JPH08286199A - 非線形素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安定した素子を安価に製造し、量産効率に優
れたウエットエッチング工程において、非線形抵抗層６
ａ及び第２の電極層を同時に容易にパターニングする。 【構成】 ガラス基板２、１２上に配線された走査電極
の一部或いは走査電極に接している導電性薄膜である第
１の電極３、１３上に絶縁膜４、１４を成膜し、絶縁膜
４、１４にコンタクトホール５、１５を形成し、コンタ
クトホール５、１５を介して第１の電極３、１３上にＺ
ｎＳの非線形抵抗層６ａ、１６ａと第２の電極層とを連
続成膜し、非線形抵抗層６ａ、１６ａ及び第２の電極層
を同時に所定形状にパターニングする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に用いら
れる非線形素子の製造方法に関するものである。

【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（小型）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。このフ
ラットパネルとしては、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。特に液晶パネ
ルは、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。

【０００３】今後マルチメディア化が進むにつれて、表
示装置としては、高解像度、高コントラスト、フルカラ
ー、省電力駆動等の高性能化が要求されている。これら
の要求を満たす表示装置としては、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クス型液晶表示装
置がある。このアクティブ素子としては、３端子の能動
素子と２端子の非線形素子の２種類について開発が精力
的に進められている。

【０００４】特に２端子の非線形素子は、ＴＦＴに代表
される３端子の能動素子と比べ、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
端子の非線形素子としては、非線形抵抗層に酸化タンタ
ル（Ｔａ₂Ｏ₅）を用いた素子（特公昭６１−３２６７４
号公報）や、シリコン窒化膜（Ｓｉ₃Ｎ₄）やシリコン酸
化膜（ＳｉＯ₂）を用いた素子（特公平６−１７９５７
号公報）又は硫化亜鉛（ＺｎＳ）を用いた素子（特開平
６−３１３８９９号公報）などが開発されている。

【０００５】また特に、ＺｎＳを用いた素子は、Ｉ−Ｖ
特性の非線形性が大きいばかりでなく、ＺｎＳ中に不純
物をドーピングすることによりＩ−Ｖ特性を制御するこ
とが可能であるため、表示媒体の電気光学的特性に応じ
たＩ−Ｖ特性の素子を設計でき、その結果、高コントラ
ストの表示装置が提供できるといった大きな特徴を持っ
ている。

【０００６】従来、この種の金属−非線形抵抗層−金属
構造の非線形素子は、金属と非線形抵抗層との界面の影
響により素子特性に大きく影響することが分かってお
り、その対策として、連続成膜によって非線形素子を製
造する方法が特開昭６０−３０１８８号公報に開示され
ている。

【０００７】この非線形素子の製造方法は、基板上に第
１金属層（本発明では第１の電極）、絶縁層（本発明で
は非線形抵抗層）及び第２金属層（本発明では第２の電
極層）が真空を保ったまま順次連続して形成され、その
後、第１金属層、絶縁層及び第２金属層が所定形状にパ
ターニングを行うことにより、素子が形成される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記非
線形素子の製造方法によれば、非線形素子の構造上数十
ｎｍの薄い非線形抵抗層が数百ｎｍの厚い第１金属層と
第２金属層とで挟まれているため、第１金属層、非線形
抵抗層及び第２金属層を同時にエッチングして形成する
場合、エッチング条件の制御が難しくエッチング条件に
よっては素子側面にリーク電流が流れるという問題点が
生じる。

【０００９】また、良く知られている非線形素子の非線
形抵抗層は、シリコン窒化物、シリコン酸化物、酸化タ
ンタル等の絶縁物で形成されており、ドライエッチング
に比べて量産効率の優れたウエットエッチングで処理を
行う場合、金属及び絶縁物をエッチングするために数種
類の反応液を用いなければならず、製造工程の簡略化に
問題があり、非線形素子のコストメリットが生かされな
い。

