JP2777394B2 - 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
きる。例えば、タンタル（Ta）−酸化タンタル（TaO）
−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４図（ａ）は液晶表示パネルを示す平面図、第４図
（ｂ）は第４図（ａ）におけるＡ−Ｂ断面の拡大した断
面図である。以下、第４図（ａ）、（ｂ）を交互に参照
して説明する。ガラス基板１上にTaエッチング時にガラ
ス基板１表面を保護するための絶縁膜２としてTaOをス
パッタリング法により形成する。次に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1
0を形成する。In a MIM element, a conductor can be regarded as a metal. For example, tantalum (Ta) -tantalum oxide (TaO)
-Metal such as indium tin oxide (ITO) -Insulator-
When a MIM element having a conductor (metal) structure is used for a liquid crystal display panel, it can be manufactured by the following steps.
FIG. 4A is a plan view showing the liquid crystal display panel, and FIG. 4B is an enlarged cross-sectional view taken along a line AB in FIG. 4A. Hereinafter, description will be made with reference to FIGS. 4 (a) and 4 (b) alternately. TaO is formed on the glass substrate 1 by sputtering as an insulating film 2 for protecting the surface of the glass substrate 1 during Ta etching. Next, Ta is formed by a sputtering method, and the lower metal 7 and the wiring 9 of the MIM element are formed by photoetching. Next, by anodizing method
TaO is formed as an insulator 5 on the Ta 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
Form a 0.
上層金属８は、スパッタリング法を用いて形成してい
るため第４図（ｂ）に示すように下層金属７の段差部分
での段差被覆性が悪く断線が発生しやすい。Since the upper metal layer 8 is formed by using a sputtering method, the step coverage of the lower metal layer 7 at the stepped portion is poor as shown in FIG.
また、断線が発生しなくても、上層金属８が下層金属
７の段差部で膜厚が他に比べ薄くなる。このため、第５
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、断差部分電上で金属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。Further, even if the disconnection does not occur, the thickness of the upper metal layer 8 at the step portion of the lower metal layer 7 becomes smaller than that of the other layers. Therefore, the fifth
As shown in the figure, an etching solution enters the difference portion, side etching of the metal 8 proceeds on the difference portion voltage, and a region where the lower metal 7 and the upper metal 8 overlap with each other via the insulator 5, that is, The element area varies.
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、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 element area variation.
上記の目的は、ガラス基板上の全面に絶縁膜を形成
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との反転
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絶縁膜を
エッチングする工程と、全面に第１の金属膜を形成する
工程と、感光性樹脂を除去することにより絶縁膜の開口
部に第１の金属膜を埋め込み下層金属と配線とを形成す
る工程と、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 an insulating film on the entire surface of a glass substrate, further form a photosensitive resin, and pattern the photosensitive resin by photolithography into an inverted pattern shape of a lower metal and wiring, A step of etching the insulating film using the patterned photosensitive resin as an etching mask, a step of forming a first metal film on the entire surface, and a step of removing the photosensitive resin to form a first metal film in the opening of the insulating film. Forming a lower metal and wiring, and forming an insulator on the lower metal,
This is solved by using a process of forming a second metal film on the entire surface and forming an upper metal layer made of the second metal film and a pixel electrode for driving a liquid crystal by photoetching.
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 the present example, and FIGS. 1 (a) to 1 (f).
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of FIG. 2A-B cross-section showing the 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上に絶
縁膜２としてTaO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〜5000nm
の膜厚で形成する。First, as shown in FIG. 1 (a), TaO is deposited on a glass substrate 1 as an insulating film 2 by sputtering to a thickness of 200 nm.
To 1000 nm, and the photosensitive resin 3 is further formed to 1000 nm to 5000 nm.
It is formed with a film thickness of.
