KR0180930B1 - 액정표시장치 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
대향하는 두 기판과 상기 두 기판들간에 개재된 액정재료를 포함하고, 상기 두기판들중 하나는, 다른 기판에 대향하는 그의 일면상에, 매트릭스 상태로 배열된 복수의 화소전극 및 상기 복수의 화소전극에 각각 접속된 복수의 2단자 비선형소자를 갖는 액정표시장치가 기술된다. 이 액정표시장치는 스퍼터링 타겟으로 TaN 소결체를 사용하고 스퍼터링 가스로 Kr의 원자량과 적어도같은 원자량을 갖는 0족 원소의 불활성가스를 사용하는 스퍼터링에 의해 Ta를 퇴적하여 상기기판들중 하나의 표면에 각 2단자 비선형소자의 하부전극으로 사용되는 Ta 박막을 형성하는 공정; 상기 Ta 박막상에 절연층을 형성하는 공정; 및 상기 절연층상에 상기 2단자 비선형 소자의 상부전극으로 사용되는 금속박막을 형성하는 공정을 포함하는 방법에 의해 제조된다.
Description
제1도는 본 발명에 따른 MIM 소자를 포함하는 LCD 장치의 1화소 영역과 그 부근에 대한 평면도.
제2도는 제1도에 나타낸 LCD 장치의 하부 기판에 대한 A-A'선 단면도.
제3a도는 인-라인 스퍼터링의 개략 정면도.
제3b도는 회전 스퍼터링의 개략 평면도.
제4도는 제1도에 나타낸 LCD 장치의 단면도.
제5도는 Kr 가스가 스퍼터링 가스로 사용될 때 시험 번호와 관련하여 Ta 박막의 비저항을 나타낸 그래프.
제6도는 스퍼터링 가스로서 Kr 가스를 사용하여 제조된 Ta 박막의 비저항과 스퍼터링 가스로서 Ar 가스를 사용하여 제조된 Ta 박막의 비저항을 스퍼터링 가스의 유량과의 함수로 나타낸 그래프.
제7도는 스퍼터링 가스로서 Kr 가스를 사용하여 제조된 MIM 소자의 전류-전압 특성과 스퍼터링 가스로서 Ar 가스를 사용하여 제조된 MIM 소자의 전류-전압 특성을 나타낸 그래프.
제8도는 스퍼터링 가스로서 Kr 가스를 사용하여 제조된 MIM 소자의 전기 도전성 비선형성 및 입력전력밀도 사이의 관계를 나타낸 그래프.
제9도는 스퍼터링 타겟으로서 TaN 소결체를 사용하여 제조된 MIM 소자를 포함하는 LCD 장치의 콘트라스트비를 TaN 소결체에 함유된 질소비율과의 함수로 나타낸 그래프.
제10도는 스퍼터링 가스로서 Kr 가스를 사용하여 제조된 Ta 박막의 비저항을 스퍼터링 타겟으로서 TaN 소결체에 함유된 질소비율과의 함수로 나타낸 그래프.
제11도는 스퍼터링 가스로서 Ar 가스를 사용하는 제조된 Ta 박막의 비저항을 스퍼터링 타겟으로서 사용된 TaN 소결체에 함유된 질소비율과의 함수로 나타낸 그래프.
제12도는 스퍼터링 가스로서 Ar 가스를 사용할 때 시험 번호와 관련하여 Ta 박막의 비저항을 나타낸 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 하부 전극 2 : 절연층
3 : 상부 전극 4 : 화소 전극
5 : 기판 6 : MIM 소자
7 : 신호 전극선 10 : LCD 장치
20 : 스퍼터링 장치 21 : 스퍼터링 타겟
22 : 탱크 23 : 가스 유량조절 밸브
24 : 챔버 25 : 절연막
26 : 대향전극 28 : 액정층
29 : 광 투과 편광판 31 : 하부기판
32 : 상부기판
본 발명은 금속-절연체-금속 구조 (이하, MIM 소자라 함)로 이루어진 2단자 비선형 소자를 포함하는 액정표시장치(이하, LCD 장치 라 함), 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
최근, LCD 장치는 오디오-비주얼(AV) 및 사무 자동화(OA) 설비와 같은 여러분야에 사용된다. 패시브 매트릭스 LCD 장치는 비교적 저렴한 제품에 사용된다. 비교적 비싼 고급 제품에는 박막 트랜지스터(이하, TFT라함)와 같은 스위칭 소자를 포함한 액티브 매트릭스 LCD 장치가 사용된다.
TFTs를 이용한 액티브 매트릭스 LCD 장치는 음극선관을 능가하는 색재현성, 박형, 경량화 및 저소비전력과 같은 특징으로 인해 그 용도가 크게 확대되고 있다. 그러나, TFT를 제조하려면 6 내지 8단계 이상의 박막 제조와 포토리소그래피 공정이 필요하고, TFTs를 포함한 LCD 장치의 제조 원가를 상승시키게 된다.
스위칭 소자로서 2단자 비선형 소자를 사용하는 LCD 장치는 TFT를 사용한 LCD 장치보다 더 저렴한 비용으로 제조되고, 패시브 매트릭스 LCD 장치보다 화질이 더 좋다. 이러한 이유 때문에, 2단자 비선형 소자를 포함한 LCD 장치가 급속히 전개되고 있다.
2단자 비선형 소자로서는, 쇼트키 다이오드, 바리스터 및 MIM 소자가 알려져 있다. 최근, 더블 다이오드 플러스 리셋 소자(이하, D2R 소자라 함)와 유기 강체 박막을 포함하는 소자가 개발되어 왔다. 현재까지 MIM 소자와 D2R 소자만이 실제로 LCD 장치에 사용되어 왔다.
MIM 소자는 하부 전극, 상부 전극, 및 두 전극 사이에 놓여 있는 절연층을 포함한다. MIM 소자는, 이를테면 일본 특허공고 제61-32673호 및 동 제61-32674호와 미국 특허 제4,413,883호에 기재된 방법대로 제조된다. 상세히 설명하면, 하부 전극으로서 사용된 Ta(탄탈) 박막의 표면이 TaOx의 절연층을 형성하도록 양극화된다. 절연층상에는 상부 전극이 Ta, Cr(크롬), Ti(티탄), Al(알루미늄)등으로 이루어져 있다.
MIM 소자는 TFT에 비해 1/3 이하의 제조공정으로 제조될 수 있다. 이와같이 공정이 간단하기 때문에, LCD 장치에 사용된 2단자 비선형 소자는 주로 MIM 소자이다.
MIM 소자를 사용하는 LCD 장치는 하부 기판과 상부 또는 대향 기판을 포함한다. 하부 기판은 MIM 소자, 화소 전극과 그위에 전극선을 갖고 있고, 상부 기판은 ITO 필름과 같은 투명 도전막으로 이루어지고 하부 기판에 제공된 전극선과 직교 상태로 스트립 상으로 배열된 또다른 전극선을 갖고 있다. 상하 기판은 액정셀을 형성하도록 함께 조립된다.
액정 셀은 다음 방법으로 제조된다.
