JP2008108804A - Method for manufacturing nonlinear element and method for manufacturing electro-optical device - Google Patents
Method for manufacturing nonlinear element and method for manufacturing electro-optical device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008108804A JP2008108804A JP2006288350A JP2006288350A JP2008108804A JP 2008108804 A JP2008108804 A JP 2008108804A JP 2006288350 A JP2006288350 A JP 2006288350A JP 2006288350 A JP2006288350 A JP 2006288350A JP 2008108804 A JP2008108804 A JP 2008108804A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- insulating layer
- nitrogen
- lower electrode
- oxide film
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
【課題】水素および窒素を含有するタンタル酸化膜を絶縁層として用いるにあたって、タンタル酸化膜の厚さ方向の全体にわたって窒素を分布させることができる非線素子の製造方法、およびこの方法を利用した電気光学装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】非線形素子10xを製造するにあたって、タングステンおよび窒素を含有するタンタル膜によって下電極13xを形成した後、下電極13xの表面を酸化してタンタル酸化膜からなる絶縁層14xを形成する。次に、絶縁層14xに水素を導入した後、上電極15xを形成する。絶縁層14xを形成する際、気相酸化により、絶縁層14xを形成するのに必要な膜厚のタンタル酸化膜を形成した後、陽極酸化を行う。
【選択図】図1When a tantalum oxide film containing hydrogen and nitrogen is used as an insulating layer, a method of manufacturing a non-linear element capable of distributing nitrogen throughout the thickness direction of the tantalum oxide film, and an electric power using this method A method for manufacturing an optical device is provided.
In manufacturing a non-linear element 10x, a lower electrode 13x is formed of a tantalum film containing tungsten and nitrogen, and then the surface of the lower electrode 13x is oxidized to form an insulating layer 14x made of a tantalum oxide film. Next, after introducing hydrogen into the insulating layer 14x, the upper electrode 15x is formed. When forming the insulating layer 14x, a tantalum oxide film having a film thickness necessary for forming the insulating layer 14x is formed by vapor phase oxidation, and then anodic oxidation is performed.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、下電極、絶縁層および上電極を備えた非線形素子の製造方法、および当該非線形素子を画素スイッチング素子として備えた電気光学装置の造方法に関するものである。 The present invention relates to a method of manufacturing a nonlinear element including a lower electrode, an insulating layer, and an upper electrode, and a method of manufacturing an electro-optical device including the nonlinear element as a pixel switching element.
アクティブマトリクス型の電気光学装置において画素スイッチング素子として用いられる非線形素子としては、例えば、下電極、絶縁層および上電極を備えたMIM(Metal−Insulator−Metal:金属−絶縁体−金属)構造のTFD(Thin Film Diode:薄膜ダイオード)がある。このような非線形素子では、一般に、下電極はタンタル膜から構成され、絶縁層はタンタル酸化膜から構成され、上電極はクロム膜などから構成されている。 As a non-linear element used as a pixel switching element in an active matrix type electro-optical device, for example, a TFD having a MIM (Metal-Insulator-Metal) structure including a lower electrode, an insulating layer, and an upper electrode is used. (Thin Film Diode). In such a non-linear element, generally, the lower electrode is made of a tantalum film, the insulating layer is made of a tantalum oxide film, and the upper electrode is made of a chromium film.
このような非線形素子については、電気光学装置で表示した画像のコントラストなどを向上することを目的に、窒素含有タンタル膜からなる下電極の表面を陽極酸化することにより、絶縁層として窒素含有タンタル酸化膜を形成し、非線形素子の非線形性を向上することが提案されている(例えば、特許文献1)。
本願発明者は、繰り返し行った実験の結果、絶縁層に水素を添加すると非線形性が向上するという知見を得、この知見に基づいて、非線形性の向上を図ることを提案するものである。しかしながら、絶縁層に対して水素を添加すると、電流−電圧特性の不可逆的なシフト現象が起こり、表示した画像に焼き付きが発生するという問題点がある。すなわち、絶縁層に対して水素を添加すると、電圧印加時に絶縁層から水素が脱離し、非線形性が非可逆的に低下してしまう。その結果、画像を表示するために非線形素子に通電していた画素においては、非線形素子の線形性が低下し、画像を切り換えたときでも、それまで表示していた画像の跡が常に残ってしまう、焼き付き現象が発生してしまう。 As a result of repeated experiments, the inventor of the present application obtains the knowledge that nonlinearity is improved when hydrogen is added to the insulating layer, and proposes to improve the nonlinearity based on this knowledge. However, when hydrogen is added to the insulating layer, an irreversible shift phenomenon of current-voltage characteristics occurs, and there is a problem that burn-in occurs in the displayed image. That is, when hydrogen is added to the insulating layer, hydrogen is desorbed from the insulating layer when a voltage is applied, and the nonlinearity is irreversibly lowered. As a result, in the pixels that have been energized to display the image, the linearity of the nonlinear element is reduced, and even when the image is switched, the trace of the image that has been displayed remains. The seizure phenomenon will occur.
そこで、本発明者は、絶縁層に水素とともに窒素を導入して絶縁層の水素保持力を高めることにより水素の脱離を防止することを提案する。 Therefore, the present inventor proposes to prevent hydrogen desorption by introducing nitrogen together with hydrogen into the insulating layer to enhance the hydrogen holding power of the insulating layer.
しかしながら、窒素含有タンタル膜からなる下電極の表面に陽極酸化により絶縁層を形成すると、陽極酸化中、タンタルはイオンとして膜厚方向に移動するが、窒素は移動しないため、絶縁層を二次イオン質量分析すると、図4にドットL31で絶縁層の窒素原子の膜厚方向の分布を示し、比較としての酸素原子の膜厚方向の分布をドットL32で示すように、絶縁層の深い部分では窒素含有量が多いのに対して、表層部分では窒素原子が存在しない。このため、絶縁層の表層部分は、水素保持力が低いので、表層部分の水素が上電極との界面に向けて移動して脱離すれば素子抵抗の低下が起こる一方、表層部分の水素が下極との界面に向けて移動して、窒素含有量が多い領域で酸素欠陥にトラップされれば、酸素欠陥由来の荷電キャリアが減少するので、素子抵抗が増大する。その結果、焼き付きや残像が発生するという問題点がある。 However, when an insulating layer is formed on the surface of the lower electrode made of a nitrogen-containing tantalum film by anodic oxidation, tantalum moves in the film thickness direction as ions during anodic oxidation, but nitrogen does not move. When mass analysis is performed, the distribution of nitrogen atoms in the insulating layer in the film thickness direction is indicated by dots L31 in FIG. 4, and the distribution of oxygen atoms in the film thickness direction as a comparison is indicated by dots L32. While the content is large, there are no nitrogen atoms in the surface layer portion. For this reason, since the surface layer portion of the insulating layer has a low hydrogen holding power, if the hydrogen in the surface layer portion moves toward the interface with the upper electrode and desorbs, the element resistance decreases, while the hydrogen in the surface layer portion decreases. If it moves toward the interface with the lower electrode and is trapped by oxygen vacancies in a region where the nitrogen content is high, the charge carriers derived from oxygen vacancies decrease, so that the device resistance increases. As a result, there is a problem that image sticking or afterimage occurs.
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、水素および窒素を含有するタンタル酸化膜を絶縁層として用いるにあたって、タンタル酸化膜の厚さ方向の全体にわたって窒素を分布させることができる非線素子の製造方法、およびこの方法を利用した電気光学装置の製造方法を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a non-linear element capable of distributing nitrogen throughout the thickness direction of a tantalum oxide film when using a tantalum oxide film containing hydrogen and nitrogen as an insulating layer. And a method of manufacturing an electro-optical device using the method.