次に、第１図（ｂ）に示すように、感光性樹脂３を第
２図に示す下層金属７と配線９との反転パターン形状に
パターニングする。そして、この感光性樹脂３をエッチ
ングマスクとして、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、絶縁膜２をエッチングする。Next, as shown in FIG. 1B, the photosensitive resin 3 is patterned into an inverted pattern shape of the lower metal 7 and the wiring 9 shown in FIG. Then, using the photosensitive resin 3 as an etching mask, the insulating film 2 is etched by a reactive ion etching method using an etching gas containing fluorine, for example, a carbon tetrafluoride gas.
次に、第１図（ｃ）に示すように、スパッタリング法
により第１の金属膜４としてTaを絶縁膜２とほぼ同じ厚
さ形成する。Next, as shown in FIG. 1 (c), Ta is formed as the first metal film 4 to have substantially the same thickness as the insulating 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絶縁
膜２開口部以外の第１の金属膜４を除去する、いわゆる
リフトオフ法によって、Taからなる配線９及びMIM素子
の下層金属７を形成する。以上の工程により、第１の金
属膜４からなる下層金属７と配線９とが絶縁膜２の開口
部内に埋め込まれ、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, by removing the first metal film 4 other than the opening of the insulating film 2 by removing the photosensitive resin 3 used as an etching mask, a so-called lift-off method is used. A wiring 9 made of Ta and a lower metal layer 7 of the MIM element are formed. Through the above steps, the lower metal layer 7 made of the first metal film 4 and the wiring 9 are buried in the opening of the insulating film 2, and the surface is hardly distorted and 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４であるTaを陽極
酸化し、第１の金属膜４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 4 is anodized at a voltage of 30 V in a 0.1% aqueous citric acid solution, and an insulator is formed on the surface of the first metal film 4. 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.
（実施例２） 第３図は本発明における第２の実施例により製作した
MIM素子を示す断面図である。(Embodiment 2) FIG. 3 is manufactured according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a MIM element.
第３図に示すように、ガラス基板１に第２図に示す下
層金属７と配線９の反転パターン形状の溝を形成し、
（実施例１）と同様にリフトオフ法を用いて第１の金属
膜４をガラス基板１の溝内に埋め込み、下層金属７と配
線９を形成する。その後、下層金属７上に陽極酸化法に
より絶縁体５を形成し、さらにITOからなる上層金属８
と液晶駆動用画素電極10とを形成する。As shown in FIG. 3, a groove having an inverted pattern shape of the lower metal 7 and the wiring 9 shown in FIG.
The first metal film 4 is buried in the groove of the glass substrate 1 by the lift-off method in the same manner as in (Example 1), and the lower metal 7 and the wiring 9 are formed. Thereafter, an insulator 5 is formed on the lower metal 7 by anodization, and an upper metal 8 made of ITO is further formed.
And a pixel electrode 10 for driving a liquid crystal.
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 the anodic oxidation method is used as the 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、上層及び下
層金属として、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. Aluminum, chromium, tungsten,
A MIM element can also be manufactured by using other metals such as nickel and silicon nitride or silicon oxide as an insulating film.
第１の金属膜４のリフトオフは、感光性樹脂３の断面
形状を上面より絶縁膜２あるいはガラス基板１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。The lift-off of the first metal film 4 can be reliably performed by making the cross-sectional shape of the photosensitive resin 3 reversely tapered so that the opening on the side in contact with the insulating film 2 or the glass substrate 1 is larger than the upper surface. Also, instead of photosensitive resin,
For example, a metal material such as aluminum can be used.
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、下層
金属の断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面積バラツキが抑える
ことが可能となり、高品質高密度の液晶表示パネルを得
ることができる。As is clear from the above description, according to the present invention, since the gap in the lower metal can be eliminated, it is possible to suppress the area variation due to the disconnection of the upper metal and the penetration of the etching solution, and the high quality A liquid crystal display panel having a high density can be obtained.
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図は
本発明における他の実施例におけるMIM素子を示す断面
図、第４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４図（ａ）は平面図、
第４図（ｂ）は断面図、第５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……絶縁膜、 ３……感光性樹脂、 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.