폴리이미드형 유기 종합체 물질로 된 배향막이 하부 기판의 표면과 상부 기판의 표면상에 형성되고 배향막을 러빙처리한다. 밀봉제를 상하 기판중 하나에 도포하고, 스페이서를 또다른 기판에 산포한다. 그 다음, 두 기판을 함께 조립한 다음, 가열가압하에 서로 고정시킨다. 액정 물질을 주입구를 통해 두 기판 사이에 주입한 후, 주입구를 밀봉한다. 이러한 방법으로 액정셀을 만든다.
잔상과 크로스토크를 일으키는 문제를 해결하기 위해 MIM 소자를 포함한 상기 LCD 장치에 대해 여러 변화와 또 다른 연구가 이루어지고 있다. MIM 소자의 전류-전압 특성을 나타내는 곡선이 전압의 포지티브 레벨과 네가티브 레벨에서 비대칭성이 크기 때문에 잔상이 발생한다. 크로스토크는 MIM 소자의 용량과 액정층의 용량에 의해 야기된다. 이러한 변화의 예로서는 하기에서 설명한다.
절연층은 하부 전극 표면의 양극 산화에 일반적으로 형성된다. 양극 산화는 일본 특허공고 제46-17267호에 기재된 바와같이 고수율과 고생산성으로 절연층을 형성하는 방법으로서 오랜동안 이용되어져 왔다. LCD 장치를 대형화하거나 영상을 고품위화하기 위해서, 이를테면 하부 전극과 전극선으로서 사용된 Ta 박막을 질소로 도핑함으로써 하부 전극과 전극선의 비저항을 감소시키는 시도를 하였다. 이러한 방법에 의해, Ta 박막의 비저항이 40 내지 10μΩ·㎝로 감소될 수 있다는 사실이 확인 되었다.
일본 특허공개 제62-205656호에서는 Ta를 Mo(몰리브덴)과 혼합함으로써 하부 전극과 전극선으로서 사용된 박막의 비저항을 감소시키는 방법에 대해 기재하고 있다. 이 방법에 의해 박막의 비저항을 40μΩ·㎝까지 감소시킬 수 있다고 기재하고 있다. 그러나, Ta를 Mo와 혼합하여 합금을 형성할 때, 박막중의 Mo는 하부 전극과 전극선의 양극 산화과정에서 용출된다. 그 결과 형성된 산화물 절연막은 Ta 만으로 된 박막의 양극 산화에 의해 얻어진 산화물 막과 같이 치밀해지지 않는다.
일본 특허 공개 제4-13861 및 5-47708호에서는 Ta를 질소로 도핑하고, 스퍼터링 가스로서 질소 가스와 혼합된 Kr(크립톤)가스를 사용하여 하부 전극과 전극선으로서 사용된 박막의 비저항을 감소시키는 방법에 대해서 기재하고 있다. 이 방법에서는 비저항을 40μΩ·㎝까지 감소할 수 있다고 기재하고 있다.
Ta 박막의 비저항이 너무 낮으면, Ta 박막 표면의 양극 산화에 의해 형성된 TaOx 막의 비저항은 상승된다. 그 결과, 전압의 포지티브 레벨과 네가티브 레벨에서 MIM 소자의 전류-전압 특성의 대칭성은 낮아진다. 본 발명자들은 Ta 박막의 비저항이 40μΩ·㎝이하 일 때 이러한 대칭성이 너무 낮아 LCD 장치의 표시 패널상에서의 잔상발생을 방지할 수 없다는 사실을 발견하였다. 따라서, MIM 소자의 하부 전극으로서 사용된 Ta 박막은 약 50μΩ·㎝의 비저항을 갖는 것이 바람직하다. 상기 3 공지 문헌에 기재된 방법에 의한 Ta 박막의 비저항은 40μΩ·㎝인데, 이는 바람직하지 않다.
일반적으로, Ar(아르곤) 가스나 Kr 가스와 같은 불활성 가스와 질소 가스의 혼합 가스를 사용하여 질소를 Ta 박막중에 도포한다. 이러한 방법을 일반적으로 리액티브 스퍼터링법이라 한다. 리액티브 스퍼터링법에서, 질소는 스퍼터링 동안 Ta와 반응하여 박막에 취입된다. 따라서, 질소가스는 스퍼터링챔버에 균일하게 흐르는 것이 중요하다. 본 발명자들은 Kr 가스에 대한 질소가스의 유량비가 약 5%를 초과할 때, Ta 박막으로 취입된 질소의 양은 불균일하다는 사실을 발견하였다. 이러한 문제는 본 스퍼터링 장치의 조작 기술에 의해서는 해결되지 않는다. 그러므로, Ta 박막의 비저항은 불균일하여 절연층의 두께와 질을 불균일하게 만든다. 그 결과, MIM 소자의 비선형성은 불균일하고 불안정하다.
하부 전극으로서 질소로 도핑된 Ta 박막을 갖는 MIM 소자에서, Ta 박막에 함유된 질소는 MIM 소자의 특성, 특히 온도 변화에 대한 비선형성의 안정성을 개선시키므로 열에 의한 변형을 방지하게 된다. 질소는 LCD 장치의 특성을 개선시키는 데, 특히 콘트라스트비의 온도 의존성을 경감시키는 데 효과적이다. 그러나, Ta 가 과량의 질소로 도핑될 때 Ta 박막에 함유된 질소의 양은 불균일해지므로 MIM 소자의 비선형성의 안정화를 감소시킨다.
Ta 박막에 함유된 질소량의 불균일성에 대한 공지의 해결책은 질소가스없이 스퍼터링 타겟으로서 TaN 소결체를 사용하는 것이다. 리액티브 스퍼터링법과는 달리 본 방법에서는 질소 가스를 사용하지 않기 때문에, Ta 박막중 질소의 양은 불균일해지는 경향이 있다.
Ta는 플라즈마 분위기에서 화학적으로 매우 활성이 높으므로 잔류 가스에 활성적으로 반응한다. 따라서, 고 진공 상태에서 스퍼터링에 의한 Ta 박막을 제조할 필요가 있다. 진공도는 Ta 박막이 형성되는 기판을 가열하기 위한 가열기의 가열상태에 의해 영향을 받는다. Ta 박막의 비저항은 타겟에 인가되는 전압, 타겟을 통해 흐르는 전류, 및 잔류 가스의 양에 의해 크게 영향을 받는다. Ta 박막의 비저항에 미치는 잔류 가스와 Ta 결정체 밀도와 크기의 영향이 박막 형성에 사용된 스퍼터링 장치의 상태에 따라 변화하기 때문에 상기 값은 Ta 박막의 비저항에 영향을 미치는 것으로 생각된다. 따라서, Ta 박막의 비저항은 가열기의 가열상태, 크라이오 펌프 상태 및 스퍼터링 가스 도입 상태와 같은 스퍼터링 장치의 상태에 의해 영향을 받는다.