【００１０】本発明の非線形素子の製造方法は上記のよ
うな問題点を解決したもので、安定した素子を安価に製
造することができ、しかも、量産効率の優れたウエット
エッチング工程において、非線形抵抗層及び第２の電極
層を同時に容易にパターニングすることができる非線形
素子の製造方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項１記載の発明は、基板上に配線された走査電極
の一部或いは走査電極に接している導電性薄膜である第
１の電極上に絶縁膜を成膜し、該絶縁膜にコンタクトホ
ールを形成し、該コンタクトホールを介して上記第１の
電極上に非線形抵抗層及び第２の電極層を連続成膜し、
該非線形抵抗層及び第２の電極層を同時に所定形状にパ
ターニングする製造方法である。

【００１２】また、請求項２記載の発明は、上記請求項
１記載の発明において、上記非線形抵抗層が硫化亜鉛を
主成分として形成される製造方法である。

【００１３】

【作用】本発明の上記製造方法において、請求項１記載
の発明は、基板上に配線された走査電極の一部或いは走
査電極に接している導電性薄膜である第１の電極上に絶
縁膜を成膜し、該絶縁膜にコンタクトホールを形成し、
該コンタクトホールを介して上記非線形抵抗層及び第２
の電極層を連続成膜して同時に所定形状にパターニング
することにより、非線形抵抗層及び第２の電極層を真空
を保ったまま連続的に成膜している。

【００１４】また、コンタクトホールを介して非線形素
子を形成することにより、第１の電極のエッジ及び側面
から流れるリーク電流の心配がない。

【００１５】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
の発明において、上記非線形抵抗層が硫化亜鉛を主成分
として形成されることにより、非線形抵抗層が酸で容易
にエッチングが可能になる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の非線形素子の製造方法の実施
例をホワイトテーラ型ゲストホスト液晶表示装置を用い
て図１乃至図６と共に詳細に説明する。

【００１７】まず、本発明の第１の実施例を図１乃至図
３と共に説明する。図１（ａ）〜（ｄ）は図２に示すＡ
−Ａ断面の反射型液晶表示装置に用いる素子側基板の製
造工程図、図２は素子側基板の要部平面図、図３は反射
型液晶表示装置の数画素分の透過斜視図を示す。

【００１８】図１（ａ）において、素子側基板１は、ガ
ラス基板２上にタンタル（Ｔａ）をスパッタにより膜厚
２００ｎｍに成膜した後、所定形状にパターニングして
第１の電極３を形成する。

【００１９】次に図１（ｂ）において、ガラス基板２及
び第１の電極３上に絶縁膜４の形成を行う。該絶縁膜４
としては、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ₂）、窒化シリ
コン（Ｓｉ₃Ｎ₄）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）等の
無機絶縁膜や、アクリル、ポリイミド、ポリ尿素等の有
機絶縁膜を用いることができる。本実施例においては、
有機感光性樹脂を用いた。該有機感光性樹脂を用いるこ
とによりパターニング工程が簡略化できるという利点が
ある。該有機感光性樹脂はスピンコートにより膜厚約１
μｍに塗布した後、露光現像工程を通して第１の電極３
上の範囲内の絶縁膜４にコンタクトホール５を形成す
る。

【００２０】その後、リアクティブ・イオン・エッチン
グ（RIE：Reactive Ion Etching）により絶縁膜４の表
面を軽く処理して凹凸を付ける。

【００２１】さらに図１（ｃ）において、ニッケル（Ｎ
ｉ）を混合した硫化亜鉛（ＺｎＳ）焼成ターゲットを用
いて上記絶縁膜４上にＺｎＳを主成分とする非線形抵抗
層６ａをスパッタにより膜厚８０ｎｍに成膜する。フレ
ームレス原子吸光法の分析によりニッケルの定量を行う
と、ＺｎＳ膜中のＮｉの量は０．４ｗｔ％であった。ま
た、非線形抵抗層６ａにＮｉを混合したＺｎＳを用いる
ことにより、Ｎｉの混合量に応じてＩ−Ｖ特性の急峻性
を保った状態で素子に流れる電流を制御することがで
き、表示媒体の特性に応じた素子設計が可能となる。