FIG. 3 is a plan view showing a liquid crystal display panel using an M element, FIG. 3 is a sectional view showing a MIM element according to another embodiment of the present invention, and FIGS. FIG. 4 (a) is a plan view,
FIG. 4B is a cross-sectional view, and FIG. 5 is a perspective view for explaining a problem of the MIM element in the conventional example. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Glass substrate, 2 ... Insulating film, 3 ... Photosensitive resin, 5 ... Insulator, 7 ... Lower metal, 8 ... Upper metal, 9 ... Wiring, 10 ... Pixel electrode for liquid crystal drive .
Claims (4)
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上記感光性樹脂を下層金属と
配線との反転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
して上記絶縁膜をエッチングする工程と、 全面に第１の金属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絶縁膜の開口
部に上記第１の金属膜を埋め込み上記下層金属と配線と
を形成する工程と、 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 an insulating film over the entire surface of the glass substrate and further forming a photosensitive resin; and a step of patterning the photosensitive resin by photolithography into an inverted pattern of a lower metal and wiring. A step of etching the insulating film using the patterned photosensitive resin as an etching mask; a step of forming a first metal film over the entire surface; and a step of removing the photosensitive resin to form an opening in the opening of the insulating film. A step of forming the lower metal and the wiring by burying the first metal film, a step of forming an insulator on the lower metal, and forming a second metal film on the entire surface and photoetching the second metal film. Forming an upper layer metal made of a non-linear element.
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上記感光性樹脂を下層金属と
配線との反転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
して上記絶縁膜をエッチングする工程と、 全面に第１の金属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絶縁膜の開口
部に上記第１の金属膜を埋め込み上記下層金属と配線と
を形成する工程と、 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と液晶駆動用画素電極
と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 an insulating film over the entire surface of the glass substrate and further forming a photosensitive resin; and a step of patterning the photosensitive resin by photolithography into an inverted pattern of lower metal and wiring. A step of etching the insulating film using the patterned photosensitive resin as an etching mask; a step of forming a first metal film over the entire surface; and a step of removing the photosensitive resin to form an opening in the opening of the insulating film. A step of forming the lower metal and the wiring by burying the first metal film, a step of forming an insulator on the lower metal, and forming a second metal film on the entire surface and photoetching the second metal film. Forming a liquid crystal driving pixel electrode and an upper layer metal made of a non-linear element.
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
配線との反転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
して上記ガラス基板をエッチングして溝を形成する工程
と、 全面に第１の金属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ガラス基板の
溝に上記第１の金属膜を埋め込み上記下層金属と配線と
を形成する工程と、 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。3. A step of forming a photosensitive resin on a glass substrate, a step of patterning the photosensitive resin by photolithography into an inverted pattern shape of a lower metal and wiring, and an etching mask of the patterned photosensitive resin. Forming a groove by etching the glass substrate; forming a first metal film on the entire surface; removing the photosensitive resin to form the first metal film in the groove of the glass substrate. Burying forming the lower metal and wiring; forming an insulator on the lower metal; forming a second metal film on the entire surface; and etching the upper metal comprising the second metal film by photoetching. Forming a non-linear element.
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
配線との反転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
して上記ガラス基板をエッチングして溝を形成する工程
と、 全面に第１の金属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ガラス基板の
溝に上記第１の金属膜を埋め込み上記下層金属と配線と
を形成する工程と、 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と液晶駆動用画素電極
と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。4. A step of forming a photosensitive resin on a glass substrate, a step of patterning the photosensitive resin by photolithography into an inverted pattern shape of a lower metal and wiring, and an etching mask of the patterned photosensitive resin. Forming a groove by etching the glass substrate; forming a first metal film on the entire surface; removing the photosensitive resin to form the first metal film in the groove of the glass substrate. Forming a buried lower metal and wiring; forming an insulator on the lower metal; forming a second metal film over the entire surface; and performing photoetching to form an upper metal made of the second metal film. Forming a pixel electrode for driving a liquid crystal.
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