TaN 소결체가 스퍼터링 타겟으로 사용될 때, Ar 가스는 스퍼터링 가스로서 일반적으로 사용된다. 현재까지 불만족스러울 정도로 불균일한 Ta 박막은 Ar 가스의 이용에 의해 얻어지지 않았다. 본 발명자들은 스퍼터링 가스로서 Ar 가스와 TaN 소결체를 사용함으로써 Ta 박막을 제조하고, 그 Ta 박막의 비저항을 측정하였다. 제12도는 20개의 기판상에 한 뱃치에서 연속적으로 형성된 Ta 박막의 비저항을 나타낸다. 수평축은 시험 번호를 나타낸다. 곡선1은 실험에서 형성된 Ta 박막의 제1 뱃치의 결과를 나타내고, 곡선J는 Ta 박막의 제10 뱃치의 결과를 나타낸다. 두 뱃치들은 하나의 동일 로트에 속한다. 동일 뱃치(각각의 제1 및 제10 뱃치에서)에서 일지라도, 비저항치는 시험에 따라 달라진다. 제1뱃치와 제10뱃치에서, 그 값은 서로 다른 방법에 따라 달라졌다. 이러한 결과로부터 알 수 있듯이, Ar 가스가 스퍼터링 가스로서 사용될 때, TaN 소결체가 사용된다 할지라도 스퍼터링 장치 상태의 영향으로 인해 특정레벨에서 비저항을 유지하기 어렵다.
본 발명의 한 양태에 의하면, 액정표시장치는 대향하는 두 기판: 상기 두 기판들간에 개재된 액정재료; 상기 두 기판들중 하나에 위치되고, 그 각각이, Ta로 형성되는 하부전극, 상기 하부전극의 일면을 양극산화하여 형성된 절연층 및 상기 절연층상에 위치된 금속박막으로 형성된 상부전극을 포함하는 복수의 2단자 비선형소자; 및 상기 복수의 2단자 비선형소자에 각각 접속된, 매트릭스상태로 배치된 복수의 화소전극;을 포함한다. 상기 하부전극의 비저항의 편차가 ±5%내이고, 그의 표준편차가 각 2단자 비선형소자에 있어서 최대 0.1이다.
본 발명의 1 실시예에 있어서, 상기 하부전극은, Ta에 질소를 함유하는 TaN 소결체를 사용하고 스퍼터링 가스로 Kr의 원자량과 적어도 같은 원자량을 갖는 0족 원소의 불활성가스를 사용하는 스퍼터링에 의해 형성된다.
본 발명의 1 실시예에 있어서, 상기 TaN 소결체는 3 내지 7몰%의 비율로 질소를 함유하고, 상기 스퍼터링가스는 30 내지 300 SCCM 의 유량을 갖는다.
본 발명의 1 실시예에 있어서, 상기 TaN 소결체는 5.0 내지 11.5 W/㎠의 입력 전력밀도로 공급된다.
본 발명의 1 실시예에 있어서, 상기 하부전극은 직선반송방식 스퍼터링 장치와 회전반송방식 스퍼터링 장치중 하나를 사용하여 복수의 하부전극의 연속형성의 일부로서 형성된다.
본 발명의 다른 양태에 의하면, 대향하는 두 기판과 상기 두 기판들간에 개재된 액정재료를 포함하고, 상기 두 기판들중 하나는, 다른 기판에 대항하는 그의 일면상에, 매트릭스상태로 배열된 복수의 화소전극 및 상기 복수의 화소전극에 각각 접속된 복수의 2단자 비선형소자를 갖는 액정표시장치의 제조방법은, 스퍼터링 타겟으로 TaN 소결체를 사용하고 스퍼터링 가스로 Kr의 원자량과 적어도 같은 원자량을 갖는 0족 원소의 불활성가스를 사용하는 스퍼터링에 의해 Ta를 퇴적하여 상기 기판들중 하나의 표면에 각 2단자 비선형소자의 하부전극으로 사용되는 Ta 박막을 형성하는 공정; 상기 Ta 박막상에 절연층을 형성하는 공정; 및 상기 절연층상에 상기 2단자 비선형소자의 상부전극으로 사용되는 금속박막을 형성하는 공정을 포함한다.
본 발명의 1 실시예에 있어서, 상기 질소는 3내지 7몰%의 비율로 TaN 소결체에 함유되고, 상기 스퍼터링가스는 30 내지 300 SCCM의 유량으로 도입된다.
본 발명의 1 실시예에 있어서, 5.0 내지 11.5 W/㎠의 입력전력밀도가 상기 TaN 소결체에 인가된다.
본 발명의 또 다른 양태에 의하면, 하부전극, 절연층 및 상부전극을 포함하는 2단자 비선형소자의 제조방법은, 하부전극으로 사용되는 Ta 박막을 형성하기 위해 스퍼터링 타겟으로 TaN 소결체를 사용하고 스퍼터링 가스로 Kr의 원자량과 적어도 같은 원자량을 갖는 0족 원소의 불활성가스를 사용하는 스퍼터링에 의해 Ta를 퇴적시키는 공정; 상기 절연층을 형성하기 위해 상기 Ta 박막의 일면을 양극산화시키는 공정; 및 상기 절연층상에 상부전극으로 사용되는 금속박막을 형성하는 공정을 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 의하면, 대향하는 두 기판과 상기 두 기판들간에 개재된 액정재료를 포함하고, 상기 두 기판들중 하나는, 다른 기판에 대향하는 그의 일면상에, 매트릭스상태로 배열된 복수의 화소전극 및 상기 복수의 화소전극에 각각 접속된 복수의 2단자 비선형소자를 갖는 액정표시장치는, 스퍼터링 타겟으로 TaN 소결체를 사용하고 스퍼터링 가스로 Kr의 원자량과 적어도 같은 원자량을 갖는 0족 원소의 불활성가스를 사용하는 스퍼터링에 의해 Ta를 퇴적하여 상기 기판들중 하나의 표면에 각 2단자 비선형소자의 하부전극으로 사용되는 Ta 박막을 형성하는 공정; 상기 Ta 박막상에 절연층을 형성하는 공정; 및 상기 절연층상에 상기 2단자 비선형 소자의 상부전극으로 사용되는 금속박막을 형성하는 공정을 포함하는 방법에 의해 제조된다.
본 발명에 의하면, MIM 소자의 하부전극은 스퍼터링 타겟으로 TaN 소결체를 사용하고 스퍼터링 가스로 Kr의 원자량과 같거나 높은 원자량을 갖는 0족 원소의 불활성 가스를 사용하는 스퍼터링에 의해 형성된다. 스퍼터링 타겟으로 TaN 소결체를 사용하기 때문에, 하부전극으로 사용되는 Ta 박막에 함유되는 질소량이 균일하다. Kr과 같거나 높은 원자량을 갖는 0족 원소는 Ar 보다 높은 이온에너지를 갖는다. 따라서, 이러한 원소의 가스는 높은 스퍼터링율을 갖기 때문에 높은 스퍼터링율로 스퍼터링될 수 있다. 이와 같은 높은 스퍼터링율로 인해, 박막형성에 대한 스퍼터링 장치의 상태의 영향이 경감되다. 그 결과, 스퍼터링가스와 같은 가스를 사용하여 형성된 Ta 박막은 매우 적은 배치 대 배치 편차로써 균일하다. 한 Ta막상의 면 대 면 편차도 매우 적다. 본 명세서에 있어서, 편차는 평균치에 대한 평균치로부터 각 측정치의 차이의 비율을 의미한다.
