JP2845929B2 - Manufacturing method of nonlinear element - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アクティブマトリックス方式液晶表示パネ
ルにおいて液晶スイッチング素子に用いられる金属−絶
縁体−金属構造(以下、MIMと記す)を有する非線形素
子の製造方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a non-linear element having a metal-insulator-metal structure (hereinafter referred to as MIM) used for a liquid crystal switching element in an active matrix type liquid crystal display panel. It relates to a manufacturing method.
液晶表示パネルは実用化が進み、現在では高品質高密
度化が望まれている。これは、MIM素子を用いたアクテ
ィブマトリックス方式において可能である。Liquid crystal display panels have been put into practical use, and high quality and high density are now desired. This is possible in an active matrix system using MIM elements.
MIM素子において、導体は金属としてみなすことがで
き、例えは、タンタル(Ta)一酸化タンタル(TaO)一
酸化インジウムスズ(ITO)のような金属−絶縁体−導
体(金属)構造のMIM素子を液晶表示パネルに使用する
場合、次のような工程により製造することができる。第
3図(a)は液晶表示パネルを示す平面図、第3図
(b)は第3図(a)におるA−B線断面の拡大した断
面図である。以下、第3図(a)、(b)を交互に参照
して説明する。ガラス基板1上に、Taをスパッタリング
法により形成し、フォトエッチングによりMIM素子の下
層金属7と配線9を形成する。次に陽極酸化法によりTa
表面に絶縁体5としてTaOを形成する。次にITOをスパッ
タリング法により形成しフォトエッチングによりパター
ニングしMIM素子の上層金属8と液晶駆動用画素電極10
を形成する。In a MIM element, a conductor can be regarded as a metal. For example, a MIM element having a metal-insulator-conductor (metal) structure such as tantalum (Ta), tantalum monoxide (TaO), and indium tin oxide (ITO) is used. When used for a liquid crystal display panel, it can be manufactured by the following steps. FIG. 3A is a plan view showing a liquid crystal display panel, and FIG. 3B is an enlarged cross-sectional view taken along a line AB in FIG. 3A. Hereinafter, description will be given with reference to FIGS. 3 (a) and 3 (b) alternately. Ta is formed on the glass substrate 1 by a sputtering method, and the lower metal 7 and the wiring 9 of the MIM element are formed by photoetching. Next, anodize Ta
TaO is formed as an insulator 5 on the surface. Next, ITO is formed by a sputtering method and patterned by photoetching, and the upper layer metal 8 of the MIM element and the pixel electrode
To form
上層金属8は、スパッタリング法を用いて形成してい
るため下層金属7の断差部分での断差被覆性が悪く断線
が発生しやすい。Since the upper layer metal 8 is formed by using the sputtering method, the lower layer metal 7 has poor fault coverage at the faulted portions and is liable to break.
さらに上層金属8の断線が発生しなくても、上層金属
8が下層金属7の断差部で膜厚が他に比べ薄くなる。こ
のため、第4図に示すようにこの断差部分にエッチング
液が入り込み、断差部部で上層金属8のサイドエッチン
グが進行し、絶縁体5を介して下層金属7と上層金属8
とが重なった領域、すなわち素子面積のバラツキが生じ
る さらにまた、絶縁体5は、下層金属7表面を陽極酸化
することによって形成されるが、このとき下層金属7が
第3図に示すような形状であると、ガラス基板1表面
と、下層金属7表面が接する部分では、絶縁体5が均一
形成されにくく絶縁体5の厚さが薄くなり、この絶縁体
5の薄くなった部分からリーク電流が発生しやすい。Furthermore, even if the disconnection of the upper layer metal 8 does not occur, the thickness of the upper layer metal 8 becomes thinner at the cut portion of the lower layer metal 7 than the others. As a result, as shown in FIG. 4, the etchant enters the gap, the side metal of the upper metal 8 progresses at the gap, and the lower metal 7 and the upper metal 8 pass through the insulator 5.
