JPH0836194A - 非線形抵抗素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 歩留まりが高く、安価で表示品質の高い大型
液晶表示装置を提供する。 【構成】 本発明はＭＩＭ非線形抵抗素子に関わり、陽
極酸化が可能で、陽極酸化膜はタンタル或いはタンタル
を成分に持つ金属の陽極酸化膜の誘電率より低く、且つ
タンタル或いはタンタルを成分に持つ金属のエッチング
に対して選択比を持つアルミニウムを成分に持つ金属
と、タンタル或いはタンタルを成分に持つ金属を順次積
層した積層構造を持つ第１導電層において、パターニン
グ後に側面に厚い陽極酸化膜を形成し、更に再びタンタ
ル或いはタンタルを成分に持つ金属の上面に薄い陽極酸
化膜を形成する、また或いはパターニング後に第１導電
層全体に充分な厚さの陽極酸化膜を形成し、その後垂直
方向に陽極酸化膜をエッチングしタンタルを成分に持つ
金属の上面が露出したところで再び陽極酸化を施して上
面部分のみが素子として動作する構造をとる事により、
低抵抗配線と高性能ＭＩＭ非線形抵抗素子とを同時に、
また簡便に実現する事を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アクティブマトリック
ス型液晶表示装置に於いて、液晶のスイッチングに用い
られる第１導電層−絶縁体−第２導電層（ＭＩＭと記
す）構造を有する非線形抵抗素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＭＩＭ非線形抵抗素子の一例を図
１を用いて説明する（特開平３−４６３８１）。

【０００３】図１（ａ）はＭＩＭ非線形抵抗素子を用い
た液晶表示装置の走査線、素子及び画素電極部分の斜視
図である。また図１（ｂ）は図１（ａ）の１点鎖線Ａ−
Ａ’に於ける構造断面図である。石英、或いは硝子等の
絶縁基板１０１上にＭＩＭ非線形抵抗素子が形成されて
いる。下部電極は２５０Å程度のタンタル或いはタンタ
ルを成分に持つ金属１０２と２０００Å程度のアルミニ
ウム、タングステン、モリブデン等の金属１０３の２層
から成り、両金属層共に陽極酸化が施されており、タン
タル或いはタンタルを成分に持つ金属の上面及び側面は
陽極酸化膜１０４によって被覆されており、また下層の
金属の側面は陽極酸化膜１０５によって被覆されてい
る。タンタルを成分に持つ金属の陽極酸化膜１０４の厚
みは５００Å程度である。このような第１導電層に交差
するように第２導電層１０６が設けられており、この交
差した部分がＭＩＭ非線形抵抗素子を形成する。また第
２導電層１０６に接続するように画素電極１０７が設け
られている。

【０００４】大型のＬＣＤを実現しようとする場合、配
線抵抗が高いと信号の遅延によるクロストークが大きく
なり、著しく表示品質を落としてしまう。タンタルの比
抵抗は１８０μΩ・ｃｍと高いため、配線抵抗を下げる
には膜厚を厚くする、もしくは配線を太くするしかな
い。そこで、ここでは低抵抗金属とタンタルとの２層配
線により、従来のタンタル１層の場合の１０〜２０％に
配線抵抗を下げている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の技
術では、配線抵抗を下げる事は出来るものの、素子特性
はタンタルの陽極酸化膜ではなく、モリブデン、タング
ステン、或いはアルミニウムの陽極酸化膜に律束されて
しまっていた。モリブデン、タングステンの陽極酸化膜
は漏洩電流が大きく、またアルミニウムの陽極酸化膜は
正負の動作領域に於いて極性差が大きい。また従来のＭ
ＩＭ非線形抵抗素子は、電流異方性がある。ここで述べ
る電流異方性とは、第１金属層に於いて、基板に対して
垂直方向と水平方向の電流の流れ方に差がある事を指
し、図２はそれを示すものである。ここで素子面積Ｓと
は、図２（ａ）に示す第１導電層の陽極酸化膜と第２導
電層が交差する斜線部分の面積であり、テーパー部も含
まれる。図２（ｂ）は、第１金属層の側面の部分は電流
が流れ難い事を示している。このような素子を微細化し
た場合、顕著に電流値の低下、つまり素子が高抵抗とな
ってしまう。即ち、同じ電流値を得る為にはより大きな
電圧を加えなければならず、従って消費電力の増大を招
いてしまう。

【０００６】以上のように正負の極性差が小さく、素子
を微細化した際に低抵抗のＭＩＭ非線形抵抗素子を形成
する事、及び配線の低抵抗化をなるべく短い工程で同時
に実現することは困難であった。