스퍼터링율도 스퍼터링 타겟에 인가되는 입력전력밀도를 증가시킴으로써 증대될 수 있다. 그러나, 본 발명자들은 이와 같은 입력 전력밀도의 증대가 Ta 박막의 비저항을 증가시키게 되는 것을 발견했다. Kr의 원자량과 같거나 높은 원자량을 갖는 0족 원소의 스퍼터링가스를 사용함으로써, 입력전력밀도를 증가시키기 않고 스퍼터링율이 증대될 수 있다.
2단자 비선형 소자가 LCD 장치의 스위칭소자로 사용될 경우, 스퍼터링 타겟으로 3 내지 7몰%의 비율로 질소를 함유하는 TaN 소결체를 사용함으로써 LCD 장치의 콘트라스트비가 향상될 수있다. 스퍼터링을 위해 30 내지 300 SCCM 의 유량으로 Kr 가스를 도입함으로써, 한 개의 동일한 액정셀중에서 Ta 박막의 비저항의 면 대 면 편차는 Ar 가스를 스퍼터링 가스로 사용하여 얻어지는 기판상의 Ta 박막의 편차 보다 낮은 레벨로 감소될 수 있다. 특히, 스퍼터링가스의 유량이 100 내지 200 SCCM 일 때, 스퍼터링 장치의 방전상태는 안정적이며, 그 가스류는 별로 교란되지 않는다. 따라서, Ta 박막의 비저항의 배치 대 배치 편차 및 면 대 면 편차가 적어 안정된 박막형성을 제공한다.
4 내지 5몰%의 비율로 질소를 함유하는 TaN 소결체를 사용함으로써, LCD 장치가 ON 될 때 야기되는 열에 의한 MIM 소자의 열화가 방지되고 잔상의 발생이 방지된다. 5.0 내지 11.5 W/㎠의 범위로 스퍼터링 타겟에 인가되는 입력전력밀도를 설정함으로써, 풀-프렌켈 전류로 표현되는 계수 1nα가-27.5 내지 -35 의 범위에 있어, 만족한 특성을 갖는 MIM 소자를 제공한다. 7.0 내지 10.0 W/㎠의 범위로 입력전력밀도를 제한함으로써, MIM 소자의 특성이 더욱 향상되어 LCD 장치의 콘트라스트비가 증대된다.
본 발명에 의한 방법에 의하면, Ta 박막은, 직선반송방식 스퍼터링 장치와 회전 반송방식 스터링 장치에서 연속 제조되었을 때에도 배치 대 배치 및 면내의 비저항이 공히 균일하다.
따라서, 상술한 본 발명은 균일하고 안정적인 비저항을 갖는 Ta 박막을 구비한 2단자형 비선형소자를 포함하고 이에 따라 온도변화에 대한 안정성을 갖고 화면상의 잔상을 방지하는 LCD 장치 및 이와 같은 LCD 장치의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제1도는 스위칭 소자로서 2단자 비선형 소자를 포함하는 LCD 장치(10)의 평면도이다. 상세하게는, 제1도는 이점쇄선(8)에 의해 포함된 하나의 화소 영역과 하부 기판(제4도에서 번호 31)의 부근을 나타낸다. 제2도는 제1도의 A-A'선을 따라 자른 하부 기판(31)의 단면도이다.
제1도 및 제2도에서 나타낸 바와 같이, 하부 기판(31)은 기판(5)를 포함한다. 기판(5)상에는 Ta 박막으로 모두 이루어진 신호 전극선(7)으로부터 분기된 하부 전극(1)과 신호 전극선(7)이 위치해 있다. 신호 전극선(7)과 하부 전극선(1)은 신호 전극선(7)과 하부 전극(1)의 양극산화에 의해 형성된 절연층(2)으로 덮혀 있다. 절연층(2)위에는 Ta, Cr, Ti, Al 등으로 이루어진 상부전극(3)이 위치해 있다. 하부 전극(1), 절연층(2) 및 상부 전극(3)은 MIM 소자(6)를 형성한다. MIM 소자(6)은 ITO 막과 같은 투명 도전막으로 이루어진 화소 전극(4)에 전기적으로 연결되어 있다.
하부 기판(31)은 다음 방법으로 제조된다.
기판(5)상에는, 기판 피복 절연막(제4도에서 번호25)은 3,000Å의 두께로 스퍼터링등에 의해 Ta2O5로 이루어진다. 기판 피복 절연막의 제조는 생략될 수 있을 지라도, 이러한 필름은 그 위에 형성되는 박막이나 액정 물질로 하여금 기판(5)에 의해 오염되지 않도록 하므로 그로부터 제조된 LCD 장치(10)의 특성을 더 좋게 한다. 본 실시예에서, 코닝사에 의해서 제조된 7059(제품번호)와 같은 BaO-Al2O3-B2O3-SiO2유리 판이 기판(5)로서 사용된다. MIM 소자를 제조하기 위해 상기 방법으로 처리된 표면을 갖는 판, 이를테면 수정, 고급 규산, 보로실리케이트, 소다 라임등으로 된 유리판; 표면처리된 플라스틱 판; 표면상에 절연막을 갖는 금속 판; 및 세라믹 판을 사용할 수 있다. 필요한 경우, 상기 판은 표면을 보호하거나 매끄럽게 하기 위해서 필름, 이를테면 Ta2O5, SiO2등으로 이루어진 절연 산화막으로 피복될 수 있다. 그 표면상에 보호막을 갖는 판도 또한 사용될 수 있다.
기판 피복 절연막이 도포된 기판(5)상에는 하부 전극(1) 신호전극선(7)으로 형성될 Ta 박막이 스퍼터링에 의해 형성된다. 제3A도는 본 실시예에서 사용된 인-라인 스퍼터링 장치(20)의 개략적인 전면도이다. 이 유형의 스퍼터링 장치에서, 기판(5)은 직선으로 이동된다. 제 3A도에 도시한 바와 같이, 스퍼터링 장치(20)는 스퍼터링 타겟(21), 스퍼터링 가스가 든 탱크(22), 가스 유량 조절밸브(23) 및 기판(5)이 화살표 a 방향으로 움직일 수 있는 챔버(24)를 포함한다.
스퍼터링은 하기 방식으로 실시된다.
기판(5)을 챔버(24)내로 배치하고 챔버(24)의 내부 압력을 흡수에 의해 1.0 x 10-14Pa 이하로 감소시킨다.
이어, 기판(5)을 140 내지 180℃ 범위의 일정 온도에서 가열하면서 Kr 가스를 100 내지 200 SCCM 의 일정 속도로 챔버(24)로 도입한다. 스퍼터링 타겟(21)으로는 4 내지 5몰%의 비율로 질소를 함유하는 TaN 소결체를 사용한다. 기판(5) 과 타겟(21) 사이의 거리는 50 내지 100㎜이고 또 기판(5)은 160 내지 460㎜/분의 속도로 이동된다.
이어, 3.0W/㎠ 이상의 입력전력밀도에서 예비 스퍼터링을 실시한다. 상기 입력 전력 밀도는 스퍼터링 장치(20)에서 타겟(21)으로 인가되는 전력이다. 이후, 입력전력밀도를 7.0W/㎠ 이상으로 설정하고 또 Kr 가스를 스퍼터링하여 Ta 박막을 형성한다.
