５（ｂ）のＣ−Ｃ′線による断面図を示
す。この素子側基板８７は、ガラス基板８１の上に下部
電極８２を有する。この下部電極８２の上にはニッケル
の入ったＺｎＳ膜８３が形成され、ＺｎＳ膜８３の上に
は、ＺｎＳ膜８３から全周にわたってはみ出した状態で
島状の絶縁膜８４が形成されている。この絶縁膜８４に
は２箇所にコンタクトホール８４ａ、８４ｂが形成され
ている。

【００５８】コンタクトホール８４ａの内部及びその近
傍の絶縁膜８４部分の上には、電極配線８６から分岐し
た分岐電極８６ａが形成されている。一方のコンタクト
ホール８４ｂの内部及びその近傍の絶縁膜８４部分の上
には、画素電極８５から分岐した分岐電極８５ａが形成
されている。間にＺｎＳ膜８３を挟んで対向する上記分
岐電極８６ａと、その下方の下部電極８２部分とで第１
の非線形素子が形成され、また、間にＺｎＳ膜８３を挟
んで対向する上記分岐電極８５ａと、その下方の下部電
極８２部分とで第２の非線形素子が形成されている。両
非線形素子において、下部電極８２が共通しているの
で、両非線形素子は、逆極性で直列な、いわゆるバック
トゥーバック構造となっている。

【００５９】次に、このような構成の素子側基板の製造
方法を、液晶表示装置の製造工程の一部として説明す
る。まず、素子側基板８７について述べる。

【００６０】はじめに、ガラス基板８１上に、例えばＴ
ａを約３００ｎｍスパッタリング法によって成膜し、そ
の後フォト工程を行った後エッチングを行い、続いてフ
ォトレジストを剥離して、ストライプ状の下部電極８２
を形成した。

【００６１】続いて、非線形抵抗層として１ｇの硫化亜
鉛に対してニッケルが５００μｇ入ったＺｎＳ薄膜８３
を８０ｎｍの厚さで成膜する。成膜方法としては、硫化
ニッケルを混合したＺｎＳ焼成ターゲットを用いてスパ
ッタリング法によって行う。

【００６２】続いて、表面にＺｎＳ膜８３が形成された
下部電極８２を、島状にパターニングした。

【００６３】続いて、絶縁膜８４の形成を行う。絶縁膜
として前同様に感光性樹脂を用い、スピンコート法によ
って約３００ｎｍの厚さに塗布し、その後、露光現像工
程を実施することにより、非線形抵抗層であるＺｎＳ膜
８３と電極配線８６又は画素電極８５との間を接続する
ためのコンタクトホール８４ａ、８４ｂを有する島状の
絶縁膜８４を形成した。

【００６４】次に、例えばアルミニウム膜を約３００ｎ
ｍスパッタリング法により成膜し、フォト工程を行った
後、臭化水素酸を用いて、電極配線８６、画素電極及び
両分岐電極８５ａ、８６ａを形成した。これにより、２
つの非線形抵抗素子が逆極性で直列に、すなわちバック
トゥーバック構造で接続された液晶表示装置用の素子側
基板が作製される。

【００６５】これに前後して対向側基板を第１実施例と
同様にして作製する。これ以後の工程は実施例と同じで
ある。

【００６６】したがって、本実施例の製造方法による場
合も、硫化ニッケルを混合したＺｎＳターゲットを用い
て作製する事により面内再現性を向上でき、製造ロット
間の素子のばらつきが無くなり、その結果、本素子を用
いた表示装置の安定な供給が可能となる。また、このバ
ックトゥーバック構造によって非線形素子のＩ−Ｖ特性
の非対称性が改善される。

【００６７】なお、本実施例はバックトゥーバック構造
に適用しているが、本発明はこれに限らず、２つの非線
形抵抗層を逆極性で並列に、すなわちリング構造で接続
されたものにも適用できる。

【００６８】（第４実施例）第４実施例として、別構成
の非線形素子を例に挙げ、この非線形素子を有する透過
型液晶表示装置について述べる。なお、本実施例の液晶
表示装置は、対向側基板は第１実施例と同様であり、用
いる液晶と素子側基板とは異なったものを用いている。

【００６９】図６（ａ）は素子側基板の１画素部の平面
図を示し、図６（ｂ）は図６（ａ）のＤ−Ｄ′線による
断面図を示す。この素子側基板は、ガラス基板９１上に
第１電極９２ａを一部とする走査電極配線９２を有す
る。この第１電極９２ａを一部とする走査電極配線９２
の上には、絶縁膜９４が形成されている。絶縁膜９４に
おける第１電極９２ａの上にはコンタクトホール９４ａ
が形成されている。コンタクトホール９４ａの近傍の絶
縁膜９４部分の上およびコンタクトホール９４ａの内部
には、ニッケルの入ったＺｎＳ膜９３が形成されてい
る。