上記課題を解決するために、本発明では、下電極、該下電極の表面側を覆う絶縁層、および該絶縁層を介して前記下電極に対向する上電極を備えた非線形素子の製造方法において、窒素含有タンタル膜によって前記下電極を形成する下電極形成形成工程と、気相酸化法により前記下電極の表面を酸化して窒素含有タンタル酸化膜を形成する気相酸化工程と、前記窒素含有タンタル酸化膜に水素を導入する水素導入工程とを有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, in the present invention, in a method for manufacturing a non-linear element including a lower electrode, an insulating layer covering the surface side of the lower electrode, and an upper electrode facing the lower electrode through the insulating layer Forming a lower electrode with a nitrogen-containing tantalum film; forming a nitrogen-containing tantalum oxide film by oxidizing the surface of the lower electrode by a vapor-phase oxidation method; and And a hydrogen introduction step of introducing hydrogen into the tantalum oxide film.
本発明では、水素導入工程により絶縁層に水素を含有させているため、非線形性が高く、かつ、残像現象の原因となる素子ドリフト現象の発生を防止することができる。また、絶縁層への窒素の添加は、非線形性を向上させる効果も奏する。ここで、絶縁層への窒素の単独添加は、素子ドリフト現象を増大させるという問題があるが、本発明では、絶縁層が水素および窒素の双方を含有しているため、窒素を添加しても素子ドリフト現象の発生を抑制することができる。さらに、窒素は、電圧印加時の水素の脱離を防止する機能を発揮するため、焼き付きの原因となる非線形特性の不可逆的なシフト現象の発生を防止することができる。さらにまた、絶縁層は気相酸化工程で形成された窒素含有タンタル酸化膜を含んでおり、かかる窒素含有タンタル酸化膜は、陽極酸化膜と違って、絶縁層の表層部分も、その深い部分と同様、多量の窒素を含有し、十分な水素保持力を備えている。それ故、表層部分の水素が上電極との界面に向けて移動して脱離することがないので、素子抵抗の低下が発生しない。また、表層部分の水素が下電極との界面に向けて移動して、窒素含有量が多い領域で酸素欠陥にトラップされることもないので、酸素欠陥由来の荷電キャリアが減少せず、素子抵抗が増大しない。それ故、本発明によれば、焼き付きや残像の発生を防止することができる。 In the present invention, since hydrogen is contained in the insulating layer by the hydrogen introduction step, the nonlinearity is high and the occurrence of the element drift phenomenon that causes the afterimage phenomenon can be prevented. Moreover, the addition of nitrogen to the insulating layer also has an effect of improving nonlinearity. Here, the single addition of nitrogen to the insulating layer has a problem of increasing the element drift phenomenon. However, in the present invention, since the insulating layer contains both hydrogen and nitrogen, even if nitrogen is added. Occurrence of the element drift phenomenon can be suppressed. Further, since nitrogen exhibits a function of preventing the desorption of hydrogen when a voltage is applied, it is possible to prevent occurrence of an irreversible shift phenomenon of nonlinear characteristics that causes image sticking. Furthermore, the insulating layer includes a nitrogen-containing tantalum oxide film formed by a vapor phase oxidation process. Unlike the anodic oxide film, the nitrogen-containing tantalum oxide film has a surface layer portion of the insulating layer and a deep portion thereof. Similarly, it contains a large amount of nitrogen and has sufficient hydrogen retention. Therefore, the hydrogen in the surface layer portion does not move toward the interface with the upper electrode and desorb, so that the device resistance does not decrease. In addition, since hydrogen in the surface layer moves toward the interface with the lower electrode and is not trapped by oxygen defects in a region where the nitrogen content is high, the charge carriers derived from oxygen defects are not reduced, and the element resistance Does not increase. Therefore, according to the present invention, it is possible to prevent image sticking and afterimages from occurring.
本発明において、前記気相酸化工程の後、前記下電極を陽極として陽極酸化を行う陽極酸化工程を有し、前記気相酸化工程と前記陽極酸化工程との間、および前記陽極酸化工程の後のうちの少なくとも一方において前記水素導入工程を行うことが好ましい。気相酸化工程で形成した窒素含有タンタル酸化膜では、表面の凹凸やピンホールなどの欠陥が発生しやすいが、本発明では、かかる欠陥を陽極酸化工程で消失させるので、非線形素子の信頼性を向上することができる。 In the present invention, after the vapor phase oxidation step, an anodization step is performed in which anodization is performed with the lower electrode as an anode, between the vapor phase oxidation step and the anodization step, and after the anodization step. It is preferable to perform the hydrogen introduction step in at least one of them. In the nitrogen-containing tantalum oxide film formed by the vapor phase oxidation process, defects such as surface irregularities and pinholes are likely to occur, but in the present invention, such defects are eliminated by the anodization process, so the reliability of the nonlinear element is improved. Can be improved.
本発明において、前記気相酸化工程では、前記絶縁層と略同一膜厚の窒素含有タンタル酸化膜を形成し、前記陽極酸化工程では、当該窒素含有タンタル酸化膜の厚さに相当する電圧を前記下電極に印加することが好ましい。このように構成すると、気相酸化工程で形成した窒素含有タンタル酸化膜に表面の凹凸やピンホールなどの欠陥が発生している場合でも、かかる欠陥を陽極酸化工程で消失させることができるとともに、陽極酸化工程中、膜成長がないので、絶縁層では、厚さ方向全体に窒素が均一に分布する状態を維持することができる。 In the present invention, in the vapor phase oxidation step, a nitrogen-containing tantalum oxide film having substantially the same thickness as the insulating layer is formed, and in the anodization step, a voltage corresponding to the thickness of the nitrogen-containing tantalum oxide film is applied. It is preferable to apply to the lower electrode. With this configuration, even when defects such as surface irregularities and pinholes have occurred in the nitrogen-containing tantalum oxide film formed in the gas phase oxidation process, such defects can be eliminated in the anodization process, Since there is no film growth during the anodic oxidation process, the insulating layer can maintain a state in which nitrogen is uniformly distributed throughout the thickness direction.
本発明に係る非線形素子の製造方法は、液晶装置などといった電気光学装置の製造方法に用いることができ、この場合、素子基板上における複数の画素領域の各々に前記非線形素子を画素スイッチング素子として形成する。また、本発明に係る電気光学装置は、例えば、携帯電話機やモバイルコンピュータなどといった電子機器に用いられる。 The method of manufacturing a nonlinear element according to the present invention can be used in a method of manufacturing an electro-optical device such as a liquid crystal device. In this case, the nonlinear element is formed as a pixel switching element in each of a plurality of pixel regions on the element substrate. To do. The electro-optical device according to the present invention is used in electronic devices such as a mobile phone and a mobile computer.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明で参照する各図において、図面上で認識可能な大きさとするために縮尺が各層や各部材ごとに異なる場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing referred to in the following description, the scale may be different for each layer or each member in order to make the size recognizable on the drawing.