바람직한 두께의 Ta 박막이 수득되면, 전력 공급을 중단한다. 그와 동시에 가스를 챔버(24)로 도입하는 것도 중단한다. 기판(5)을 소정 시간 동안 냉각시킨 다음 챔버(24)로부터 빼낸다. 이렇게 하여 Ta 박막이 기판(5) 상에 형성된다.
제3a도에 도시한 인-라인 스퍼터링 장치(20)대신, 제3B도에 도시한 회전식 스퍼터링 장치(20')도 사용할 수 있다. 이런 유형의 스퍼터링 장치에서는, 기판(5)을 화살표 b 방향으로 회전시킨다. 스퍼터링은 다음 조건하에서 실시된다: 7 x 10-2내지 10 x 10-1Pa 의 스퍼터링 압력, 5.0 W/㎠의 입력전력밀도, 240℃의 기판(5)의 가열온도, 5 내지 160 초/회전의 기판(5)의 회전속도 및 200㎜ 기판(5)과 타겟(21) 사이의 거리, 제3b도에서, 4개의 타겟(21)이 기판(5)이 회전하는 영역내에 위치하고 또 4개의 다른 타겟은 상기 영역 밖에 위치한다. 이와 다르게, 타겟은 모두 상기 영역 내부에만 또는 외부에만 위치할 수 있다. 타겟의 수는 임의로 정할 수 있다.
상기와 같이 형성된 Ta 박막은 포토리소그래피 처리에 의해 하부전극(1)과 신호 전극선(7)을 형성한다.
이후, 하부전극(1)의 표면 및 신호전극선(7)의 표면은 외부구동회로에 연결될 단자로 사용된 영역을 제외하고는, 타르타르산 암모늄의 1% 용액을 전해질로 사용하여 양극화된다. 이렇게 하여 절연층(2)이 형성된다. 본 실시예에서, 양극 산화는 하기 조건하에서 실시된다: 전해질의 온도 약 25℃, 전압 약 31V, 및 전류 10 내지 70mA, 생선한 TaOx 절연층(2)의 두껜느 600Å이다.
상술한 소자를 갖는 기판(5)의 전체 표면을 스퍼터링 등에 의해 금속 박막으로 예컨대 4,000Å두께로 피복한다. 이 금속 박막을 포토리소그래피 처리시켜 상부 전극(3)을 형성한다. 상부전극(3)은 일반적으로 Ta, Cr, Ti, Al등으로 형성된다. 본 실시예에서는 Ti 가 사용된다.
상술한 소자를 갖는 기판(5) 상에 ITO 막과 같은 투명 도전막을 형성시키고 패턴화시켜 화소전극(4)을 형성한다. 이렇게 하여 하부기판(31)의 형성을 완료한다.
제4도는 상부 기판(32) 및 하부기판(31)을 포함하는 LCD 장치(10)의 횡단면도를 도시한다. 상부기판(32)은 하기 방식으로 형성된다.
기판(5a) 상에 기판피복 절연막(25)를 형성한다. ITO 막과 같은 투명 도전막으로 형성된 대향 전극(26)을 하부 기판(31)상에 위치하는 신호전극선(7)과 수직하도록 스트립상으로 기판피복 절연막(25)상에 제공한다. 본 실시예에서, 대향전극(26)의 두께는 1,000Å이다. 킬러 필터층이 형성되면, 생성한 LCD 장치에서 칼러 표시를 할 수 있다.
하부 기판(31) 및 상부 기판(32)을 하기 방식으로 조립하여 액정셀을 형성한다.
신호 전극선(7)을 갖는 하부 기판(31)의 표면 및 대향전극(26)을 갖는 상부기판(32)의 표면상에 약 200℃의 온도에서 배향막(27)을 형성한다. 이어 배향막(27)을 러빙한다.
기판(31, 32)중의 하나에 밀봉재를 도포하고 스페이서를 다른 기판상에 산포시킨다. 기판 사이에 주입될 액정물질의 분자가 90° 비틀어지는 상대적 방향으로 배향막(27)이 대향되는 상태로 기판(31) 및 (32)를 접합시킨다. 이어 기판(31) 및 (32)을 열 및 압력에 의해 서로 고정시킨다. 이 공정에 적합한 온도는 약 150 내지 200°이다.
주입구를 통하여 2개 기판(31) 및 (32) 사이에 액정물질을 주입하여 액정층(28)을 형성하고, 또 주입구를 밀봉한다. 이렇게 하여 액정셀을 제조한다.
투과형 LCD 장치는 상술한 방식으로 수득한 액정셀을 2개의 광투과 편광판(29)사이에 배치하는 것에 의해 제조한다. 제4도에 도시한 LCD 장치(10)는 상술한 액정셀을 광투과 편광판(29) 및 Al 또는 Ag(은)으로 된 반사판이 설치된 다른 편광판(30) 사이에 배치하는 것에 의해 제조된 반사형 LCD 장치이다.
제5도는 2개 뱃치로 수득한 Ta 박막의 비저항을 나타내는 그래프이다. 한 개 뱃치에서, Ta 박막은 제3A도에 도시된 스퍼터링 장치(20)에서 연속적으로 20개 기판상에 형성된다. 수평축은 시험횟수를 나타낸다. 곡선 A 는 4.5몰%의 비율로 질소를 함유하는 한 개의 TaN 소결체가 스퍼터링 타겟으로 사용될 때 Ta 박막의 제1 뱃치의 결과를 나타낸다. Ta 박막의 평균 비저항은 60.9μΩ·㎝이다. 평균값에 대한 비저항의 편차는 ±4.5%이다. Ta 박막의 균일성은 충분하게 높다. 상술한 바와 같이, 편차는 본 명세서에서 평균치로부터 각 측정치의 차이를 의미한다.
곡선 B는 4.5몰%의 비율로 질소를 함유하는 2개의 TaN 소결체를 스퍼터링 타겟으로 사용할 때 Ta 박막의 제 10 뱃치의 결과를 나타낸다. Ta 박막의 평균 비저항은 63.3μΩ·㎝이다. 평균치에 대한 비저항의 편차는 ±4.6%이다. Ta 박막의 균일성은 제1 뱃치에서와 마찬가지로 충분히 높다.
Ar 가스를 스퍼터링 가스로 사용하는 연관기술과 비교하기 위해 제12도로 잠시 돌아간다. K 제5도 및 제12도에 도시한 값을 촐래하는 박막 형성 조건은 스퍼터링 가스의 유형을 제외하고는 동일하다. 제12도에서, 곡선 I는 제1뱃치에서 수득한 결과를 나타내고 또 곡선 J 는 제10뱃치에서 수득한 결과를 나타낸다. 양쪽 모두에서 4.5몰% 비율로 질소를 함유하는 한 개의 TaN 소결체를 스퍼터링 타겟으로 사용한다.