【００２２】真空チャンバーの真空を保ったまま更にそ
の上にアルミニウムの第２の電極金属層７ａをスパッタ
により膜厚約２００ｎｍに成膜し、上記非線形抵抗層６
ａ及び第２の電極金属層７ａを同時に所定形状にパター
ニングして、図１（ｄ）に示す非線形抵抗層６及び第２
の電極７を形成し、非線形素子が完成する。

【００２３】続いて素子側基板１と対向する対向側基板
８の製造手順について述べる。まず、ガラス基板上にＩ
ＴＯ（Indium Tin Oxide）をスパッタにより膜厚約２０
０ｎｍに成膜し、その後フォトリソグラフィ工程を施
し、臭化水素酸によるエッチング後にレジスト剥離を行
い、ストライプ状に電極（図示せず）をパターニングす
る。

【００２４】以上の工程で作製した素子側基板１と対向
側基板８との非線形素子や電極が形成されている側の夫
々の表面に配向膜９を塗布後配向処理し、２枚の基板
１、８を配向膜９が内側になるように貼り合わせる。そ
して、２枚の基板１、８を貼り合わせることにより形成
された液晶層領域（図示せず）に基板側面部に設けられ
た液晶注入口（図示せず）からホワイトテーラ型ゲスト
ホスト液晶１０を注入し、該注入口を封止することによ
り、図３に示す液晶表示装置が完成する。

【００２５】上記第１の実施例のように、真空チャンバ
ーの真空を保ったまま非線形抵抗層６ａ及び第２の電極
金属層７ａを連続的に成膜することにより、非線形抵抗
層６ａの界面の酸化やハイドロカーボン等の界面汚染の
影響がなくなり、安定した素子特性を得ることができ
る。

【００２６】また、コンタクトホール５を介して非線形
素子を形成することにより、第１の電極３のエッジ及び
側面から流れるリーク電流の心配がないため、信頼性の
高い素子を得ることができる。

【００２７】次に、本発明の第２の実施例を図４乃至図
６と共に説明する。図４は図５に示すＢ−Ｂ断面の透過
型液晶表示装置の素子側基板の製造工程図、図５は素子
側基板１１の要部平面図、図６は透過型液晶表示装置の
数画素分の透過斜視図を示す。

【００２８】図４（ａ）において、素子側基板１１は、
ガラス基板１２上にＴａを膜厚約３００ｎｍに成膜した
後、所定形状にパターニングして第１の電極１３を形成
する。

【００２９】次に図４（ｂ）において、ガラス基板２２
及び第１の電極１３上に有機感光性樹脂を用いてスピン
コートにより膜厚１μｍの絶縁膜１４を成膜した後、露
光現像工程を通して第１の電極１３上の範囲内の絶縁膜
１４にコンタクトホール１５を形成する。本実施例で
は、絶縁膜１４に有機感光性樹脂を用いたが、上記第１
の実施例で述べたように絶縁膜１４としては、無機絶縁
膜又は有機絶縁膜を用いることも可能である。

【００３０】さらに図４（ｃ）において、Ｎｉを混合し
た硫化亜鉛焼成ターゲットを用いて上記絶縁膜１４上に
ＺｎＳを主成分とする非線形抵抗層１６ａをスパッタに
より膜厚８０ｎｍに成膜を行い、真空チャンバーの真空
を保ったまま更にその上に第２の電極兼画素電極１７と
なるＩＴＯ１７ａをスパッタにより膜厚約２００ｎｍに
成膜し、上記非線形抵抗層１６ａ及びＩＴＯ１７ａを同
時に所定形状にパターニングして、図４（ｄ）に示す非
線形抵抗層１６及び第２の電極兼画素電極１７を形成
し、非線形素子が完成する。