【０００７】本発明は、このような事情を鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは上述の課題を同時に
解決しクロストークの無い高画質の液晶表示装置を簡便
に得ることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では、陽極酸化が
可能で、且つタンタル或いはタンタルを成分に持つ金属
のエッチングに対して選択比を持つアルミニウムを成分
に持つ金属、及びタンタル成分に持つ金属を順次積層
し、パターニング後にタンタルを成分に持つ金属の上面
と、側面の陽極酸化膜厚を制御し、側面に厚い陽極酸化
膜を、上面に薄い陽極酸化膜を形成することにより、低
抵抗配線と高性能ＭＩＭ非線形抵抗素子とを同時に実現
する。

【０００９】即ち、本発明は、 絶縁物質上に形成され
る第１導電層−絶縁体−第２導電層、或いは第１導電層
−絶縁体−透明導電体の構造を持つ非線形抵抗素子を行
或いは列毎に配線電極によって接続した素子基板上の、
該第１導電層がアルミニウムを成分に持つ金属及びタン
タルを成分に持つ金属を順次積層した構造を有し、且つ
該配線電極は該第１導電層と同じ構造を有する非線形抵
抗素子に於いて、該積層金属の内タンタルを成分に持つ
金属を覆う絶縁体の膜厚は、上面部分よりも側面部分が
厚いことを事を特徴とする。

【００１０】また、絶縁物質上に形成される第１導電層
−絶縁体−第２導電層、或いは第１導電層−絶縁体−透
明導電体の構造を持つ非線形抵抗素子を行或いは列毎に
配線電極によって接続した素子基板上の、該第１導電層
がアルミニウムを成分に持つ金属及びタンタルを成分に
持つ金属を順次積層した構造を有し、且つ該配線電極は
該第１導電層と同じ構造を有する非線形抵抗素子に於い
て、タンタルを成分に持つ金属のテーパー角が６０゜以
内である事を特徴とする。

【００１１】また、絶縁物質上に形成される第１導電層
−絶縁体−第２導電層、或いは第１導電層−絶縁体−透
明導電体の構造を持つ非線形抵抗素子を行或いは列毎に
配線電極によって接続した素子基板上の、該第１導電層
がアルミニウムを成分に持つ金属及びタンタルを成分に
持つ金属を順次積層した構造を有し、且つ該配線電極は
該第１導電層と同じ構造を有する非線形抵抗素子に於い
て、該積層金属の内タンタルを成分に持つ金属を覆う絶
縁体の膜厚は、上面部分よりも側面部分が厚く、且つタ
ンタルを成分に持つ金属のテーパー角が６０゜以内であ
る事を特徴とする。

【００１２】更にまた、絶縁基板上に形成される第１導
電層−絶縁体−第２導電層、或いは第１導電層−絶縁体
−透明導電体の構造を持つ非線形抵抗素子の製造方法に
於いて、少なくとも、（１）アルミニウムを成分に持つ
金属、及びタンタルを成分に持つ金属を順次積層した構
造を有する第１導電層の側面を陽極酸化する工程と、
（２）該第１金属のタンタルを成分に持つ金属の上面
を、側面を陽極酸化した電圧よりも低い電圧で陽極酸化
膜する工程とを含むことを特徴とする。

【００１３】また絶縁基板上に形成される第１導電層−
絶縁体−第２導電層、或いは第１導電層−絶縁体−透明
導電体の構造を持つ非線形抵抗素子の製造方法に於い
て、少なくとも（１）アルミニウムを成分に持つ金属、
及びタンタルを成分に持つ金属を順次積層する工程と、
（２）陽極酸化電圧よりも高い絶縁破壊電圧を有するマ
スク材を、タンタルを成分に持つ金属の上層に堆積させ
る工程と、（３）該マスク材をパターニングする工程
と、（４）該マスク材により下層のアルミニウムを成分
に持つ金属とタンタルを成分に持つ金属をパターニング
する工程と、（５）該マスク材によって被覆されていな
い該第１導電層の側面部分を陽極酸化する工程と（６）
該マスク材を剥離した後、側面を陽極酸化した電圧より
も低い電圧で、タンタルを成分に持つ金属の上面を再度
陽極酸化する工程とを含む事を特徴とする。

【００１４】そしてまた、少なくとも（１）アルミニウ
ムを成分に持つ金属、及びタンタルを成分に持つ金属を
順次積層する工程と、（２）陽極酸化電圧よりも高い絶
縁破壊電圧を有するマスク材を、タンタルを成分に持つ
金属の上層に堆積させる工程と、（３）該マスク材をパ
ターニングする工程と、（４）該マスク材により下層の
アルミニウムを成分に持つ金属とタンタルを成分に持つ
金属をパターニングする工程と、（５）該マスク材によ
って被覆されていない該第１導電層の側面部分を陽極酸
化する工程と（６）該マスク材を剥離した後、側面を陽
極酸化した電圧よりも低い電圧で、タンタルを成分に持
つ金属の上面を再度陽極酸化する工程とを含む、絶縁基
板上に形成される第１導電層−絶縁体−第２導電層、或
いは第１導電層−絶縁体−透明導電体の構造を持つ非線
形抵抗素子の製造方法に於いて、該マスク材はポリイミ
ドである事を特徴とする。