제1뱃치(곡선 I)에서, 평균 비저항은 94.2μΩ·㎝이고 평균치에 대한 비저항의 편차는 ±29.7%이다. 제10 뱃치(곡선 J)에서, 평균 비저항은 124.0μΩ·㎝이고 평균치에 대한 비저항의 편차는 ±13.9%이다. 각 비교로부터 알 수 있듯이, Ar 가스를 스퍼터링 가스로 사용할 때 Ta 박막의 비저항의 편차는 Kr 가스를 스퍼터링 가스로 사용한 경우의 결과에 비하여 훨씬 크다.
표 1은 본 실시예에서 제조된 한 개의 동일한 액정 셀에서 Ta 박막의 비저항치의 면 대 면 편차를 나타낸다. (a)는 Kr 가스를 사용한 경우에 수득한 결과를 나타내고, 또 (b)는 Ar 가스를 사용한 경우에 수득한 결과를 나타낸다. 양쪽 경우에서, 비저항은 기판상의 25개소에서 측정되며, 또 25개 값의 평균치에 대하여 각 편차를 계산한다. 스퍼터링 타겟으로는 양쪽 경우에 모두 4.5 몰% 비율로 질소를 함유하는 한 개의 TaN 소결체를 사용하였다. 기판의 크기는 320㎜ x 400㎜이고, 또 TaN 소결체의 크기는 127㎜ x 410㎜이다.
Kr 가스를 사용한 경우, 평균치에 대한 비저항의 편차는 -4.3%내지 +4.4%이고, 또 표준편차 σ는 0.024이다. Ar 가스를 사용한 경우, 평균치에 대한 비저항의 편차는 -35% 내지 +75%이고 또 표준편차 σ는 0.912이다. 이들 결과로부터, Kr 가스를 스퍼터링 가스로 사용하는 것은 평균치에 대한 편차를 ±5%(표준편차 σ=0.1 또는 그이하) 이내로 제한하는데 아주 효과적이다.
35.6㎝의 대각선을 갖는 14-크기 액정패널을 상술한 바와 동일한 방식으로 제조한다. 각 패널에서 평균치에 대한 비저항의 편차는 ±4.4% 이하이다. 대각선 길이가 11.9㎝인 4.7-크기 액정패널도 또한 상술한 바와 동일한 방식으로 제조한다. 각 패널에서 평균치에 대한 비저항의 편차는 ±4.2 이하이다. 양쪽 경우에서 표준편차 σ는 0.1 이하이므로 화질은 만족스럽다.
상술한 것으로부터 Kr 가스를 사용하여 제조된 Ta 박막의 균일성은 Ar 가스를 사용하여 제조된 Ta 박막의 균일성에 비하여 훨씬 우수하다.
본 발명의 발명자들은 한 개의 동일한 액정셀중에서 Ta 박막의 비저항의 면 대 면 편차가 스퍼터링 가스의 유량에 의해 영향을 받는다는 것을 확인하였다. 제6도는 가스 유량 함수로 비저항의 면 대 면 편차를 나타내는 그래프이다. 곡선 C는 Kr 가스를 사용한 경우에 수득한 결과를 나타내고 또 곡선 D는 Ar 가스를 사용한 경우에 수득한 결과를 나타낸다.
제6도로부터 알수 있듯이, 면 대 면 편차는 각 경우에서 가스 유량이 증가함에 따라서 증가되는 경향이 있다. 그러나, 곡선 C(Kr 가스)는 곡선 D(Ar 가스)에 비해 서서히 증가한다. Kr 가스를 사용하면 면 대 면 편차를 Ar 가스를 사용한 경우에 비하여 40 내지 95% 정도 줄일 수 있다. Kr 가스는 30 내지 300 SCCM의 유량으로 도입되는 것이 바람직하다. 유량이 30 SCCM 보다 낮으면, 방전이 일어나지 않으므로 스퍼터링이 불가능하다. 유량이 300 SCCM 보다 높으면, 한 개의 동일한 셀에서 비저항의 면 대 면 편차는 0.3 이상으로 되어 화질에 악영향을 미친다. 보다 바람직하게는 Kr 가스는 100 내지 200 SCCM 의 유량으로 도입된다. 이러한 범위내의 유량을 이용하면, 14- 크기 패널(대각선 길이:35.6㎝)과 같은 대형 패널에서도 화질이 만족스럽다. 가스 유동속도는 제3A도에 도시한 가스 유량조절밸브(23)에 의해 조정된다.
제7도는 LCD 장치에서 MIM 소자의 전류 대 전압 특성의 비선형성을 나타낸다. 곡선 E는 Kr 가스를 사용한 경우에 얻은 결과를 나타내고 또 곡선 F는 Ar 가스를 사용한 경우에 얻은 결과를 나타낸다.
MIM 소자에서, 하부 전극 및 상부 전극 사이에서 흐르는 전류는 하기 방정식 (1)로 표시되는 풀-프렌켈 전류에 따라서 표시된다:
방정식(1)에서, 계수 1nα는 MIM 소자의 전기 도전도를 나타낸다. α가 클수록, MIM 소자의 저항은 더 작아진다. 계수 β는 MIM 소자의 전류 대 전압 특성의 비선형성을 나타낸다. β가 클수록 MIM 소자의 한계 전압 부근에서 전압비 V/V는 더 커지고 따라서 이러한 MIM 소자를 포함하는 LCD 장치의 콘트라스트비는 더 높게된다.
제7도의 곡선 E 및 F를 기준하여, 계수 β 및 1nα는 풀-프렌켈 플로트(√V 대 1n(I/V)에 의해 수득한다. 곡선 E(Kr 가스)에서, β=3.1 및 1nα=-32.6이다. 곡선 F(Ar 가스)에서, β=3.1 이고 1nα = -27.9이다. 이들 결과로부터, Kr 가스를 사용하여 제조된 Ta 박막을 갖는 MIM 소자는 Ar 가스를 사용하여 제조된 Ta 박막을 갖는 MIM 소자에 비하여 전기 도전도 및 비선형성에서 동일 이상의 성질을 갖는다.
제8도는 Ta 박막의 제조에서 스퍼터링 타겟에 인가되는 입력전력밀도에 대한 MIM 소자의 풀-프렌켈 특성을 타나내는 그래프이다. 선 G는 비선형성 β를 나타내고, 선 H는 입력전력밀도에 대한 전기 도전도 1nα를 나타낸다.
제8도로부터 알 수 있듯이, MIM 소자의 전기 도전도 및 비선형성은 입력전력 밀도에 따라서 변화한다. 이것은 하기 이유로 인한 것으로 추정된다.: 입력전력밀도가 증가되어 스퍼터링율을 향상시키면, Ta 의 격자내 거리가 박막을 형성하는 동안 증가되므로 자유 전자가 이동하기 쉽게 되어 전류가 흐르기 쉽게된다. 다른 이유로는 입력전력밀도에서 증가는 Ta 로 도핑되는 질소의 양을 약간 저하시키므로 불순물의 양을 약간 저하시키게 되어 에너지 장벽이 저하되기 때문에 전기 도전도 및 비선형성에서 증가를 초래한다.