(非線形素子の構成)
図1(a)〜(d)は、本発明を適用した非線形素子およびその製造方法を示す断面図である。図1(d)に示すように、本形態の非線形素子10xは、タンタル膜からなる下電極13x、この下電極13xの表面側を覆うタンタル酸化膜からなる絶縁層14x、およびこの絶縁層14xを介して下電極13xに対向する上電極15xを備えたTFD(Thin Film Diode:薄膜ダイオード)素子である。基板20xの表面にはタンタル酸化膜などからなる下地絶縁層201xが形成されており、非線形素子10xは、下地絶縁層201xの表面に形成されている。
(Configuration of nonlinear element)
1A to 1D are cross-sectional views showing a nonlinear element to which the present invention is applied and a method for manufacturing the same. As shown in FIG. 1D, the
非線形素子10xを製造するにあたっては、詳しくは後述するように、タンタル膜によって下電極13xを形成する下電極形成形成工程と、この下電極13xの表面を酸化してタンタル酸化膜からなる絶縁層14xを形成する酸化工程と、絶縁層14xに水素を導入する水素導入工程と、絶縁層14xの上層に上電極15xを形成する上電極形成工程とが行われる。
In manufacturing the
(非線形素子の層構成)
図2(a)〜(e)は、非線形素子を構成する各層の材料と電気特性との関係を示す説明図である。なお、図2(a)は、非線形素子において絶縁層が含有するタングステン、水素、窒素が非線形素子に及ぼす影響の説明図であり、図2(b)は、非線形素子の下電極を構成するタンタル膜の窒素含有量と、この下電極を陽極酸化してなるタンタル酸化膜を絶縁層として用いた非線形素子の非線形性(β値)、およびタンタル膜の比抵抗との関係を示すグラフであり、図2(c)は、非線形素子の絶縁層として、窒素含有のタンタル膜を用いた場合、および窒素を含有しないタンタル酸化膜を用いた場合にける水素導入量と素子ドリフト値との関係を示すグラフであり、図2(d)は、非線形素子に用いた絶縁層(タンタル酸化膜)におけるタングステンの含有量と、素子ドリフト量との関係を示すグラフであり、図2(e)は、非線形素子に用いた絶縁層(タンタル酸化膜)におけるタングステンの含有量と、非線形性の不可逆的なシフト量との関係を示すグラフである。
(Layer structure of nonlinear element)
2A to 2E are explanatory views showing the relationship between the material and electric characteristics of each layer constituting the nonlinear element. 2A is an explanatory diagram of the influence of tungsten, hydrogen, and nitrogen contained in the insulating layer in the nonlinear element on the nonlinear element, and FIG. 2B is a tantalum that forms the lower electrode of the nonlinear element. It is a graph showing the relationship between the nitrogen content of the film, the non-linearity of the non-linear element using the tantalum oxide film formed by anodizing the lower electrode as an insulating layer (β value), and the specific resistance of the tantalum film, FIG. 2C shows the relationship between the amount of hydrogen introduced and the element drift value when a nitrogen-containing tantalum film is used as the insulating layer of the nonlinear element and when a tantalum oxide film not containing nitrogen is used. FIG. 2D is a graph showing the relationship between the tungsten content in the insulating layer (tantalum oxide film) used in the nonlinear element and the element drift amount, and FIG. element And the tungsten content in the insulating layer (tantalum oxide film) was used, a graph showing the relationship between the irreversible shift amount of nonlinearity.
非線形素子10xにおいて、各層を構成する材料と電気特性との間には、図2を参照して説明する以下の関係があり、本形態では、下電極13xとしてタングステンおよび窒素含有のタンタル膜によって下電極13xを構成することにより、下電極13xの表面を酸化してなる絶縁層14xを、タングステンおよび窒素含有のタンタル酸化膜とする。また、絶縁層14xには水素を導入する。
In the
図2(a)に示すように、絶縁層14xにおいて、タングステンは、非線形性には影響を及ぼさないが、素子ドリフト現象を減少させる一方、シフト現象を増大させる。水素は、非線形性を向上させるとともに、素子ドリフト現象を減少させる。窒素は、非線形性を向上させる一方、素子ドリフト現象を増大させる。また、窒素は、水素の脱離を防止することにより、シフト現象を減少させる。
As shown in FIG. 2A, in the insulating
素子ドリフト現象とは、1回目の電流−電圧特性の測定を行った後、2回目の電流−電圧特性を測定すると、測定結果に差が発生し、2回目の測定では絶縁性が高いという現象である。かかる素子ドリフト現象では、2回目の測定を行ってから、例えば1時間が経過した後、再度、電流−電圧特性を測定すると、1回目の測定結果と同等の結果が得られ、その直後に電流−電圧特性を測定すると、2回目の測定結果と同様、高い絶縁性を示す結果が得られる。このような素子ドリフト現象は、絶縁層14x中のイオン性の酸素空乏が下電極13x/絶縁層14x界面あるいは絶縁層14x/上電極15x界面の一方に引き寄せられることが原因で発生すると考えられ、絶縁層14x中のイオン性の酸素空乏が一方の界面に引き寄せられた高抵抗化態から、酸素空乏が均一分布した低抵抗化状態にゆるやかに戻る際に、酸素空乏の移動により逆電流が発生し、それに液晶が応答する結果、残像現象が発生するのである。
The element drift phenomenon is a phenomenon in which when the current-voltage characteristic is measured for the first time and then the current-voltage characteristic is measured for the second time, a difference occurs in the measurement result, and the insulation is high in the second measurement. It is. In such an element drift phenomenon, when the current-voltage characteristic is measured again after, for example, one hour has passed since the second measurement, the result equivalent to the first measurement result is obtained. -When the voltage characteristic is measured, a result showing high insulation is obtained as in the second measurement result. Such an element drift phenomenon is considered to occur due to ionic oxygen depletion in the insulating
また、シフト現象は、絶縁層14xからの水素の脱離が原因で起こる現象であり、非線形性の向上のために添加した水素が脱離すると、非線形素子10xの線形性が非可逆的に低下し、画像を表示するために非線形素子10xに通電していた画素においては、画像を切り換えたときでも、それまで表示していた画像の跡が常に残ってしまい、焼き付き現象が発生させるのである。
The shift phenomenon is a phenomenon that occurs due to the desorption of hydrogen from the insulating
まず、図2(b)に実線L1で示すように、下電極13xを構成するタンタル膜に窒素を含有させると、絶縁層14xが窒素含有のタンタル酸化膜となる結果、非線形素子10の非線形性(β値)が向上する。また、下電極13xを構成するタンタル膜の窒素含有量が多いほど、絶縁層14x中の窒素含有量が多くなるので、非線形素子10の非線形性が向上する。一方、タンタル膜中の窒素含有量と比抵抗との関係は、図2(b)に点線L2で示すように、窒素を含有しないタンタル膜をスパッタ形成しただけでは、正方晶系(β相)のタンタルが形成されるので、比抵抗が高いが、タンタル膜中の窒素含有量を0.25at%から0.7at%あるいは0.8at%まで変化させると、その間、立方晶系のタンタルと正方晶系のタンタルとが混在した状態になるので、比抵抗が低下していく。そして、タンタル膜中の窒素含有量が0.7〜0.8at%においては、立方晶系の単相のタンタルとなるため、比抵抗が最小値を示す。そして、タンタル膜中の窒素含有量が0.8at%から2at%まで増えると、擬似立方晶系の単相のタンタルとなって比抵抗が上昇する。さらに、タンタル膜中の窒素含有量が増えると、擬似立方晶系のタンタルと窒化タンタルとの混合相となり、比抵抗がさらに上昇する。従って、下電極13xを配線と同時形成する場合には、下電極13xの窒素量については、非線形性および比抵抗との関係から最適の範囲に制御される。