【００１５】更にまた、絶縁基板上に形成される第１導
電層−絶縁体−第２導電層、或いは第１導電層−絶縁体
−透明導電体の構造を持つ非線形抵抗素子の製造方法に
於いて、少なくとも、（１）アルミニウムを成分に持つ
金属、及びタンタルを成分に持つ金属を順次積層する工
程と、（２）タンタルを成分に持つ金属をテーパー角０
〜６０゜の範囲でエッチングする工程と、（３）アルミ
ニウムを成分に持つ金属をエッチングする工程と、
（４）アルミニウムを成分に持つ金属とタンタルを成分
に持つ金属から成る第１導電層の上面及び側面を陽極酸
化する工程と、（５）第１導電層の上面の部分の陽極酸
化膜をエッチングする工程と、（６）再度第１導電層を
陽極酸化する工程とを含む事を特徴とする。

【００１６】

【実施例】

（実施例１）以下実施例に基づいて本発明を詳しく説明
する。

【００１７】図３（ａ）は本発明によるＭＩＭ非線形抵
抗素子を用いた液晶表示装置の走査線から素子及び画素
電極部分にかけての斜視図である。このように素子部及
び素子を接続する配線部は同じ構造を有している。その
ため従来のように素子と配線を１枚のマスクで出来、工
程が簡便である。

【００１８】また図３（ｂ）は、図３（ａ）の１点鎖線
Ｂ−Ｂ’に於ける構造断面図である。素子基板３０１上
にアルミニウム、或いはアルミニウムを成分に持つ金属
３０３と、その上層にはタンタル、或いはタンタルを成
分に持つ金属３０２が積層されている。タンタル、或い
はタンタルを成分に持つ金属は、上面及び側面が陽極酸
化膜によって覆われている。上面の陽極酸化膜３０４の
膜厚と、側面の陽極酸化膜３０５の膜厚は、それぞれ４
５０〜６００Å、１０００Å程度であり、側面の陽極酸
化膜３０５の方が厚くなっている。下層金属層は側面の
み８００Å程度の陽極酸化膜３０６によって覆われてい
る。また、このような積層構造を持つ下部電極と交差す
るように１５００Å程度の膜厚のＣｒより成る上部電極
３０７が設けられており、この交差した部分がＭＩＭ非
線形抵抗素子を形成する。ここで上部電極はＣｒに限定
されることなく、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ等の金属、或いはＩ
ＴＯ、酸化スズ等の透明導電膜を用いても良い。この
時、形成されたＭＩＭ素子はアルミニウム−酸化アルミ
ニウム−Ｃｒとタンタル−酸化タンタル−Ｃｒの並列接
続されたもの或いは、アルミニウム−酸化アルミニウム
−ＩＴＯとタンタル−酸化タンタル−ＩＴＯの並列接続
されたものであり、それぞれの電圧−電流特性は図４
（ａ）、（ｂ）のようになっているので、結果的には図
４（ｃ）の特性が得られることになる。このような電流
電圧特性にすることにより、駆動電圧範囲内に於いては
正負で電流の流れ方がほぼ対称になるため、残像やフリ
ッカが低減できる。またこのＭＩＭ素子の素子面積Ｓと
電流密度Ｊとの関係を図５に示す。ここで素子面積と
は、図５（ａ）に示す第１導電層の陽極酸化膜と第２導
電層が交差する部分の面積であり、テーパー部も含まれ
る。これによると図５（ｂ）のように、素子面積を小さ
くした場合、従来の構造のＭＩＭ素子では破線のように
電流密度が低下する傾向にあったものが、本発明の構造
をとることにより実線で表したほぼ一定の値の電流密度
が実現できる。

【００１９】ここでこの構造を採った時の配線抵抗を考
えてみる。例えば図６（ａ）の様なレイアウトの液晶表
示装置の場合、配線幅Ｌｅ１０μｍ、膜厚２５００Å、
走査線の配線長は対角２３ｃｍ（９．４型）の場合約２
８ｃｍであるから、従来技術の様にタンタル２５００Å
だけでは約２１０ｋΩである。一方図６（ｂ）は本発明
の構造を有する（ａ）の素子部Ａ−Ａ’の断面図である
が、このように本発明ではタンタルの膜厚Ｔｔ１５００
Å、アルミニウムの膜厚Ｔａ１０００Åの２層では約
８．４ｋΩと約１／２５となる。これにより配線抵抗に
よる信号の遅延を小さくすることが出来るため、クロス
トークが視認出来ないレベルにまで低減可能である。