【００７０】このＺｎＳ膜９３の上には第２電極９６が
形成されており、この第２電極９６の２箇所の上に重畳
させて画素電極９５が形成されている。間にＺｎＳ膜９
３を挟んで対向する第２電極９６と第１電極９２ａとに
より本実施例の非線形素子が形成されている。

【００７１】次に、このような構成の素子側基板の製造
方法を、液晶表示装置の製造工程の一部として説明す
る。まず、素子側基板９７について述べる。

【００７２】ガラス基板９１上に、例えばＴａを約３０
０ｎｍの膜厚に成膜し、Ｔａをパターニングして第１電
極９２ａを一部とする走査電極配線９２を形成する。

【００７３】次に、第１電極９２ａを一部とする走査電
極配線９２の上に、実施例１用いた感光性樹脂を用いて
スピンコート法により膜厚４００ｎｍの絶縁膜９４を形
成する。

【００７４】次に、フォト工程を実施して絶縁膜９４に
コンタクトホール９４ａを設ける。

【００７５】次に、硫化ニッケルを混合したＺｎＳ焼成
ターゲットを用いて、非線形抵抗層であるＺｎＳ膜９３
を実施例１に従って形成する。

【００７６】次に、アルミニウム膜をスパッタにより約
３００ｎｍ成膜し、フォト工程の後に、燐酸、あるいは
燐酸と硝酸と酢酸との混酸等でエッチングを行い、レジ
ストを剥離する事により、第２電極９６を形成する。

【００７７】次に、ＩＴＯ膜を２００ｎｍスパッタリン
グ法により形成した後、第２電極９６と２箇所で接する
ようにパターニングして画素電極９５を形成する。これ
によって素子側基板が完成する。

【００７８】かかる素子側基板と前後して、実施例１に
従って対向側基板を形成し、または形成しておく。

【００７９】しかる後、素子側基板と対向側基板との非
線形素子や電極などが形成されている側の表面に配向膜
を塗布後配向処理を行い、貼り合わせる。

【００８０】次に、両基板の間に、ツイストネマティク
液晶を注入後、注入口の封止する。続いて、両基板の一
方または両方の外側に偏光板を貼り付ける。これによ
り、液晶表示装置が完了する。

【００８１】したがって、本実施例の製造方法による場
合は、硫化ニッケルを混合したＺｎＳターゲットを用い
て作製する事により、前記面内再現性の向上が図られ、
これにより製造ロット間の素子のばらつきが無くなり、
その結果、本素子を用いた表示装置の安定な供給が可能
となる。また、本実施例の非線形素子は、オンオフ比の
高いものであり、高解像度、高コントラストの表示装置
が得られる。

【００８２】（第５実施例）第５実施例として、ＺｎＳ
膜中に鉄とニッケルが入った非線形素子について説明す
る。なお、本実施例では第２実施例と同様にして液晶表
示装置を製造した。先ず、ガラス基板上に、第２実施例
に従ってＴａの形成とパターニングとを行い、第１電極
を形成する。

【００８３】次に、硫化ニッケルと硫化鉄とを混合した
ＺｎＳ焼成ターゲットを用い、非線形抵抗層であるＺｎ
Ｓ膜をスパッタリング法により、例えば１００ｎｍの厚
さに成膜する。本実施例で用いたＺｎＳ膜中の鉄とニッ
ケルの量は、１ｇのＺｎＳ膜に対して鉄１ｍｇ、ニッケ
ル１ｍｇであった。

【００８４】次に、スルーホールを有する絶縁膜を形成
し、表面に凹凸を付ける。

【００８５】続いてのアルミニウム膜の形成による、一
部を第２電極とする画素電極の作製以後は第２実施例に
従い、最終的に液晶表示装置を作製する。

【００８６】図７は、本実施例により得られた非線形素
子と第２実施例で得られた非線形素子のＩ−Ｖ特性を示
す。図７において、１１２が本実施例により得られた非
線形素子のＩ−Ｖ特性であり、１１１が第２実施例の非
線形素子のＩ−Ｖ特性である。

【００８７】図７より理解されるように、鉄に加えて、
更にニッケルを加えることにより、鉄だけの場合に急峻
性が悪くなって電流値が低下するのを抑制でき、Ｉ−Ｖ
特性の急峻性を保ったまま電流を上げることが可能であ
る。

【００８８】また、ＺｎＳ膜中に含ませる鉄とニッケル
との量を調整することによって、Ｉ−Ｖ特性を変化させ
ることができるため、表示装置に用いる電気光学表示媒
体の電気的特性に応じた素子設計が可能である。