First, as indicated by a solid line L1 in FIG. 2B, when nitrogen is contained in the tantalum film constituting the
図2(c)を参照して、窒素および水素と素子ドリフト現象との関係を説明する。図2(c)に示すグラフにおいて、四角および実線L6でプロットしたのが、窒素含有のタンタル膜を用いた場合の結果であり、丸および点線L7でプロットしたのが、窒素を含有しないタンタル膜を用いた場合の結果である。なお、縦軸のドリフト値とは、非線形素子10の電流−電圧特性において1回目の測定と、その直後の2回目の測定でともに電流値が1×10-8Aを示す電圧値の差であり、この値が大きいほど、残像現象が発生しやすいといえる。なお、図2(c)に示す値は、下電極13xと上電極15xとの対向面積が2.5μm×3.0μmで、絶縁層14xの厚さが50nmの非線形素子10xで得られた結果である。なお、図2(c)に示すデータを得るにあたって、絶縁層14xを構成するタンタル酸化膜中への窒素の導入は、窒素含有タンタル膜により下電極13xを形成した後、その表面に陽極酸化を施して絶縁層14xを形成することにより実現した。これに対して、窒素を含有しないタンタル膜により下電極を形成した後、その表面に陽極酸化を施して絶縁層を形成した場合には、絶縁層を構成するタンタル酸化膜には窒素が導入されないことになる。また、絶縁層14xを構成するタンタル酸化膜中への水素の導入は、絶縁層14xを形成した後、水素を含有する雰囲気中でのアニール処理により行うことより行った。従って、アニール温度が高い方がタンタル酸化膜中への水素導入量が多くなる。
With reference to FIG.2 (c), the relationship between nitrogen and hydrogen and an element drift phenomenon is demonstrated. In the graph shown in FIG. 2 (c), the results plotted with a square and solid line L6 are the results when a nitrogen-containing tantalum film is used, and the results plotted with a circle and dotted line L7 are tantalum films not containing nitrogen. It is a result at the time of using. The drift value on the vertical axis is the difference between the voltage values indicating the current value of 1 × 10 −8 A in the first measurement and the second measurement immediately thereafter in the current-voltage characteristics of the
図2(c)に示すように、水素導入のためのアニール温度が0℃、すなわち、水素導入のためのアニール処理を行わない場合、窒素含有のタンタル酸化膜を絶縁層14xとして用いた非線形素子10xは、窒素を含有しないタンタル酸化膜を絶縁層14xとして用いた非線形素子10xと比較してドリフト値が著しく高い。また、窒素を含有しないタンタル酸化膜において水素を導入すると、水素導入量が増えるほど、ドリフト値が大きくなっていく。これに対して、窒素含有タンタル酸化膜において水素を導入すると、水素導入量が増えるほど、ドリフト値が小さくなっていき、アニール温度が250℃以上の場合、ドリフト値を十分なレベルにまで低減でき、アニール温度を320℃まで高めると、残像現象の発生を確実に防止することができる。
As shown in FIG. 2C, when the annealing temperature for introducing hydrogen is 0 ° C., that is, when the annealing process for introducing hydrogen is not performed, a non-linear element using a nitrogen-containing tantalum oxide film as the insulating
次に、図2(d)、(e)を参照して、タングステン、水素、窒素の影響を説明する、図2(d)、(e)に示すグラフにおいて、丸および実線L11でプロットしたのは、水素添加アニール工程を320℃で行った窒素を含有しないタンタル酸化膜の結果であり、四角および点線L12でプロットしたのが、水素添加アニール工程を260℃で行った窒素含有のタンタル酸化膜の結果である。また、図2(d)、(e)には、水素添加アニール工程を260℃で行った窒素(含有量1.5at%)含有のタンタル酸化膜の結果も三角でプロットし、水素添加アニール工程を260℃で行った窒素(含有量2.0at%)含有のタンタル酸化膜の結果も×印でプロットしてある。なお、図2(e)に示すグラフにおいて、縦軸のシフト値とは、非線形素子10に1×10-7Aの電流が流れるような正および負の矩形パルスを1秒ずつ交互に印加し続けた場合において、印加開始時からみて100秒経過後の電流値の変化率を百分率で表わした値であり、その値が大きいほど、焼き付きが発生しやすいといえる。
Next, with reference to FIGS. 2D and 2E, the effect of tungsten, hydrogen, and nitrogen is explained. In the graphs shown in FIGS. 2D and 2E, the circle and the solid line L11 are plotted. These are the results of a tantalum oxide film not containing nitrogen that was subjected to a hydrogenation annealing step at 320 ° C., and plotted with a square and a dotted line L12 are the nitrogen-containing tantalum oxide films that were subjected to a hydrogenation annealing step at 260 ° C. Is the result of 2D and 2E, the results of the tantalum oxide film containing nitrogen (content 1.5 at%) obtained by performing the hydrogenation annealing process at 260 ° C. are also plotted with triangles. The results of the tantalum oxide film containing nitrogen (content 2.0 at%) performed at 260 ° C. are also plotted with x marks. In the graph shown in FIG. 2 (e), the shift value on the vertical axis means that a positive and negative rectangular pulse that causes a current of 1 × 10 −7 A to flow through the
まず、図2(d)に示すように、絶縁層14xを構成するタンタル酸化膜において、タングステンの含有量が多いほど、素子ドリフト値が小さくなる。但し、図2(e)に示すように、絶縁層14xを構成するタンタル酸化膜において、タングステンの含有量が多いほど、非線形性の不可逆的なシフト量が大きくなり、表示した画像に焼き付きが発生する傾向にある。すなわち、絶縁層14xに対してタングステンを添加すると絶縁層14xの比抵抗が増大するため、同一レベルの電流を液晶に流そうとしたときに必要な駆動電圧が、タングステンを添加しない場合と比較して高くなってしまい、絶縁層14xに添加した水素が脱離し、非線形性が非可逆的に低下してしまうのである。その結果、画像を表示するために非線形素子10xに通電していた画素においては、非線形素子10xの非線形性が低下し、画像を切り換えたときでも、それまで表示していた画像の跡が常に残ってしまう現象(焼き付き現象)が発生してしまう。しかるに本形態では、非線形素子10xの絶縁層14xが窒素を含有しており、窒素は水素の脱離を抑制する効果があるので、絶縁層14xに対してタングステンおよび水素を添加して、非線形性の向上、および素子ドリフト現象の防止の双方を図った場合でも、但し、絶縁層14xを構成するタンタル酸化膜において窒素を含有させると、非線形性の不可逆的なシフト量を低く抑えることができる。
First, as shown in FIG. 2D, the element drift value decreases as the tungsten content increases in the tantalum oxide film constituting the insulating
(非線形素子の製造方法)
非線形素子10xを製造するにあたって、窒素含有タンタル膜からなる下電極13xの表面に陽極酸化を施して絶縁層14xを形成すると、図4を参照して説明したように、陽極酸化中、タンタルはイオンとして膜厚方向に移動するが、窒素は移動しないため、絶縁層14xの深い部分では窒素含有量が多いのに対して、表層部分では窒素をほとんど含有せず、絶縁層14xの表層では、水素保持力が低くなってしまう。そこで、本発明では、以下に説明する製造方法を採用して、絶縁層14xの浅い部分でも、十分な窒素が存在するように改良する。
(Nonlinear device manufacturing method)
When the
まず、図3に示す下地膜形成工程ST101では、図1(a)に示すように、基板20xの表面全体にタンタル酸化物などの絶縁層を一様な厚さに成膜して下地層201xを形成する。
First, in the base film forming step ST101 shown in FIG. 3, as shown in FIG. 1A, an insulating layer such as tantalum oxide is formed to a uniform thickness over the entire surface of the
次に、図3に示す下電極形成工程ST110を行う。この下電極形成工程ST110では、まず、窒素含有タンタル膜形成工程ST111において、スパッタ室に窒素ガスおよびアルゴンガスを導入しながら、タングステンを含有するターゲットを用いて、タングステンおよび窒素を含有するタンタル膜13を形成する。次に、タンタル膜パターニング工程ST112において、タンタル膜13の上層にレジストマスクを形成した状態で、タンタル膜13に対してCF4あるいはSF6などを含むエッチングガスを用いてドライエッチングを行い、タンタル膜13をパターニングした後、レジストマスクを除去する。その結果、図1(b)に示すように、下電極13bが形成される。その際、後述する陽極酸化に用いる給電線(図示せず)を形成する。