【００２０】また２端子素子の場合、２端子素子と液晶
が直列に接続されている。そのため、画素電極にかかる
電圧は素子容量と画素容量との容量比によって決まる。
従って画素電極により高い電圧がかかるようにするため
には、素子容量を小さくすれば良い。図６（ｂ）の素子
を考えた場合、タンタルを成分に持つ金属の陽極酸化膜
の膜厚は、上面部分Ｔｔｏ５６０Åは従来のＭＩＭ比線
形抵抗素子と同じであるが、側面部分の膜厚Ｔｏ１００
０Åは従来例より厚くなっており、更に下層のアルミニ
ウムを成分に持つ金属の陽極酸化膜Ｔａｏ８００Åも従
来例より厚くなっている。液晶の比誘電率は５〜８であ
り異方性があるが、それぞれの場合について、従来例と
実施例の場合で容量比を比較してみる。ここで画素電極
はＬｐ２７５μｍ、Ｗｐ９５μｍである。これにより容
量比は図６（ｃ）のようになる。このように本実施例の
場合、従来よりも１０％ほど高くなっているのが分か
る。

【００２１】従って、本願発明の構造をとることによ
り、高画質な液晶表示装置を実現できる。

【００２２】このようなＭＩＭ素子は図７に示す製造工
程の一例により実現できる。

【００２３】図７（ａ）のように、まずガラス基板７０
１上にスパッタリング法によりアルゴン雰囲気中でアル
ミニウムを成分に持つ金属７０３を５００〜４０００Å
程度、またタンタルを成分に持つ金属７０２を５００〜
２０００Å程度連続成膜する。ここに通常のフォトリソ
グラフィー技術によってレジストパターン７０４を形成
し、ドライエッチング法を用いてタンタルを成分に持つ
金属７０３をテーパー状にパターニングする。この後、
ウエットエッチングにより下層のアルミニウムを成分に
持つ金属７０３をパターニングし、積層構造を持つ第１
導電層、及び配線とする。次に図７（ｂ）のように、こ
こで第１回目の陽極酸化を施す。アルミニウムを成分に
持つ金属等の下層金属層の陽極酸化膜７０６がポーラス
とならないような、酒石酸アンモニウム等の化成液を選
択し、化成電圧は少なくとも３０Ｖより大きいところ、
４０〜１００Ｖ、好ましくは６０Ｖに設定する。この第
１回目の陽極酸化を施し、第１導電層の側面を陽極酸化
膜７０５、及び７０６によって被覆した後、レジストを
剥離し、更に図７（ｃ）のように第１回目の陽極酸化よ
りも小さい電圧２０〜４０Ｖ、好ましくは３０Ｖ程度で
第２回目の陽極酸化によりタンタル７０３の上面を陽極
酸化膜７０７により被覆する。このようにして形成され
た第１導電層に交差するように第２導電層７０８を形成
し、ＭＩＭ非線形素子とする。この構造により素子特性
は動作範囲内に於いて殆ど上面の部分のタンタル−酸化
タンタルの寄与とする事が出来る。第２導電層７０８に
重なるように画素電極７０９を形成し工程を終える（図
７（ｄ））。

【００２４】（実施例２）またこのようなＭＩＭ素子は
図８に示す製造工程の一例により実現できる。

【００２５】図８（ａ）のように、まずガラス基板８０
１上にスパッタリング法によりアルゴン雰囲気中でアル
ミニウムを成分に持つ金属８０３を５００〜４０００Å
程度、またタンタルを成分に持つ金属８０２を１０００
〜２０００Å程度連続成膜する。更に、ポリイミド（以
降ＰＩと略す）等のマスク材８０４を１〜１０μｍ程度
堆積させる。ここに通常のフォトリソグラフィー技術に
よってレジストパターン８０５を形成し、まずＰＩ膜を
パターニングする。続けてタンタルを成分に持つ金属８
０３をテーパー状にパターニングする。またこの時用い
るＰＩが感光性のものであるならば、ＰＩ膜パターンを
形成後、このパターンをマスクにタンタルを成分に持つ
金属８０２をパターニングすれば良い。この後、ウエッ
トエッチング法或いはドライエッチング法を用いて下層
のアルミニウムを成分に持つ金属８０３をパターニング
し、積層構造を持つ第１導電層、及び配線とする。ここ
で図８（ｂ）のように、第１回目の陽極酸化を施す。ア
ルミニウムを成分に持つ金属等の下層金属層の陽極酸化
膜８０７がポーラスとならないような、酒石酸アンモニ
ウム等の化成液を選択し、化成電圧は少なくとも３０Ｖ
より大きいところ、４０〜１００Ｖ、好ましくは６０Ｖ
に設定する。この第１回目の陽極酸化を施し、第１導電
層の側面を陽極酸化膜８０６、及び８０７によって被覆
した後、レジスト及びマスク材のＰＩ、或いはＰＩを剥
離し、更に図８（ｃ）のように第１回目の陽極酸化より
も小さい電圧２０〜４０Ｖ、好ましくは３０Ｖで第２回
目の陽極酸化をタンタルの上面に施し、側面よりも薄い
酸化膜８０８を形成する。このようにして形成された第
１導電層に交差するように第２導電層８０９を形成し、
ＭＩＭ非線形素子とする（図８（ｃ））。この構造によ
り素子特性は動作範囲内に於いて殆ど上面の部分のタン
タル−酸化タンタルの寄与とする事が出来る。第２導電
層８０９に重なるように画素電極８１０を形成し工程を
終える。