【００３１】続いて素子側基板１１と対向する対向側基
板１８の製造手順について説明する。ガラス基板上にＩ
ＴＯをスパッタにより膜厚約２００ｎｍに成膜し、その
後フォトリソグラフィ工程を施し、臭化水素酸によるエ
ッチング後にレジスト剥離を行い、ストライプ状に電極
をパターニングする。

【００３２】以上の工程で作製した素子側基板１１と対
向側基板１８との素子や電極が形成されている側の夫々
の表面に配向膜を塗布後配向処理し、２枚の基板１１、
１８を配向膜１９が内側になるように貼り合わせる。そ
して、２枚の基板１１、１８を貼り合わせることにより
形成された液晶層領域（図示せず）に基板側面部に設け
られた液晶注入口（図示せず）からホワイトテーラ型ゲ
ストホスト液晶２０を注入し、該注入口を封止すること
により、図６に示す液晶表示装置が完成する。

【００３３】また、上記第１の実施例においては反射型
液晶表示装置の製造方法について説明したが、第２の実
施例のような製造方法により、透過型液晶表示装置を製
造することができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明の非線形素子は上記のような製造
方法であるから、請求項１記載の発明は、基板上に配線
された走査電極の一部或いは走査電極に接している導電
性薄膜である第１の電極上に絶縁膜を成膜し、該絶縁膜
にコンタクトホールを形成し、該コンタクトホールを介
して上記非線形抵抗層及び第２の電極層を連続成膜して
同時に所定形状にパターニングすることにより、非線形
抵抗層及び第２の電極層を真空を保ったまま連続的に成
膜しているので、非線形抵抗層界面の酸化やハイドロカ
ーボン等の界面汚染の影響がなくなり、安定した素子特
性を得ることができる。

【００３５】また、コンタクトホールを介して非線形素
子を形成することにより、第１の電極のエッジ及び側面
から流れるリーク電流の心配がないため、信頼性の高い
素子を得ることができ、しかも、非線形抵抗層及び第２
の電極層を同時にパターニングすることにより、素子の
製造工程の簡略化を図ることができる。

【００３６】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
の効果に加えて、上記非線形抵抗層が硫化亜鉛を主成分
として形成されることにより、非線形抵抗層が酸でエッ
チングが可能であるため、量産効率の優れたウエットエ
ッチング工程において、非線形抵抗層及び第２の電極層
を同時に所定形状に容易にパターニングすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｄ）は図２に示すＡ−Ａ断面の非線
形素子の製造工程図である。

【図２】本発明の非線形素子の製造方法の第１の実施例
を示す素子側基板の要部平面図である。

【図３】本発明の第１の実施例を示す反射型液晶表示装
置の透過斜視図である。

【図４】（ａ）〜（ｄ）は図５に示すＢ−Ｂ断面の素子
側基板の製造工程図である。

【図５】本発明の非線形素子の製造方法の第２の実施例
を示す素子側基板の要部平面図である。

【図６】本発明の第２の実施例を示す透過型液晶表示装
置の透過斜視図である。

【符号の説明】

２、１２ ガラス基板 ３、１３ 第１の電極 ４、１４ 絶縁膜 ５、１５ コンタクトホール ６ａ、６、１６ａ、１６ 非線形抵抗層 ７ａ、７ 第２電極金属層 １７ａ、１７ ＩＴＯ １０、２０ ホワイトテーラ型ゲストホスト液晶

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坪田 耕次郎 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に配線された走査電極の一部或い
   は走査電極に接している導電性薄膜である第１の電極上
   に絶縁膜を成膜し、該絶縁膜にコンタクトホールを形成
   し、該コンタクトホールを介して上記第１の電極上に非
   線形抵抗層及び第２の電極層を連続成膜し、該非線形抵
   抗層及び第２の電極層を同時に所定形状にパターニング
   することを特徴とする非線形素子の製造方法。
2. 【請求項２】 上記非線形抵抗層が硫化亜鉛を主成分と
   して形成されることを特徴とする請求項１記載の非線形
   素子の製造方法。