Next, a lower electrode formation step ST110 shown in FIG. 3 is performed. In this lower electrode forming step ST110, first, in the nitrogen-containing tantalum film forming step ST111, a tungsten-containing
次に、図3に示す気相酸化工程ST121において、下電極13xの表面に気相酸化を行い、図1(c)に示すように、下電極13xの表面に、タングステンおよび窒素を含有するタンタル酸化膜からなる絶縁層14xを形成する。より具体的には、基板20xを収容した処理室内を350℃の温度条件に設定した状態で、酸素を含有するガス(O2、O3、H2O)を処理室内に導入し、熱酸化法、水蒸気酸化法やオゾン酸化法などの気相酸化法により、絶縁層14xを形成する。その際、活性な原子状酸素を素子基板20の表面に効率よく供給することを目的に、下電極13xの表面に対して、Krプラズマ照射、紫外線照射、レーザ照射を併用してもよい。本形態では、気相酸化工程ST121において、ガス圧、温度、および処理時間を調整して、絶縁層14xを構成するのに必要な膜厚のタンタル酸化膜を形成する。
Next, in the vapor phase oxidation step ST121 shown in FIG. 3, vapor phase oxidation is performed on the surface of the
次に、図3に示す陽極酸化工程ST122において、有機酸系や無機酸系の水溶液中で下電極13xを陽極にして、陽極酸化を行う。その際、気相酸化工程ST121において絶縁層14xを構成するのに必要な膜厚のタンタル酸化膜が既に形成されているので、陽極酸化工程ST122では、気相酸化工程ST121において形成されたタンタル酸化膜の厚さに相当する電圧を下電極13xに印加する。従って、陽極酸化工程ST122では、気相酸化工程ST121で形成したタンタル酸化膜の欠陥を修復するが、膜成長は起こらない。
Next, in an anodic oxidation step ST122 shown in FIG. 3, anodic oxidation is performed in the organic acid or inorganic acid aqueous solution with the
次に、図3に示す水素添加アニール工程ST130(水素導入工程)において、水素を含有する雰囲気中で基板20xを加熱する。その結果、絶縁層14xは、タングステン、窒素および水素を含有するタンタル酸化膜となる。具体的には、基板20xを収容した処理室を約320℃の温度に設定し、この状態で、処理室内に水蒸気を含むガス、例えば大気を導入する。なお、水素添加アニール工程ST130では、基板20xを所定の温度に加熱した状態で加圧水蒸気を供給してもよい。また、水素導入工程としては、水素添加アニールに代えて、水素プラズマを照射してもよい。
Next, in the hydrogen addition annealing step ST130 (hydrogen introduction step) shown in FIG. 3, the
次に、図3に示すブリッジ部除去工程ST140において、下電極13xと給電線とを接続していたブリッジ部(図示せず)を除去した後、図3に示す上電極形成工程ST150を行う。それには、まず、クロム膜形成工程ST151においてクロム膜をスパッタなどによって一様な厚さで形成した後、クロム膜パターニング工程ST152において、フォトリソグラフィ技術を利用して、クロム膜をパターニングし、図1(d)に示す上電極15xを形成する。以上により、非線形素子10xが基板20xに形成される。なお、図3に示すブリッジ部除去工程ST140は、上電極形成工程ST150の後に行ってもよい。
Next, in the bridge portion removing step ST140 shown in FIG. 3, after removing the bridge portion (not shown) connecting the
(本形態の主な効果)
図4は、ダイナミック二次イオン質量分析による絶縁層の分析結果である。本形態では、水素添加アニール工程ST130(水素導入工程)により絶縁層14xに水素を含有させているため、非線形性が高く、かつ、残像現象の原因となる素子ドリフト現象の発生を防止することができる。また、絶縁層14xへの窒素の添加は、非線形性を向上させる効果も奏する。ここで、絶縁層14xへの窒素の単独添加は、素子ドリフト現象を増大させるという問題があるが、本発明では、絶縁層14xが水素および窒素の双方を含有しているため、窒素を添加しても素子ドリフト現象の発生を抑制することができる。さらに、絶縁層14xは窒素を含有しており、窒素は、常温での電圧印加時の水素の脱離を防止する機能を発揮するため、焼き付きの原因となる非線形特性の不可逆的なシフト現象の発生を防止することができる。
(Main effects of this form)
FIG. 4 shows the analysis result of the insulating layer by dynamic secondary ion mass spectrometry. In this embodiment, since hydrogen is contained in the insulating
さらにまた、絶縁層14xは気相酸化工程ST121で形成された窒素含有タンタル酸化膜を含んでおり、かかる窒素含有タンタル酸化膜は、陽極酸化膜と違って、二次イオン質量分析すると、図4にドットL41で絶縁層の窒素原子の膜厚方向の分布を示し、比較としての酸素原子の膜厚方向の分布をドットL42で示すように、絶縁層14xの表層部分も、その深い部分と同様、十分な窒素を含有している。このため、本形態によれば、絶縁層14xは、表層部分も十分な水素保持力を有している。従って、絶縁層14xの表層部分の水素が上電極15xとの界面に向けて移動して脱離することがないので、素子抵抗の低下が発生しない。また、表層部分の水素が下電極13xとの界面に向けて移動して、窒素含有量が多い領域で酸素欠陥にトラップされることもないので、酸素欠陥由来の荷電キャリアが減少せず、素子抵抗が増大しない。それ故、本形態によれば、焼き付きや残像などの発生を防止することができる。
Furthermore, the insulating
また、本形態では、気相酸化工程ST121の後、陽極酸化工程ST122を行うため、気相酸化工程ST121で形成した窒素含有タンタル酸化膜に凹凸やピンホールなどの欠陥が発生した場合でも、かかる欠陥を陽極酸化工程ST122で消失させることができ、非線形素子10xの信頼性を向上することができる。
Further, in this embodiment, since the anodic oxidation step ST122 is performed after the vapor phase oxidation step ST121, even when defects such as irregularities and pinholes occur in the nitrogen-containing tantalum oxide film formed in the vapor phase oxidation step ST121 Defects can be eliminated in the anodization step ST122, and the reliability of the
また、本形態において、気相酸化工程ST121では、絶縁層14xと略同一膜厚の窒素含有タンタル酸化膜を形成し、陽極酸化工程ST122では、この窒素含有タンタル酸化膜の厚さに相当する電圧を下電極13xに印加する。従って、気相酸化工程ST121で形成した窒素含有タンタル酸化膜に凹凸やピンホールなどの欠陥を陽極酸化工程ST122で消失させた場合でも、陽極酸化工程中、膜成長がないので、絶縁層14xでは、厚さ方向全体に窒素が均一に分布する状態を維持することができる。
In this embodiment, in the vapor phase oxidation step ST121, a nitrogen-containing tantalum oxide film having substantially the same thickness as the insulating
[その他の製造方法]
上記実施の形態では、図3に示すように、下電極形成工程ST110、気相酸化工程ST121、陽極酸化工程ST122、および水素添加アニール工程ST130をこの順に行ったが、図5に示すように、下電極形成工程ST110、気相酸化工程ST121、水素添加アニール工程ST130、および陽極酸化工程ST122をこの順に行ってもよい。また、図6に示すように、下電極形成工程ST110、気相酸化工程ST121、第1の水素添加アニール工程ST131(第1の水素導入工程)陽極酸化工程ST122、および第2の水素添加アニール工程ST132(第2の水素導入工程)をこの順に行ってもよい。
[Other manufacturing methods]
In the above embodiment, as shown in FIG. 3, the lower electrode formation step ST110, the vapor phase oxidation step ST121, the anodization step ST122, and the hydrogenation annealing step ST130 are performed in this order. As shown in FIG. The lower electrode formation step ST110, the gas phase oxidation step ST121, the hydrogen addition annealing step ST130, and the anodic oxidation step ST122 may be performed in this order. Further, as shown in FIG. 6, lower electrode formation step ST110, vapor phase oxidation step ST121, first hydrogen addition annealing step ST131 (first hydrogen introduction step) anodization step ST122, and second hydrogen addition annealing step ST132 (second hydrogen introduction step) may be performed in this order.