【００２６】この工程のようにマスク材を用いることに
よって、陽極酸化時のレジストの剥がれなどの不良を実
施例１の場合よりも著しく減少させる事が可能となる。
またこの工程により形成された配線、及び素子は、実施
例１の場合と同様に、配線は低抵抗で、更に素子容量が
従来よりも小さくなる。また素子を流れる電流の電流密
度は、素子面積に依らずほぼ一定になり、微細化にも対
応し得る低抵抗素子が形成できる。

【００２７】従って本発明の構造をとることによって、
クロストークの視認出来ない高画質の液晶表示装置が高
い歩留りで容易に実現できる。

【００２８】（実施例３）更にまたこのようなＭＩＭ素
子は図９に示す製造工程の一例により実現できる。

【００２９】まず図９の（ａ）のように、ガラス基板９
０１上にスパッタリング法によりアルゴン雰囲気中でア
ルミニウムを成分に持つ金属９０３を５００〜４０００
Å程度、またタンタルを成分に持つ金属９０２を５００
〜２０００Å程度連続成膜する。ここに通常のフォトリ
ソグラフィー技術によってレジストパターン９０４を形
成し、タンタルを成分に持つ金属とアルミニウムを成分
に持つ金属をエッチングする。タンタルを成分に持つ金
属、アルミニウムを成分に持つ金属は、ウエットエッチ
ング、ドライエッチングのエッチング法が選択可能であ
る。しかしここでは異方性エッチングが必要とされるた
め反応性イオンエッチング（以下ＲＩＥとする）を用い
た。このＲＩＥを用いて、ＣＦ４とＯ２の混合ガス或い
はＳＦ６とＯ２の混合ガスによりタンタルを成分に持つ
金属を０〜６０゜の角度、好ましくは０〜３０°の角度
（基板に対し垂直を０゜とする）でテーパーエッチす
る。続いてアルミニウムを成分に持つ金属をテーパーエ
ッチングする。このテーパーの角度は０°以上、好まし
くは上層のタンタルを成分に持つ金属のテーパーと同じ
もしくはそれより大きい角度が良い。次に図９（ｂ）の
ように、レジストを剥離した後、テーパーエッチングさ
れたこの多層構造を持つ第１導電層に第１回目の陽極酸
化を施す。この時化成液は、下層のアルミニウムを成分
に持つ金属の陽極酸化膜がポーラスとならない、例えば
酒石酸アンモニウム水溶液（０．０１〜０．５ｗｔ％）
等を用いて行う。電圧は５０Ｖ以上が好ましい。この第
１回目の陽極酸化を施した後、更に図９の（ｃ）のよう
に、全面をＲＩＥを用いて異方性モードで垂直方向にタ
ンタルを成分に持つ金属の陽極酸化膜のエッチングを行
う。こうする事により、タンタルを成分に持つ金属の陽
極酸化膜９０５のうち側面の陽極酸化膜９０７を残し、
上面部分の陽極酸化膜を取り去る事ができる。この時の
エッチングは、第２回目の陽極酸化によって形成される
陽極酸化膜厚のところで止めてもよいが、それ以下の膜
厚になるところまで行うのが好ましく、更にタンタルを
成分に持つ金属が露出するまで行うのが最も好ましい。
このエッチングによりタンタルを成分に持つ金属の上面
を露出させ、第２回目の陽極酸化を行うことによりタン
タルを成分に持つ金属の上面を陽極酸化膜９０８によっ
て被覆する。この時の化成液はクエン酸、或いは酒石酸
アンモニウム等の化成液を用い、陽極酸化電圧は所定の
電圧２０〜４０Ｖ、好ましくは３０Ｖで行う。以上のプ
ロセスにより、側面の陽極酸化膜９０７が厚く、上層の
タンタルを成分に持つ金属の上面の陽極酸化膜９０８が
薄いという第１電極が完成する。この後図９の（ｄ）の
ように、従来のプロセス通りこの電極の１部を覆うよう
に第２導電層９０９を形成し、更に第２導電層９０９に
接続されるように画素電極９１０を形成して工程を終え
る。