【００８９】更に、本実施例においても、前記面内再現
性の向上が図られ、これにより製造ロット間の素子のば
らつきが無くなり、その結果、本素子を用いた表示装置
の安定な供給が可能となる。

【００９０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明による場合
には、遷移金属元素の硫化物をＺｎＳに混合したターゲ
ットを用いたスパッタリング法により非線形抵抗層を成
膜するので、面内再現性に優れた非線形素子を製造する
ことが可能となる。更には、非線形素子の面内再現性の
向上により表示装置の安定な供給が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による場合であって、硫化ニッケルを混
合したＺｎＳターゲットを用いて作製した非線形素子の
基板面内のＩ−Ｖ特性の再現性を示すグラフである。

【図２】（ａ）は第１実施例における液晶表示装置の素
子側基板の１画素分の平面図であり、（ｂ）は（ａ）の
Ａ−Ａ′線による断面図である。

【図３】第１実施例における液晶表示装置の数画素分を
示す斜視図である。

【図４】（ａ）は第２実施例における液晶表示装置の素
子側基板の１画素の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ
−Ｂ′線による断面図である。

【図５】（ａ）は第３実施例における液晶表示装置の素
子側基板の１画素の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ
−Ｃ′線による断面図である。

【図６】（ａ）は第４実施例における液晶表示装置の素
子側基板の１画素の平面図である、（ｂ）は（ａ）のＤ
−Ｄ′線による断面図である。

【図７】第５実施例により得られた非線形素子のＩ−Ｖ
特性と第２実施例により得られた非線形素子のＩ−Ｖ特
性とを示すグラフである。

【図８】（ａ）は従来例におけるタンタルの陽極酸化膜
を用いた液晶表示装置の平面図であり、（ｂ）は（ａ）
のＥ−Ｅ′線による断面図である。

【図９】ＺｎＳ膜中のニッケル量とＩ−Ｖ特性との関係
を示すグラフである。

【図１０】ＺｎＳ膜中の鉄の量とＩ−Ｖ特性との関係を
示すグラフである。

【図１１】鉄とニッケルが入ったＺｎＳ素子のＩ−Ｖ特
性を示すグラフである。

【図１２】ニッケルを混合したＺｎＳターゲットを用い
て作製した非線形素子の基板面内のＩ−Ｖ特性の再現性
を示すグラフである。

【符号の説明】

１０不純物が入っていない非線形素子のＩ−Ｖ特性１１ＺｎＳ１ｇに対してニッケル１０μｇ入った非
線形素子のＩ−Ｖ特性１２ＺｎＳ１ｇに対してニッケル１ｍｇ入った非線
形素子のＩ−Ｖ特性１３ＺｎＳ１ｇに対してニッケル１０ｍｇ入った非
線形素子のＩ−Ｖ特性１４ＺｎＳ１ｇに対してニッケル５０ｍｇ入った非
線形素子のＩ−Ｖ特性３０不純物が入っていない非線形素子のＩ−Ｖ特性３１ＺｎＳ１ｇに対して鉄１００μｇ入った非線形
素子のＩ−Ｖ特性３２ＺｎＳ１ｇに対して鉄２０ｍｇ入った非線形素
子のＩ−Ｖ特性３３ＺｎＳ１ｇに対して鉄５０ｍｇ入った非線形素
子のＩ−Ｖ特性４１ＺｎＳ１ｇに対して鉄１ｍｇ、ニッケルが１０
０μｇ入った非線形素子のＩ−Ｖ特性４２ＺｎＳ１ｇに対して鉄１ｍｇ、ニッケルが１ｍ
ｇ入った非線形素子のＩ−Ｖ特性１１１第２実施例で得られた非線形素子のＩ−Ｖ特性１１２第５実施例で得られた非線形素子のＩ−Ｖ特性５１、５９、７１、８１、９１ガラス基板５２、７２、８６、９２走査電極配線５２ａ、７２ａ第１電極８２下部電極８５ａ、８６ａ分岐電極５４、７３、８３、９３ＺｎＳ膜５３、７４、８４、９４絶縁膜５５、７５、８５、９６画素電極５５ａ、７５ａ、９５第２電極５７、７７、８７、９７素子側基板５８対向側基板６１配向膜６２ホワイトテーラ型ゲストホスト液晶５６、７６非線形素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一部が対向する第１電極と第
２電極との間に、遷移金属元素を含む硫化亜鉛からなる
非線形抵抗層が両電極に接して設けられた２端子型の非
線形素子の製造方法において、該遷移金属元素が硫化されてなる遷移金属硫化物を混合
した硫化亜鉛のターゲットを用いたスパッタリング法に
より該非線形抵抗層を形成する非線形素子の製造方法。
【請求項２】前記遷移金属硫化物に、硫化ニッケルお
よび硫化鉄のうちの少なくとも一方を用いる請求項１に
記載の非線形素子の製造方法。