また、気相酸化工程ST121の後に水素添加アニール工程を行う場合、これらの工程を同一処理室内で連続して行ってもよい。すなわち、基板20xを収容した処理室内を350℃の温度条件に設定した状態で、酸素を含有するガス(O2、O3、H2O、N2O)を処理室内に導入し、熱酸化法、水蒸気酸化法やオゾン酸化法などの気相酸化法により、絶縁層14xを形成した後、処理室の温度を降下させていく途中において、温度が例えば320℃になったときに処理室を大気開放し、水分(H2O)を含む大気を処理室に導入して処理室内を水素含有雰囲気として水素添加アニール工程を行ってもよい。
Further, when the hydrogenation annealing step is performed after the gas phase oxidation step ST121, these steps may be performed continuously in the same processing chamber. That is, in a state in which the processing chamber containing the
さらに、気相酸化工程ST121により形成したタンタル酸化膜で十分な膜質が得られる場合には、気相酸化工程ST121のみで絶縁層14xを形成し、陽極酸化工程を省略してもよい。
Furthermore, when sufficient film quality is obtained with the tantalum oxide film formed in the vapor phase oxidation step ST121, the insulating
[電気光学装置への適用例]
(全体構成)
図7は、本発明を適用したアクティブマトリクス型の電気光学装置(液晶装置)の電気的構成を示すブロック図である。図8は、本発明が適用される電気光学装置の構成を模式的に示す断面図である。
[Example of application to electro-optical devices]
(overall structure)
FIG. 7 is a block diagram showing an electrical configuration of an active matrix electro-optical device (liquid crystal device) to which the present invention is applied. FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an electro-optical device to which the present invention is applied.
図7に示すように、電気光学装置100では、複数本の走査線51が行(X)方向に延在して形成され、また、複数本のデータ線52が列(Y)方向に延在して形成されている。また、走査線51とデータ線52との各交差点に対応する位置に画素53が形成され、これらの画素53は、マトリクス状に配置されている。各画素53では、液晶層54と、TFDからなる非線形素子10とが直列接続しており、図7に示す例では、液晶層54が走査線51の側に、非線形素子10がデータ線52の側にそれぞれ接続されている。なお、液晶層54がデータ線52の側に、非線形素子10が走査線51の側にそれぞれ接続されることもある。ここで、各走査線51は、走査線駆動回路57によって駆動される一方、各データ線52は、データ線駆動回路58によって駆動される。
As shown in FIG. 7, in the electro-
このような電気光学装置100は、具体的には、例えば、図8に示すように構成される。図8において、対向配置された一対の基板のうち、一方の基板は、前記の非線形素子10や画素電極が形成された素子基板20であり、他方の基板は、対向基板30である。これらの基板のうち、素子基板20の内側表面には、複数本のデータ線52と、それらのデータ線52に接続される複数の非線形素子10と、それらの非線形素子10と1対1に接続される画素電極23とが形成されている。データ線52は、図8において紙面に対して垂直方向に延在して形成される一方、非線形素子10および画素電極23は、ドットマトリクス状に配列している。そして、画素電極23などの表面には、一軸配向処理、例えばラビング処理が施された配向膜24が形成されている。
Specifically, such an electro-
対向基板30の内側表面には、カラーフィルタ38が形成されており、「R」、「G」、「B」の3色の着色層を構成している。なお、これら3色の着色層の隙間には、ブラックマトリクス39が形成されて、着色層の隙間からの入射光を遮蔽する構成となっている。カラーフィルタ38およびブラックマトリクス39の表面には平坦化膜37が形成され、さらにその表面には、走査線51として機能する対向電極31が、データ線52と直交する方向に形成されている。なお、平坦化膜37は、カラーフィルタ38およびブラックマトリクス39の平滑性を高めて、対向電極31の断線を防止する目的などのために設けられる。さらに、対向電極31の表面には、ラビング処理が施された配向膜34が形成されており、配向膜24、34は、一般にポリイミドなどから形成される。
A
素子基板20と対向基板30とは、スペーサ(図示省略)を含むシール材104によって一定の間隙を保って接合され、この間隙に、液晶105が封入された構成となっている。素子基板20の外側表面には、配向膜24へのラビング方向に対応した光軸を有する偏光板217などが貼着され、対向基板30の外側表面には、配向膜34へのラビング方向に対応した光軸を有する偏光板317などが貼着されている。なお、本形態の電気光学装置100は、COG(Chip On Glass)技術が適用されており、素子基板20の表面に直接、液晶駆動用ICチップ260が実装されている。
The
(画素53の構成)
図9は、本発明が適用された電気光学装置において、TFDを含む数画素分のレイアウトを示す平面図であり、図10は、図9に示す各画素に形成されたTFDの説明図である。
(Configuration of pixel 53)
9 is a plan view showing a layout for several pixels including the TFD in the electro-optical device to which the present invention is applied, and FIG. 10 is an explanatory diagram of the TFD formed in each pixel shown in FIG. .
図9および図10に示すように、本形態の非線形素子10は、第1のTFD10aおよび第2のTFD10bを備えたBack−to−Back構造を有している。すなわち、非線形素子10は、素子基板20の表面に形成された下地層201上において、下電極13bと、この下電極13bの表面に形成された絶縁層14bと、この表面に形成されて相互に離間した上電極15a、15bとを備えており、下電極13bの上面および側面と上電極15a、15bとは、絶縁層14bを介して対向している。上電極15aは、そのままデータ線52となる金属層15cと一体に形成されている一方、上電極15bは、画素電極23に接続されている。なお、データ線52は、下電極13bと同時形成されたタンタル配線13aを備えており、このタンタル配線13aの表面には、絶縁層14bと同時形成された絶縁層14aが形成されている。下地層201は、例えば、厚さが50〜200nm程度のタンタル酸化膜などの絶縁層によって構成され、下電極13bの構成によっては省略してもよい。
As shown in FIGS. 9 and 10, the
本形態の非線形素子10において、下電極13bおよびタンタル配線13aは、例えば、厚さが50〜150nm程度のタンタル膜によって形成され、かかるタンタル膜は、タングステンおよび窒素を含有している。絶縁層14a、14bは、後述するように、気相酸化法単独、あるいは気相酸化法と陽極酸化法とによって金属層13aおよび下電極13bの表面を酸化することによって形成された厚さが20〜40nm程度のタンタル酸化膜であり、かかるタンタル酸化膜は、タングステン、窒素および水素を含有している。上電極15a、15bは、例えばクロム(Cr)などといった金属膜によって100〜500nm程度の厚さに形成されている。
In the
第1のTFD10aは、データ線52の側からみると順番に、上電極15a/絶縁層14b/下電極13bとなって、金属(導電体)/絶縁体/金属(導電体)のサンドイッチ構造を採るため、ダイオードスイッチング特性を有することになる。一方、第2のTFD10bは、データ線52の側からみると順番に、下電極13b/絶縁層14b/上電極15bとなって、第1のTFD10aとは、反対のダイオードスイッチング特性を有することになる。従って、非線形素子10は、2つのダイオードを互いに逆向きに直列接続した形となっているため、1つのダイオードを用いる場合と比べると、電流−電圧の非線形特性が正負の双方向にわたって対称化されることになる。なお、このように非線形特性を厳密に対称化する必要がないのであれば、1つの非線形素子のみを用いても良い。
When viewed from the
画素電極23は、透過型として用いられる場合には、ITO(Indium Tin Oxide)などの導電性の透明膜から形成される一方、反射型として用いられる場合には、アルミニウムや銀などの反射率の大きな反射性金属膜から形成されることがある。なお、画素電極23は、反射型であってもITOなどの透明性金属から形成される場合もある。この場合には、反射層としての反射性金属が形成された後、絶縁層を介して透明な画素電極23が形成される。一方、半透過反射型として用いられる場合には、反射層を薄く形成して半透過反射膜とするか、あるいは、スリットが設けられる構成となる。素子基板20自体は、例えば、石英やガラスなどの絶縁性を有するものが用いられる。なお、透過型として用いる場合には、透明であることも素子基板20の要件となるが、反射型として用いる場合には、透明であることが要件にならない。また、素子基板20の表面に下地層201が設けられる理由は、熱処理により、下電極13bなどが下地から剥離しないようにするとともに、下電極13bに不純物が拡散しないようにするためである。従って、これが問題とならない場合には、下地層201は省略可能である。
The
(電気光学装置100の製造方法)
図11は、本形態の電気光学装置100の製造方法のうち、非線形素子の製造工程を示す工程図であり、その左側には断面図を示し、右側には平面図を示してある。
(Method of manufacturing electro-optical device 100)
FIG. 11 is a process diagram illustrating a manufacturing process of a nonlinear element in the manufacturing method of the electro-
本形態において、電気光学装置100を製造するにあたっては、非線形素子形成工程〜シール材印刷工程からなる素子基板形成工程と、カラーフィルタ形成工程〜ラビング処理工程からなる対向基板形成工程とは別々に行われる。また、これらの工程は、素子基板20および対向基板30を多数取りできる大型の元基板の状態で行われるが、以下の説明では、単品サイズおよび大型の元基板については区別せず、素子基板20および対向基板30と称する。
In this embodiment, when the electro-
本形態では、大型の素子基板20に対して非線形素子形成工程を行うことにより、電気光学装置複数個分のデータ線52および非線形素子10を形成する。この非線形素子形成工程では、図1、図3、図5および図6を参照して説明した製造方法が行われる。なお、以下の説明では、図1および図3を参照して説明した工程順序を採用した例を説明する。