【００３０】この工程は上述の通り、第１導電層のパタ
ーニング後に第１回目の陽極酸化により全体を厚い陽極
酸化膜で被覆し、その後タンタルを成分に持つ金属の上
面の陽極酸化膜をエッチングし、更に第２回目の陽極酸
化を施す、というものである。ここでタンタルを成分に
持つ金属の上面及び側面に形成された陽極酸化膜を垂直
方向にエッチングすることから、タンタルを成分に持つ
金属のテーパー角が大きい場合には、厚くすべき側面の
陽極酸化膜が薄くなる、またはオーバーエッチングをし
過ぎると無くなってしまう場合も有り得る。従って第１
回目の陽極酸化電圧と第１導電層のタンタルを成分に持
つ金属のテーパー角にはある制限が生ずる。図１０に
は、このテーパー角と第１回目の陽極酸化電圧の関係を
示す。Ｘ軸にテーパー角を、Ｙ軸には陽極酸化電圧をと
ってある。ここではタンタルを成分に持つ金属が露出す
るまで陽極酸化膜をエッチングする場合に於いて、エッ
チング後、側壁部分に陽極酸化膜が８００Å残る場合、
１０００Å、また１２００Å残る場合のテーパー角と第
１回目の陽極酸化電圧の関係を示してある。３本のグラ
フａ、ｂ、ｃはａが８００Å残る場合、ｂは同じく１０
００Å残る場合、ｃは同じく１２００Å残る場合であ
る。ここではレンジをオーバーしているためプロットさ
れていないがテーパー角が６０゜の場合にグラフａは３
２２Ｖ程度、またｂは４０３Ｖ程度、ｃは４８３Ｖ程度
の電圧を通る事になり、タンタルを成分に持つ金属の陽
極酸化膜の耐圧の限界、或いは限界を超えた電圧を印加
しなければならないことになる。そのためテーパー角は
６０゜以内である事が必要である。

【００３１】Ｘ軸に平行な破線ｄ、ｅ、ｆは、ｄがタン
タルを成分に持つ金属１０００Åを全て陽極酸化する場
合の電圧を示しており、ｅは同じくタンタルを成分に持
つ金属１５００Åを全て陽極酸化する場合の電圧、また
ｆも同様にタンタルを成分に持つ金属２０００Åを全て
陽極酸化する場合の電圧を示す。

【００３２】タンタルを主成分とする金属の側壁に陽極
酸化膜を厚く残す場合には、これらのグラフａｂｃ以上
の電圧で第１回目の陽極酸化を行えば良い。しかしタン
タルを成分に持つ金属は第２回目の陽極酸化後でも残っ
ていなければならないので、第１回目の陽極酸化で全て
を酸化するわけには行かない。ここでタンタルを成分に
持つ金属の陽極酸化レートは約１８Å／Ｖであり、また
タンタルを成分に持つ金属の陽極酸化による膜厚変化
は、１単位が陽極酸化されると２．１倍程度の膜厚にな
る。以上の事から、タンタルを成分に持つ金属の膜厚を
２０００Åとし、第２回目の陽極酸化電圧を３０Ｖとす
ると、第１回目の陽極酸化膜をエッチングした後にタン
タルを成分に持つ金属は、少なくとも５４０Åの１／
２．１である２５７Å以上は残っていなければならな
い。更にエッチング等のマージンを十分にとるならば、
５００Å程度は残すのが好ましい。そこで第１回目の陽
極酸化は最大でも１５００Åを陽極酸化する程度に抑え
るのが良い。従って、初期のタンタルを成分に持つ金属
の膜厚を２０００Å、第２回目の陽極酸化電圧を３０Ｖ
としたとき、側壁に１０００Å以上の陽極酸化膜を残そ
うとすると、ｂの曲線以上でｅの直線以下が選択範囲と
して与えられる。ここで絶縁耐圧の良い陽極酸化膜を形
成するには定電流で陽極酸化する必要があるため、陽極
酸化電圧が高くなると、それに要する時間は必然的に長
くなる。よってスループットを高めるためには電圧は低
い方が好ましい。従って、最も好ましい値としては、テ
ーパー角０゜で第１回目の陽極酸化電圧は５４Ｖであ
る。

【００３３】この工程では、実施例１及び２の場合より
も工程数自体は増えるが、マスク材の密着性に依らず陽
極酸化電圧を設定できる等、工程全体としてみれば自由
度は大きくなる。またこの工程により形成された配線、
及び素子は、実施例１及び２の場合と同様に、低抵抗
で、素子容量が従来よりも小さくなる。また素子を流れ
る電流の電流密度は、素子面積に依らずほぼ一定にな
り、微細化にも対応し得る低抵抗素子が形成できる。