일반적으로, -27.5 내지 -35 의 1nα를 갖는 MIM 소자는 충분한 특성을 나타낸다. 제8도로부터, 5.0 내지 11.5 W/㎠의 입력전력밀도는 상기 범위의 1nα를 만족하므로 바람직하다. 입력전력 밀도가 5.0W/㎠보다 작으면, 1nα가 너무 작아 충전은 하지만 방전할 수 없게 된다. 따라서 정류작용이 충분해서 커패시터에서처럼 전류가 한 방향으로 흐르게 한다. 입력전력 밀도가 11.5W/㎠보다 크면, 스퍼터링 타겟에 인가되는 부담이 너무 커서 타겟을 쉽게 부서버린다. 보다 바람직하게는, 7.0 내지 10.0W/㎠의 입력전력밀도는 상응하는 1nα의 범위가 -28 내지 -32로 되기 때문에 바람직하고 이러한 범위는 MIM 소자가 충분히 만족스런 특성으로 되게 한다.
제9도는 스퍼터링 타겟으로 사용된 TaN 소결체 내에 함유된 질소의 비율에 대한 LCD 장치의 콘트라스트비를 나타내는 그래프이다.
제9도로부터 알 수 있듯이, 질소가 3 내지 7몰%의 비율로 함유되면 높은 콘트라스트비를 얻을 수 있다. 이 비가 3 몰%보다 작으면, 생성한 Ta 박막의 트성이 β-Ta 박막의 특성과 거의 유사하다. 따라서 Ta 박막의 특성은 셀 제조시 동안 사용되는 열에 의해 변화된다. 그 결과, 비선형성과 같은 MIM 소자의 특성이 악화된다. 상기 비율이 7몰%를 초과하면, 하부 전극과 절연막 사이의 계면에서 에너지 장벽이 너무 높아서 누출성으로 되어버려 MIM 소자의 특성을 악화시킨다.
제10도는 Kr 가스를 스퍼터링 가스로 사용하여 제조된 Ta 박막의 비저항 대 스퍼터링 타겟으로 사용된 TaN 소결체내에 함유된 질소의 비율의 관계를 나타내는 그래프이다. 질소의 비율이 0몰%, 3몰%, 4몰%, 4.5몰%, 5몰% 및 7몰%일 때 비저항을 측정한다.
LCD 장치가 점등될 때 유발되는 열에 의한 MIM 소자의 열화 및 잔상의 발생은 하부 전극으로 사용된 Ta 박막의 비저항을 40μΩ·㎝ 및 165μΩ·㎝사이(제10도에서 쇄선 c 및 d 사이)로 조절하는 것에 의해 방지될 수 있다. 보다 안정한 MIM 소자의 특성은 비저항을 40μΩ·㎝ 내지 60μΩ·㎝ 사이(제10도에서 파선 e 및 f 사이)로 조절하는 것에 의해 실현될 수 있다. 제10도로부터 이러한 비저항의 범위는 4내지 5몰%의 비율로 질소를 함유하는 TaN 소결체를 사용함으로써 안정하게 실현된다.
제11도는 Ar 가스를 스퍼터링 가스로 사용하여 제조한 Ta 박막의 비저항 대 스퍼터링 타겟으로 사용한 TaN 소결체에 함유된 질소의 비율의 관계를 나타내는 그래프이다. 질소의 비율이 0몰%, 3몰%, 5몰%, 및 7몰%일 때 비저항을 측정하였다. 제11도는 본 발명과 관련 기술 사이의 대조를 위해 나타낸다.
LCD 장치가 점등될 때 유발되는 열에 의해 MIM 소자의 열화 및 잔상의 발생은 하부 전극으로 사용된 Ta 박막의 비저항을 70μΩ·㎝ 내지 165μΩ·㎝사이(제11도에서 이점 쇄선으로 표시한 선 g 및 h 사이)로 조절하는 것에 의해 방지될 수 있다. 그러나 잔상의 발생을 방지하기 위해 가능한 최소의 비저항은 70μΩ·㎝이다. 이러한 높은 저항 때문에 개구비를 높이고 LCD 장치의 정밀도를 향상시키기 위해 신호전극선의 폭을 줄이면 신호전극선의 저항이 너무 높게되어 LCD 장치에 만족스런 성능을 제공할 수 없다.
상술한 것으로 볼 때, Kr 가스를 스퍼터링 가스로 사용하는 것은 Ar 가스를 사용하는 것에 비하여 보다 안정하고 균일한 Ta 박막 형성을 실현하고 또한 대형의 고정밀도 LCD 장치에서도 잔상의 발생을 방지할 수 있다. 따라서 Kr 가스의 사용은 만족스런 표시를 얻는데 바람직하다.
상술한 것으로부터 알수 있듯이, 본 발명에 따르면, MIM 소자의 하부 전극으로 사용된 Ta 박막의 비저항의 뱃치 대 뱃치 및 면 대 면 편차는 작게 한정될 수 있다. 따라서 안정하고 균일한 박막 형성이 실현된다.
Kr 가스의 스퍼터링 비율이 Ar 가스보다 크기 때문에, Kr 가스의 스퍼터링율은 Ar 가스보다 높다. 이 때문에, Kr 가스를 사용하면 스퍼터링 타겟에 주어지는 부담을 경감시킬 수 있으므로 제조 수율이 향상된다. 또한 생성한 박막에 대한 스퍼터링 장치의 막 형성 조건에 의한 영향은 충분히 적기 때문에 안정한 박막 형성을 가능하게 한다.
스퍼터링 타겟으로 사용된 TaN 소결체에 함유된 질소의 비율을 3 내지 7몰%로 유지하면서 Ta 박막을 형성하는 것에 의해, 열에 의한 MIM 소자의 열화와 잔상의 생성을 방지할 수있고 또 LCD 장치의 콘트라스트비도 증가될 수 있다. 또한 상기 비를 4내지 5몰%로 제한하는 것에 의해 하부전극으로 사용된 Ta 박막의 비저항을 40μΩ·㎝ 내지 60μΩ·㎝로 조절할 수 있다. 이러한 범위는 MIM 소자에 적합하다.
Kr 가스 유량을 30 내지 300 SCCM 범위로 유지하는 것에 의해, 한 개의 동일한 액정셀에서 비저항의 면 대 면 편차를 작게 제한할 수 있다. 또한 가스유량을 100 내지 200 SCCM 범위로 유지하는 것에 의해 스퍼터링 장치의 방전 상태를 안정화시킬 수 있으므로 챔버에서 가스 유동이 그다지 많이 방해받지 않는다. 그 결과, 비저항의 편차가 감소되므로 안정한 박막 형성이 실현된다.
스퍼터링 타겟으로 사용된 TaN 소결체에 인가되는 입력전력밀도응 5.0내지 11.5 W/㎠로 설정하는 것에 의해, 풀-프렌켈 전류에 의해 표현되는 계수 1nα는 -27.5 내지 -35이다. 이러한 1nα 범위이면 MIM 소자의 특성이 만족스럽다. 또한 입력전력밀도를 7.0 내지 10.0W㎠ 범위로 제한하는 것에 의해 MIM 소자의 특성을 더 향상시키고 또 LCD 장치의 콘트라스트비도 증가시킬 수 있다.
이러한 MIM 소자를 스위칭 소자로 포함하는 LCD 장치는 잔상이 적고 콘트라스트비가 큰 아주 우수한 화질을 나타낸다. 따라서 이러한 MIM 소자는 대형의 고정밀도 LCD 장치에 유리하게 사용될 수 있다.