In addition, the insulator 5 is formed by anodizing the surface of the lower metal 7. At this time, the lower metal 7 has a shape as shown in FIG. Therefore, in a portion where the surface of the glass substrate 1 and the surface of the lower metal 7 are in contact with each other, the insulator 5 is difficult to be formed uniformly, and the thickness of the insulator 5 becomes thin. Likely to happen.
本発明の目的は、このような課題を解決し、断線及び
素子面積バラツキの少ない、さらにリーク電流の少ない
高品質高密度の液晶表示パネルの製造方法を提供するこ
とである。An object of the present invention is to solve such problems and to provide a method of manufacturing a high-quality and high-density liquid crystal display panel with less disconnection and variation in element area and with less leakage current.
上記の目的は、ガラス基板上の全面に第1の金属膜を
形成し、さらに感光性樹脂を形成する工程と、フォトリ
ソグラフィによりこの感光性樹脂を下層金属と配線のパ
ターン形状にパターニングする工程と、パターニングし
たこの感光性樹脂をエッチングマスクとして第1の金属
膜をエッチングし下層金属と配線を形成する工程と、全
面に絶縁膜を形成する工程と、感光性樹脂を除去するこ
とにより第1の金属膜の非形成領域に絶縁膜を埋め込む
工程と、この下層金属上に絶縁体を形成する工程と、全
面に第2の金属膜を形成しフォトエッチングにより第2
の金属膜からなる上層金属と液晶駆動用画素電極とを形
成する工程とを用いることによって解決される。The above object is to form a first metal film on the entire surface of a glass substrate and further form a photosensitive resin, and to pattern the photosensitive resin into a lower metal and wiring pattern by photolithography. Using the patterned photosensitive resin as an etching mask, etching the first metal film to form a lower metal layer and wiring, forming an insulating film over the entire surface, and removing the photosensitive resin to form the first resin. A step of embedding an insulating film in a region where the metal film is not formed, a step of forming an insulator on the lower metal, and a step of forming a second metal film on the entire surface and performing second etching by photoetching.
Forming an upper layer metal made of a metal film and a pixel electrode for driving a liquid crystal.
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら
詳細に説明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
〔実施例1〕 第2図は、本実施例により製作したMIM素子を用いた
液晶表示パネルを示す平面図、第1図(a)〜(f)
は、製造方法を工程順に示す第2図A−B線断面の拡大
した断面図である。以下、第1図及び第2図を交互に参
照して説明する。Example 1 FIG. 2 is a plan view showing a liquid crystal display panel using a MIM element manufactured according to this example, and FIGS. 1 (a) to 1 (f).
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view taken along a line AB in FIG. 2 showing a manufacturing method in the order of steps. Hereinafter, description will be made with reference to FIGS. 1 and 2 alternately.
まず、第1図(a)に示すようにガラス基板1上に第
1の金属膜2としてTaをスパッタリング法により、厚さ
200nm〜1000nm形成し、さらに感光性樹脂3を1000nm〜5
000nm形成する。First, as shown in FIG. 1 (a), Ta is used as a first metal film 2 on a glass
200 nm to 1000 nm is formed, and photosensitive resin 3 is further coated to 1000 nm to 5 nm.
000 nm.
次に、第1図(b)に示すように、感光性樹脂3を下
層金属と配線のパターン形状にパターニングする。そし
て、この感光性樹脂3をマスクとして、フッ素を含むエ
ッチングガス例えば四フッ化炭素ガスを用いて反応性イ
オンエッチング法により、第1の金属膜2をエッチング
し、第2図に示す下層金属7と配線9とを形成する。Next, as shown in FIG. 1 (b), the photosensitive resin 3 is patterned into a lower metal and wiring pattern. Then, using the photosensitive resin 3 as a mask, the first metal film 2 is etched by a reactive ion etching method using an etching gas containing fluorine, for example, a carbon tetrafluoride gas, and the lower metal layer 7 shown in FIG. And the wiring 9 are formed.