【００３４】従って本発明の構造をとることによって、
クロストークの視認出来ない高画質の液晶表示装置が実
現できる。

【００３５】

【発明の効果】本発明の非線形抵抗素子の構造をとるこ
とにより以下に述べる効果がある。

【００３６】１）請求項１の構造をとることにより配線
と素子を同時に形成する事が出来るため工程数が少なく
て済み、コスト低下ができる。また素子特性は動作範囲
内に於いて、殆ど上面のタンタル−酸化タンタルの寄与
分とする事ができるため、極性差の小さい低抵抗のＭＩ
Ｍ非線形抵抗素子を形成する事が出来ると共に、ＭＩＭ
非線形抵抗素子の素子容量を低減できる。更にアルミニ
ウムを成分に持つ金属とタンタルを成分に持つ金属の積
層構造とすることによりクロストークの視認出来ない表
示品質の高い液晶表示装置が実現できる。

【００３７】２）１）の効果に加えて、請求項２の構造
をとることにより、素子の微細化に有利になる。

【００３８】３）１）、２）の効果に加えて、請求項３
の構造をとることにより、陽極酸化電圧が低くてもタン
タルを成分に持つ金属の側壁には充分に厚い陽極酸化膜
を形成する事が出来るため、素子容量を充分に小さくす
る事が出来る。

【００３９】４）請求項４の製造工程により工程が簡便
である。従ってコスト低下ができる。

【００４０】５）請求項５の製造工程により、工程数は
請求項４の場合よりも増加するが、より確実にタンタル
を成分に持つ金属の側面と上面の陽極酸化の膜厚を制御
する事が出来る。

【００４１】６）請求項６の製造工程により、工程数は
請求項４の場合よりも増加するが、マスク材にポリイミ
ドを選択するため、タンタルを成分に持つ金属の側面と
上面の陽極酸化膜厚を確実に制御しながら、高い歩留り
で簡便に素子及び配線を形成する事が出来る。

【００４２】７）請求項７の製造工程により、第１回目
の陽極酸化の際にタンタルを成分に持つ金属の上面を保
護せずに済むため、請求項４乃至請求項６の場合よりも
更に確実に面と上面の陽極酸化膜の膜厚を制御する事が
できる。

【００４３】この他にも次に述べる効果がある。

【００４４】８）タンタルを成分に持つ金属を低抵抗化
のために厚く堆積する必要がないため、ターゲット寿命
が伸び、低コスト化が出来る。

【００４５】即ち、歩留りが高く安価で、クロストーク
の視認出来ない、表示品質が高い大型液晶表示装置を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の技術によるＭＩＭ非線形抵抗素子アレイ
の一画素の外観図及び断面図。

【図２】従来の技術によるＭＩＭ比線形抵抗素子に流れ
る電流の素子面積依存性を示す図。

【図３】本発明によるＭＩＭ非線形抵抗素子アレイの一
画素の外観図及び断面図。

【図４】本発明によるＭＩＭ非線形抵抗素子の電圧−電
流特性図。

【図５】本発明によるＭＩＭ非線形抵抗素子に流れる電
流の素子面積依存性を示す図。

【図６】本発明によるＭＩＭ非線形抵抗素子を用いた液
晶表示装置に於ける素子及び画素の一例を示す図。

【図７】本発明によるＭＩＭ非線形抵抗素子の製造工程
を示す断面図。

【図８】本発明によるＭＩＭ非線形抵抗素子の製造工程
を示す断面図。

【図９】本発明によるＭＩＭ非線形抵抗素子の製造工程
を示す断面図。

【図１０】本発明によるＭＩＭ非線形抵抗素子の製造工
程に於いてタンタルを成分に持つ金属のテーパー角と第
１回目の陽極酸化電圧の関係を示す図。

【符号の説明】

１０１、３０１、７０１、８０１、９０１・・・基板 １０２、３０２、７０２、８０２、９０２・・・タンタ
ル、或いはタンタルを成分に持つ金属 １０３、３０３、７０３、８０３、９０３・・・アルミ
ニウム、或いはアルミニウムを成分に持つ金属 １０４、９０５・・・タンタル、或いはタンタルを成分
に持つ金属の陽極酸化膜 ３０４、７０７、８０８、９０８・・・タンタル、或い
はタンタルを成分に持つ金属の上面の陽極酸化膜 ３０５、７０５、８０６、９０７・・・タンタル、或い
はタンタルを成分に持つ金属の側面の陽極酸化膜 １０５、３０６、７０６、８０７、９０６・・・アルミ
ニウム、或いはアルミニウムを成分に持つ金属層の陽極
酸化膜 ７０４、８０５、９０４・・・フォトレジスト ８０４・・・マスク材 １０６、３０７、７０８、８０９、９０９・・・第２導
電層 １０７、３０８、７０９、８１０、９１０・・・画素電
極