In this embodiment, by performing a nonlinear element formation process on the
まず、図3に示す下地膜形成工程ST101では、図11(a)に示すように、基板20の表面全体に、厚さが50〜200nm程度のタンタル酸化物などの絶縁層を一様な厚さに成膜して下地層201を形成する。
First, in the base film forming step ST101 shown in FIG. 3, an insulating layer such as tantalum oxide having a thickness of about 50 to 200 nm is uniformly formed on the entire surface of the
次に、図3に示す下電極形成工程ST110を行う。この下電極形成工程ST110では、まず、窒素含有タンタル膜形成工程ST111において、スパッタ室に窒素ガスおよびアルゴンガスを導入しながら、タングステンを含有するターゲットを用いて、タングステンおよび窒素を含有するタンタル膜13を50〜150nmの厚さに形成する。次に、タンタル膜パターニング工程ST112において、タンタル膜13の上層にレジストマスクを形成した状態で、タンタル膜13に対してCF4あるいはSF6などを含むエッチングガスを用いてドライエッチングを行い、タンタル膜13をパターニングした後、レジストマスクを除去し、図11(b)に示すように、下電極13bを形成する。その際、データ線52のタンタル配線13aが同時形成され、この状態では、タンタル配線13aと下電極13bとはブリッジ部13cで繋がっている。
Next, a lower electrode formation step ST110 shown in FIG. 3 is performed. In this lower electrode forming step ST110, first, in the nitrogen-containing tantalum film forming step ST111, a tungsten-containing
次に、図3に示す気相酸化工程ST121において、下電極13bの表面に気相酸化を行い、図11(c)に示すように、下電極13bの表面に、タングステンおよび窒素を含有するタンタル酸化膜からなる絶縁層14bを形成する。また、タンタル配線13aの表面には、タングステンおよび窒素を含有するタンタル酸化膜からなる絶縁層14aが形成される。本形態では、気相酸化工程ST121において、絶縁層14bを構成するのに必要な膜厚のタンタル酸化膜、例えば、厚さが20〜40nm程度のタンタル酸化膜を形成する。
Next, in the vapor phase oxidation step ST121 shown in FIG. 3, vapor phase oxidation is performed on the surface of the
次に、図3に示す陽極酸化工程ST122において、有機酸系や無機酸系の水溶液中で下電極13bを陽極にして、陽極酸化を行う。その際、気相酸化工程ST121において絶縁層14bを構成するのに必要な膜厚のタンタル酸化膜が形成されているので、陽極酸化工程ST122では、気相酸化工程ST121において形成されたタンタル酸化膜の厚さに相当する電圧を下電極13bに印加する。従って、陽極酸化工程ST122では、気相酸化工程ST121で形成したタンタル酸化膜の欠陥を修復するが、膜成長は起こらない。
Next, in the anodic oxidation step ST122 shown in FIG. 3, anodic oxidation is performed using the
次に、図3に示す水素添加アニール工程ST130(水素導入工程)において、水素を含有する雰囲気中で素子基板20を加熱する。その結果、絶縁層14bは、タングステン、窒素および水素を含有するタンタル酸化膜となる。
Next, in the hydrogen addition annealing step ST130 (hydrogen introduction step) shown in FIG. 3, the
次に、図3に示すブリッジ部除去工程ST140において、例えばドライエッチングにより、図11(d)に示すように、ブリッジ部13cを大型の素子基板20から除去する。これにより、下電極13bおよび絶縁層14bが、データ線52から島状に分断される。なお、この工程では、ブリッジ部の他に、給電パターンのうち、大型の素子基板20を切断した際に素子基板20に残ってしまう不要な部分についても除去する。また、必要に応じて、画素電極23に相当する領域の下地層201を除去する。
Next, in the bridge portion removing step ST140 shown in FIG. 3, the
次に、図3に示す上電極形成工程ST150を行う。それには、まず、クロム膜形成工程ST151において、厚さが100〜500nm程度のCrをスパッタなどによって一様な厚さで成膜した後、クロム膜パターニング工程ST152において、フォトリソグラフィ技術を利用して、クロム膜をパターニングし、図11(e)に示すように、データ線52の最上層としての金属層15c、第1のTFD10aの上電極15a、および第2のTFD10bの上電極15bを形成する。以上により、非線形素子10(TFD10a、10b)が素子基板20の表面に必要な数だけ形成される。なお、図3に示すブリッジ部除去工程ST140は、上電極形成工程ST150の後に行ってもよい。
Next, an upper electrode formation step ST150 shown in FIG. 3 is performed. First, in the chromium film forming step ST151, Cr having a thickness of about 100 to 500 nm is formed with a uniform thickness by sputtering or the like, and then in the chromium film patterning step ST152, a photolithography technique is used. Then, the chromium film is patterned to form the
それ以降の製造工程の図示は省略するが、画素電極23を形成するためのITOをスパッタなどによって一様な厚さで成膜した後、ITO膜をパターニングし、画素電極23をその一部が上電極15bに重なるように形成する。これらの一連の工程により、図9および図10に示す非線形素子10および画素電極23が形成される。しかる後には、配向膜工程P3において、素子基板20の表面にポリイミド、ポリビニルアルコールなどを一様な厚さに形成することによって配向膜24を形成した後(図8参照)、ラビング処理工程において、配向膜24に対してラビング処理その他の配向処理を行う。次に、シール材印刷工程において、ディスペンサーやスクリーン印刷などによってシール材104(図8参照)を環状に塗布する。なお、シール材104の一部分には、液晶注入口を形成しておく。
Although illustration of subsequent manufacturing steps is omitted, after forming ITO with a uniform thickness by sputtering or the like to form the
以上の素子基板形成工程とは別に、対向基板形成工程(カラーフィルタ形成工程〜ラビング処理工程)を行う。それには、まず、図8に示すように、ガラス基板などといった透光性材料によって形成された大型の対向基板30を用意した後、カラーフィルタ形成工程において、大型の対向基板30の表面上にブラックマトリクス39、およびカラーフィルタ38を形成する。ここで、カラー表示が必要でない場合には、カラーフィルタ38を形成する必要はない。次に、平坦化層形成工程において、カラーフィルタ38の上に平坦化膜37を一様な厚さに形成して表面を平坦化する。次に、対向電極形成工程において、ITO膜などによりストライプ状の対向電極31、すなわち、走査線51を形成する。次に、配向膜形成工程において、走査線51などの上にポリイミドなどによって一様な厚さの配向膜34を形成した後、ラビング処理工程において、配向膜34に対してラビング処理などといった配向処理を施す。
Separately from the above element substrate forming process, an opposing substrate forming process (color filter forming process to rubbing process) is performed. First, as shown in FIG. 8, after preparing a
その後、大型の素子基板20と大型の対向基板30とを位置合わせした上でシール材104を間に挟んで貼り合わせ(貼り合わせ工程)、さらに紫外線硬化その他の方法でシール材104を硬化させる(シール材硬化工程)。これにより、液晶装置複数個分を含んでいる空のパネル構造体が形成される。その後、空のパネル構造体を短冊状のパネル構造体に切断する(1次切断工程3)。この短冊状のパネル構造体の切断個所では、シール材104の途切れ部分からなる液晶注入口が外部に開口しているので、露出した液晶注入口からパネル構造体の内側に液晶を減圧注入した後(液晶注入工程)、各液晶注入口に対して樹脂などの封止材を塗布して、各液晶注入口を封止する(注入口封止工程)。なお、この工程により、パネル構造体に液晶が付着するので、液晶を注入し終えたパネル構造体を洗浄する(洗浄工程)。その後、パネル構造体をさらに切断することにより、複数個の電気光学装置100が切り出される(2次切断工程)。しかる後に、電気光学装置100に液晶駆動用ICチップ260などを実装し、電気光学装置100が完成する(実装工程)。
Thereafter, the
[電気光学装置への他の適用例]
上記形態では、TNモードあるいはVANモードの液晶装置(電気光学装置)を例に説明したため、対向基板に対向電極が形成された構成であったが、素子基板に画素電極および対向電極(共通電極)の双方が形成されたIPS(In−Plane Switching)モードやFFS(Fringe Field Switching)モードの液晶装置(電気光学装置)に本発明を適用してもよい。
[Other application examples to electro-optical devices]
In the above embodiment, since the TN mode or VAN mode liquid crystal device (electro-optical device) has been described as an example, the counter electrode is formed on the counter substrate. However, the pixel electrode and the counter electrode (common electrode) are formed on the element substrate. The present invention may be applied to a liquid crystal device (electro-optical device) in IPS (In-Plane Switching) mode or FFS (Fringe Field Switching) mode in which both of the above are formed.