본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않는 한 본 기술의 숙련자들은 다양한 변형을 할 수 있을 것이다. 따라서 발명의 상세한 설명은 첨부된 특허청구의 범위를 제한하는 것이 아니라 특허청구범위를 보다 넓게 하기 위한 것이다.
Claims (20)
- 대향하는 두 기판; 상기 두 기판들간에 개재된 액정재료; 상기 두 기판들중 하나에 위치되고, 그 각각이, Ta 로 형성되는 하부전극, 상기 하부전극의 일면을 양극산화하여 형성된 절연층 및 상기 절연층상에 위치된 금속박막으로 형성되는 상부전극을 포함하는 복수의 2단자 비선형소자; 및 상기 복수의 2단자 비선형소자에 각각 접속된, 매트릭스상태로 배치된 복수의 화소전극을 포함하며 상기 하부 전극의 비저항의 편차가 ±5%내이고, 그의 표준편차가 각 2단자 비선형소자에 있어서 최대 0.1 인 액정표시장치.
- 제1항에 있어서, 상기하부전극은, Ta에 질소를 함유하는 TaN 소결체를 사용하고 스퍼터링 가스로 Kr의 원자량과 적어도 같은 원자량을 갖는 0족 원소의 불활성 가스를 사용하는 스퍼터링에의해 형성되는 액정표시장치.
- 제2항에 있어서, 상기 TaN 소결체는 3 내지 7몰%의 비율로 질소를 함유하고, 상기 스퍼터링 가스는 30 내지 300 SCCM 유량을 갖는 액정표시장치.
- 제2항에 있어서, 상기 TaN 소결체는 5.0 내지 11.5 W/㎠의 입력전력밀도로 공급되는 액정표시장치.
- 제1항에 있어서, 상기 하부전극은 직선반송방식 스퍼터링 장치와 회전반송방식 스퍼터링 장치중 하나를 사용하여 복수의 하부전극의 연속형성의 일부로서 형성되는 액정표시장치.
- 대향하는 두 기판과 상기 두 기판들간에 개재된 액정재료를 포함하고, 상기 두 기판들중 하나는, 다른 기판에 대향하는 그의 일면상에, 매트릭스상태로 배열된 복수의 화소전극 및 상기 복수의 화소전극에 각각 접속되 복수의 2단자 비선형소자를 갖는 액정표시장치의 제조방법으로서, 상기 방법은, 스퍼터링 타겟으로 TaN 소결체를 사용하고 스퍼터링 가스로 Kr 의 원자량과 적어도 같은 원자량을 갖는 0족 원소의 불활성가스를 사용하는 스퍼터링에 의해 Ta를 퇴적하여 상기 기판들중 하나의 표면에 각 2단자 비선형소자의 하부전극으로 사용되는 Ta 박막을 형성하는 공정; 상기 Ta 박막상에 절연층을 형성하는 공정; 및 상기 절연층상에 상기 2단자 비선형소자의 상부전극으로 사용되는 금속박막을 형성하는 공정을 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
- 제6항에 있어서, 상기 질소는 3내지 7몰%의 비율로 TaN 소결체에 함유되고, 상기 스퍼터링 가스는 30내지 300 SCCM의 유량으로 도입되는 액정표시장치의 제조방법.
- 제6항에 있어서, 5.0 내지 11.5 W/㎠의 입력전력밀도가 상기 TaN 소결체에 인가되는 액정표시장치의 제조방법.
- 하부전극, 절연층 및 상부전극을 포함하는 2단자 비선형소자의 제조방법으로서, 상기 방법은, 하부전극으로 사용되는 Ta 박막을 형성하기 위해 스퍼터링 타겟으로 TaN 소결체를 사용하고 스퍼터링 가스로 Kr의 원자량과 적어도 같은 원자량을 갖는 0족 원소의 불활성가스를 사용하는 스퍼터링에 의해 Ta를 퇴적시키는 공정; 상기 절연층을 형성하기 위해 상기 Ta 박막의 일면을 양극산화시키는 공정; 및 상기 절연층상에 상부전극으로 사용되는 금속박막을 형성하는 공정을 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
- 제9항에 있어서, 질소가 3내지 7몰%의 비율로 TaN 소결체에 함유되고, 스퍼터링 가스가 30내지 300 SCCM 의 유량으로 도입되는 액정표시장치의 제조방법.
- 제9항에 있어서, 5.0 내지 11.5W/㎠의 입력전력밀도가 상기 TaN 소결체에 인가되는 액정표시 장치의 제조방법.
- 스퍼터링 타겟으로 TaN 소결체를 사용하고 스퍼터링 가스로 Kr의 원자량과 적어도 같은 원자량을 갖는 0족 원소의 불활성 가스를 사용하는 스퍼터링에 의해 Ta를 퇴적하여 상기 기판들중 하나의 표면에 각 2단자 비선형소자의 하부전극으로 사용되는 Ta 박막을 형성하는 공정; 상기 Ta 박막상에 절연층을 형성하는 공정; 및 상기 절연층상에 상기 2단자 비선형소자의 상부전극으로 사용되는 금속박막을 형성하는 공정을 포함하는 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는, 대향하는 두기판과 상기 두 기판들간에 개재된 액정재료를 포함하고, 상기 두 기판들중 하나는, 다른 기판에 대향하는 그의 일면상에, 매트릭스상태로 배열된 복수의 화소전극 및 상기 복수의 화소전극에 각각 접속된 복수의 2단자 비선형소자를 갖는 액정표시장치.
- 제12항에 있어서, 질소가 3 내지 7몰%의 비율로 TaN 소결체에 함유되고, 스퍼링가스가 30 내지 300 SCCM의 유량으로 도입되는 액정표시장치.
- 제12항에 있어서, 5.0 내지 11.5W/㎠의 입력전력밀도가 상기 TaN 소결체에 인가되는 액정표시장치.
- 제2항에 있어서, 상기 TaN 소결체는 4내지5몰%의 비율로 질소를 함유하고, 상기 스퍼터링가스는 100 내지 200 SCCM의 유량을 갖는 액정표시장치.
- 제2항에 있어서, 상기 TaN 소결체는 7.0 내지 10.0W/㎠의 입력전력밀도로 공급되는 액정표시장치.
- 제6항에 있어서, 질소가 4내지 5몰%의 비율로 TaN 소결체에 함유되고, 스퍼터링가스가 100 내지 200 SCCM의 유량으로 도입되는 액정표시장치의 제조방법.
- 제6항에 있어서, 7.0 내지 10.0 W/㎠의 입력전려밀도가 상기 TaN 소결체에 인가되는 액정표시장치의 제조방법.
- 제9항에 있어서, 질소가 4내지 5몰%의 비율로 TaN 소결체에 함유되고, 스퍼터링 가스가 100 내지 200 SCCM의 유량으로 도입되는 액정표시장치의 제조방법.
- 제9항에 있어서 7.0 내지 10.0 W/㎠의 입력전력밀도가 상기 TaN 소결체에 인가되는 액정표시장치의 제조방법.
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