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁物質上に形成される第１導電層−絶
   縁体−第２導電層、或いは第１導電層−絶縁体−透明導
   電体の構造を持つ非線形抵抗素子を行或いは列毎に配線
   電極によって接続した素子基板上の、該第１導電層がア
   ルミニウムを成分に持つ金属及びタンタルを成分に持つ
   金属を順次積層した構造を有し、且つ該配線電極は該第
   １導電層と同じ構造を有する非線形抵抗素子に於いて、
   該積層金属の内タンタルを成分に持つ金属を覆う絶縁体
   の膜厚は、上面部分よりも側面部分が厚いことを事を特
   徴とする非線形抵抗素子。
2. 【請求項２】 絶縁物質上に形成される第１導電層−絶
   縁体−第２導電層、或いは第１導電層−絶縁体−透明導
   電体の構造を持つ非線形抵抗素子を行或いは列毎に配線
   電極によって接続した素子基板上の、該第１導電層がア
   ルミニウムを成分に持つ金属及びタンタルを成分に持つ
   金属を順次積層した構造を有し、且つ該配線電極は該第
   １導電層と同じ構造を有する非線形抵抗素子に於いて、
   タンタルを成分に持つ金属のテーパー角が６０゜以内で
   ある事を特徴とする非線形抵抗素子。
3. 【請求項３】 絶縁物質上に形成される第１導電層−絶
   縁体−第２導電層、或いは第１導電層−絶縁体−透明導
   電体の構造を持つ非線形抵抗素子を行或いは列毎に配線
   電極によって接続した素子基板上の、該第１導電層がア
   ルミニウムを成分に持つ金属及びタンタルを成分に持つ
   金属を順次積層した構造を有し、且つ該配線電極は該第
   １導電層と同じ構造を有する非線形抵抗素子に於いて、
   該積層金属の内タンタルを成分に持つ金属を覆う絶縁体
   の膜厚は、上面部分よりも側面部分が厚く、且つタンタ
   ルを成分に持つ金属のテーパー角が６０゜以内である事
   を特徴とする非線形抵抗素子。
4. 【請求項４】 絶縁基板上に形成される第１導電層−絶
   縁体−第２導電層、或いは第１導電層−絶縁体−透明導
   電体の構造を持つ非線形抵抗素子の製造方法に於いて、
   少なくとも、 （１）アルミニウムを成分に持つ金属、及びタンタルを
   成分に持つ金属を順次積層した構造を有する第１導電層
   の側面を陽極酸化する工程と、 （２）該第１金属のタンタルを成分に持つ金属の上面
   を、側面を陽極酸化した電圧よりも低い電圧で陽極酸化
   膜する工程とを含むことを特徴とする非線形抵抗素子の
   製造方法。
5. 【請求項５】 絶縁基板上に形成される第１導電層−絶
   縁体−第２導電層、或いは第１導電層−絶縁体−透明導
   電体の構造を持つ非線形抵抗素子の製造方法に於いて、
   少なくとも、 （１）アルミニウムを成分に持つ金属、及びタンタルを
   成分に持つ金属を順次積層する工程と、 （２）陽極酸化電圧よりも高い絶縁破壊電圧を有するマ
   スク材を、タンタルを成分に持つ金属の上層に堆積させ
   る工程と、 （３）該マスク材をパターニングする工程と、 （４）該マスク材により下層のアルミニウムを成分に持
   つ金属とタンタルを成分に持つ金属をパターニングする
   工程と、 （５）該マスク材によって被覆されていない該第１金属
   層の側面部分を陽極酸化する工程と、 （６）該マスク材を剥離した後、側面を陽極酸化した電
   圧よりも低い電圧で、タンタルを成分に持つ金属の上面
   を再度陽極酸化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. 【請求項６】 請求項５に記載の非線形抵抗素子の製造
   方法に於いて、マスク材はポリイミドであることを特徴
   とする非線形抵抗素子の製造方法。
7. 【請求項７】 絶縁基板上に形成される第１導電層−絶
   縁体−第２導電層、或いは第１導電層−絶縁体−透明導
   電体の構造を持つ非線形抵抗素子の製造方法に於いて、
   少なくとも、 （１）アルミニウムを成分に持つ金属、及びタンタルを
   成分に持つ金属を順次積層する工程と、 （２）タンタルを成分に持つ金属をテーパー角０〜６０
   ゜の範囲でエッチングする工程と、 （３）アルミニウムを成分に持つ金属をエッチングする
   工程と、 （４）アルミニウムを成分に持つ金属とタンタルを成分
   に持つ金属から成る第１導電層の上面及び側面を陽極酸
   化する工程と、 （５）第１導電層の上面の部分の陽極酸化膜をエッチン
   グする工程と、 （６）再度第１導電層を陽極酸化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。