次に、第1図(c)に示すように、スパッタリング法
により絶縁膜4としてTaOを第1の金属膜2とほぼ同じ
厚さに形成する。Next, as shown in FIG. 1 (c), TaO is formed as the insulating film 4 to have substantially the same thickness as the first metal film 2 by the sputtering method.
次に、第1図(d)に示すように、エッチングマスク
として用いた感光性樹脂3を除去することによって第1
の金属膜2が形成された領域、すなわち第1の金属膜2
上の絶縁膜4を除去し、第1の金属膜2が形成されてな
い領域に絶縁膜4を形成する。以上の工程により、第1
の金属膜2の表面の断差がほとんどなくなり、平坦化さ
れる。Next, as shown in FIG. 1D, the photosensitive resin 3 used as an etching mask is removed to remove the first resin.
Where the first metal film 2 is formed, that is, the first metal film 2
The upper insulating film 4 is removed, and the insulating film 4 is formed in a region where the first metal film 2 is not formed. By the above steps, the first
There is almost no difference in the surface of the metal film 2 and the surface is flattened.
次に、第1図(e)に示すように、クエン酸0.1%水
溶液中、30Vの電圧で、第1の金属膜2であるTaを陽極
酸化し、第1の金属膜2表面に絶縁体5としてTaOを、
厚さ50nm形成する。Next, as shown in FIG. 1 (e), Ta as the first metal film 2 is anodized in a 0.1% aqueous citric acid solution at a voltage of 30 V to form an insulator on the surface of the first metal film 2. TaO as 5,
It is formed to a thickness of 50 nm.
次に、第1図(f)に示すように、第2の金属膜6と
してITOをスパッタリング法により全面に形成し、フォ
トエッチングによりパターニングし、ITOからなるMIM素
子の上層金属8及び液晶駆動用画素電極10を形成する。Next, as shown in FIG. 1 (f), ITO is formed on the entire surface as a second metal film 6 by a sputtering method, and is patterned by photoetching to form an upper layer metal 8 of an MIM element made of ITO and a liquid crystal drive. The pixel electrode 10 is formed.
本実施例では、絶縁体5の形成方法として陽極酸化法
を用いた例で説明したが、スパッタリング法またはプラ
ズマ化学気相成長法などを用いて、酸化シリコン膜や窒
化シリコン膜等からなる絶縁体5を形成しても良い。In this embodiment, an example in which an anodic oxidation method is used as a method for forming the insulator 5 has been described. 5 may be formed.
また本実施例では、下層金属7としてTa、上層金属8
としてITO、絶縁膜2としてTaOを用いたが、上層金属8
及び下層金属7として、アルミニウム、クロム、タング
ステン、ニッケルなどの他の金属、絶縁膜4として窒化
シリコンや酸化シリコン等を用いてもMIM素子を製造す
ることができる。In this embodiment, the lower metal 7 is Ta, and the upper metal 8 is Ta.
Was used, and TaO was used as the insulating film 2.
Also, a MIM element can be manufactured by using other metals such as aluminum, chromium, tungsten, and nickel as the lower metal 7 and silicon nitride or silicon oxide as the insulating film 4.
第1図(d)を用いて説明した第1の金属膜2上の絶
縁膜4の除去は、感光性樹脂3の断面形状を上面より第
1の金属膜2に接する側の開口部が大きい逆テーパー状
にすることにより、確実に行うことができる。また、感
光性樹脂の代わりに、例えばアルミニウムのような金属
材料を用いることも可能である。In the removal of the insulating film 4 on the first metal film 2 described with reference to FIG. 1D, the cross-sectional shape of the photosensitive resin 3 has a larger opening on the side in contact with the first metal film 2 than the upper surface. By making it reversely tapered, it can be performed reliably. In addition, a metal material such as aluminum can be used instead of the photosensitive resin.