[電子機器への搭載例]
本発明を適用した電気光学装置は、携帯電話機やモバイル型のパーソナルコンピュータの他、マルチメディア対応のパーソナルコンピュータ(PC)、エンジニアリング・ワークステーション(EWS)、ページャ、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダ型またはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、POS端末、タッチパネルなどの電子機器に適用できる他、30インチを越えるような大画面を備えた電子機器を構成するのに用いることもできる。
[Example of mounting on electronic devices]
The electro-optical device to which the present invention is applied includes a personal computer (PC), an engineering work station (EWS), a pager, a word processor, a television, a viewfinder type or a monitor in addition to a mobile phone or a mobile personal computer. In addition to being applicable to electronic devices such as direct-view video tape recorders, electronic notebooks, electronic desk calculators, car navigation devices, POS terminals, touch panels, etc., they are used to construct electronic devices with large screens exceeding 30 inches. You can also.
10、10x・・非線形素子(TFD)、13・・タンタル膜、13b、13x・・下電極、14b、14x・・絶縁層、15b、15x・・上電極、20・・素子基板、100・・電気光学装置 10, 10x ··· Non-linear element (TFD), 13 ·· Tantalum film, 13b, 13x ·· Lower electrode, 14b, 14x · · Insulating layer, 15b, 15x · · Upper electrode, 20 · · Device substrate, 100 · · · Electro-optic device
Claims (4)
窒素含有タンタル膜によって前記下電極を形成する下電極形成形成工程と、
気相酸化法により前記下電極の表面を酸化して窒素含有タンタル酸化膜を形成する気相酸化工程と、
前記窒素含有タンタル酸化膜に水素を導入する水素導入工程と、
を有することを特徴とする非線形素子の製造方法。 In a method for manufacturing a nonlinear element comprising a lower electrode, an insulating layer covering the surface side of the lower electrode, and an upper electrode facing the lower electrode through the insulating layer,
A lower electrode forming step of forming the lower electrode with a nitrogen-containing tantalum film;
A gas phase oxidation step of oxidizing the surface of the lower electrode by a gas phase oxidation method to form a nitrogen-containing tantalum oxide film;
A hydrogen introduction step of introducing hydrogen into the nitrogen-containing tantalum oxide film;
A method for manufacturing a non-linear element, comprising:
前記気相酸化工程と前記陽極酸化工程との間、および前記陽極酸化工程後のうちの少なくとも一方において前記水素導入工程を行うことを特徴とする請求項1に記載の非線形素子の製造方法。 After the vapor phase oxidation step, an anodic oxidation step of performing anodization using the lower electrode as an anode,
2. The method of manufacturing a nonlinear element according to claim 1, wherein the hydrogen introduction step is performed between at least one of the gas phase oxidation step and the anodization step and after the anodization step.
素子基板上における複数の画素領域の各々に前記非線形素子を画素スイッチング素子として形成することを特徴とする電気光学装置の製造方法。 An electro-optical device manufacturing method using the nonlinear element manufacturing method according to claim 1,
A method of manufacturing an electro-optical device, wherein the nonlinear element is formed as a pixel switching element in each of a plurality of pixel regions on an element substrate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006288350A JP2008108804A (en) | 2006-10-24 | 2006-10-24 | Method for manufacturing nonlinear element and method for manufacturing electro-optical device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006288350A JP2008108804A (en) | 2006-10-24 | 2006-10-24 | Method for manufacturing nonlinear element and method for manufacturing electro-optical device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008108804A true JP2008108804A (en) | 2008-05-08 |
Family
ID=39441925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006288350A Withdrawn JP2008108804A (en) | 2006-10-24 | 2006-10-24 | Method for manufacturing nonlinear element and method for manufacturing electro-optical device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2008108804A (en) |
-
2006
- 2006-10-24 JP JP2006288350A patent/JP2008108804A/en not_active Withdrawn
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7852450B2 (en) | Liquid crystal display device and method of fabricating the same | |
| JPH09113931A (en) | Liquid crystal display | |
| JP2004302448A (en) | Liquid crystal display device and method of manufacturing the same | |
| KR20080043707A (en) | Manufacturing method of multilayer thin film pattern and display device | |
| US20100259469A1 (en) | Liquid crystal display panel and liquid crystal display device | |
| US5847793A (en) | Liquid crystal display apparatus and fabrication process thereof | |
| US9726946B2 (en) | Liquid crystal display device and production method for same | |
| JP3234168B2 (en) | Method for manufacturing TFT array substrate | |
| WO2010079540A1 (en) | Liquid-crystal display panel | |
| JP2008004588A (en) | Nonlinear element manufacturing method, nonlinear element, and electro-optical device | |
| JP2008108804A (en) | Method for manufacturing nonlinear element and method for manufacturing electro-optical device | |
| JP2004046123A (en) | Liquid crystal display device | |
| JP2008108805A (en) | Method for manufacturing nonlinear element and method for manufacturing electro-optical device | |
| JP2008108806A (en) | Method for manufacturing nonlinear element and method for manufacturing electro-optical device | |
| JP2008108807A (en) | Nonlinear element, method for manufacturing nonlinear element, and electro-optical device | |
| JP2008107593A (en) | Method for manufacturing nonlinear element and method for manufacturing electro-optical device | |
| JPH04331918A (en) | Active matrix liquid crystal display device | |
| JP2007184444A (en) | Nonlinear element, electro-optical device, and method of manufacturing nonlinear element | |
| JP2008004589A (en) | Nonlinear element and electro-optical device | |
| JP2007188922A (en) | Nonlinear element, electro-optical device, and method of manufacturing nonlinear element | |
| JP2007183451A (en) | Method for manufacturing nonlinear element and method for manufacturing electro-optical device | |
| JP2008108934A (en) | Nonlinear element manufacturing method, nonlinear element, and electro-optical device | |
| JP2007184443A (en) | Nonlinear element, electro-optical device, and method of manufacturing nonlinear element | |
| JP2008010614A (en) | Non-linear element manufacturing method, non-linear element, electro-optical device, and reactive sputter deposition apparatus | |
| JP2768590B2 (en) | Active matrix substrate |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20100105 |