〔発明の効果〕 以上の説明で明らかなように、本発明によれば、下層
金属の段差をなくすことができるため、上層金属の断線
やエッチング液のしみ込みによる素子面積バラツキを抑
えることが可能となる。さらに下層金属表面が、平面で
あるため均一な絶縁体が形成されたリーク電流が減少す
る。以上のことにより、高品質高密度の液晶表示パネル
を得ることができる。[Effects of the Invention] As is clear from the above description, according to the present invention, since the step of the lower metal can be eliminated, it is possible to suppress the element area variation due to disconnection of the upper metal or penetration of the etching solution. Becomes Further, since the lower metal surface is flat, a leak current in which a uniform insulator is formed is reduced. As described above, a high-quality and high-density liquid crystal display panel can be obtained.
さらにまた、本発明によれば、下層金属及び配線の膜
厚を任意に設定できるため、現在、大型液晶パネルで問
題となっていた配線抵抗の問題が解消され、大型液晶パ
ネルも可能となる。Furthermore, according to the present invention, the thickness of the lower metal layer and the thickness of the wiring can be arbitrarily set, so that the problem of the wiring resistance, which has been a problem with large liquid crystal panels, can be solved, and a large liquid crystal panel can be realized.
第1図(a)〜(f)は本発明におけるMIM素子の製造
方法を工程順に示す断面図、第2図は本発明におけるMI
M素子を用いた液晶表示パネルを示す平面図、第3図
(a)、(b)は従来例におけるMIM素子を用いた液晶
表示パネルを示し、第3図(a)は平面図、第3図
(b)は断面図、第4図は従来例におけるMIM素子の問
題点を説明するための斜視図である。 1……ガラス基板、 2……第1の金属膜、 3……感光性樹脂、 4……絶縁膜、 5……絶縁体、 7……下層金属、 8……上層金属、 9……配線、 10……液晶駆動用画素電極。1A to 1F are cross-sectional views showing a method of manufacturing a MIM element according to the present invention in the order of steps, and FIG.
FIGS. 3A and 3B are plan views showing a liquid crystal display panel using M elements, and FIGS. 3A and 3B show a liquid crystal display panel using MIM elements in a conventional example. FIG. 3A is a plan view and FIG. FIG. 4B is a cross-sectional view, and FIG. 4 is a perspective view for explaining a problem of the conventional MIM element. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Glass substrate, 2 ... 1st metal film, 3 ... Photosensitive resin, 4 ... Insulating film, 5 ... Insulator, 7 ... Lower layer metal, 8 ... Upper layer metal, 9 ... Wiring , 10 ... Pixel electrode for driving liquid crystal.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/136 G02F 1/1333 G02F 1/13 101 G02F 1/1343 G09F 9/30 H01L 49/02──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G02F 1/136 G02F 1/1333 G02F 1/13 101 G02F 1/1343 G09F 9/30 H01L 49/02
Claims (1)
し、さらに全面に感光性樹脂を形成する工程と、 フォトリソグラフィにより、上記感光性樹脂を下層金属
と配線のパターン形状にパターニングする工程と、 パターニングした上記感光性樹脂をエッチングマスクと
して、上記第1の金属膜をエッチングして、上記下層金
属と上記配線を形成する工程と、 全面に絶縁膜を形成する工程と、 上記感光性樹脂を除去することにより、上記感光性樹脂
の上面に形成されている上記絶縁膜を除去して、上記第
1の金属膜の非形成領域に上記絶縁膜を埋め込む工程
と、 上記下層金属上に絶縁体を形成する工程と、 全面に第2の金属膜を形成し、フォトエッチングにより
その第2の金属膜からなる上層金属を形成する工程とを
有する ことを特徴とする非線形素子の製造方法。A step of forming a first metal film on the entire surface of the glass substrate and forming a photosensitive resin on the entire surface; and patterning the photosensitive resin into a pattern of lower metal and wiring by photolithography. Forming the lower metal and the wiring by etching the first metal film using the patterned photosensitive resin as an etching mask; forming an insulating film on the entire surface; Removing the conductive resin, removing the insulating film formed on the upper surface of the photosensitive resin, and embedding the insulating film in a region where the first metal film is not formed; Forming a second metal film on the entire surface, and forming an upper metal layer made of the second metal film by photo-etching. Manufacturing method of a nonlinear element.
Priority Applications (1)
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Publications (2)
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