非线性元件及其制造方法和液晶显示装置制造方法及图纸

一种包括第一导电层、氧化膜和第二导电层的ＭＩＭ型非线性元件的制造方法，其特征在于，包括： 在基片上形成上述第一导电层的工序； 在上述第一导电层上形成上述氧化膜的工序； 对形成上述第一导电层和上述氧化膜的上述基片在含有水蒸汽的气氛中进行热处理的工序；和 之后，在上述氧化膜上形成上述第二导电层的工序。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属—绝缘体—金属(MIM)型非线性元件的制造方法、MIM型非线性元件及液晶显示装置。
技术介绍
一般来说，在有源矩阵式液晶显示装置中，在一侧的基片上的每个象素区设有开关元件构成矩阵式阵列，在另一侧的基片上，形成彩色滤光片，在两基片间预先填充液晶，在各个象素区控制液晶的定向状态以显示预定的信息。这里，作为开关元件，使用薄膜晶体管(TFT)等三端元件或MIM型非线性元件等二端元件；但为了与液晶显示装置荧光屏的大型化和低成本化等要求相对应，使用MIM型非线性元件是有利的。另外，在使用MIM型非线性元件时，在形成彩色滤光片一侧的基片上设有扫描线，在另一侧的基片上设有数据线，因此，存在着所谓不会发生交叉短路的优点。如附图说明图14所示，使用这类MIM型非线性元件的有源矩阵式液晶显示装置100在包括与扫描线驱动电路72连接的多条扫描线74和与数据线驱动电路76连接的多条数据线78的矩阵的各单元中分别设有象素区80。在各个象素区80中分别设有其一端与数据线78连接的MIM型非线性元件50和在MIM型非线性元件50和扫描线74之间连接的液晶显示单元60。该液晶显示单元60根据加到扫描线74上的信号与加到数据线78上的信号的电压差来驱动。如液晶显示单元60的阈值电压为Vb、MIM型非线性元件50的阈值电压为Vth、液晶显示单元60变为闭合状态时液晶显示单元60的两端电压为(Vb+ΔV)，则在选择期间内，当该电压差为(Vb+Vth+ΔV)时，液晶显示单元60闭合，当该电压差为(Vb+Vth)时，液晶显示单元60断开。另外，在非选择期间内，只要该电压差小于Vth，就维持在选择期间内设定的状态不变。图15是使用了这样的MIM型非线性元件的有源矩阵式液晶显示装置100的剖面图，在电极基片10和电极基片30之间夹着液晶层40。电极基片10包括透明基片12、在透明基片12上设置的MIM型非线性元件50和与MIM型非线性元件50连接的象素电极22。MIM型非线性元件50系由在透明电极12上形成的Ta电极层16、在Ta电极层上设置的Ta2O5膜18以及在Ta2O5膜18上设置的Cr电极层20构成。Ta2O5膜18通过阳极氧化Ta电极层16来形成，以便在Ta电极层16的表面以膜厚均匀和无针孔的状态形成Ta2O5膜18(参见特开平5-297389号及特开平5-313207号)。以前，这种结构的MIM型非线性元件50按如下方法来制造。如图1所示，在透明基片12上通过溅射法淀积钽膜，随后通过加热氧化形成约1000的氧化钽膜14。然后，通过溅射法淀积约3000的钽膜，随后对其刻蚀图形形成Ta电极层。然后进行Ta电极层16的阳极氧化形成Ta2O5阳极氧化膜。然后，通过溅射法淀积1500的铬膜，对其刻蚀图形形成Cr电极层，这样就形成了MIM型非线性元件50。为了提高这类MIM型非线性元件的非线性特性，在1981年6月的《IEEE会刊电子器件》(IEEE Trans Electron Devices)ED28卷第736-739页介绍了一种在构成MIM型非线性元件的Ta电极层16中掺杂氮的装置。然而，在该技术中需要高超的溅钽技术，难以制造重复性好的MIM型非线性元件。为了提高MIM型非线性元件的非线性特性，在特开昭63-50081号中提出了一种在阳极氧化钽薄膜后在氮气气氛中进行400-600℃的热处理的方法。然而，仅仅在阳极氧化钽薄膜后在氮气气氛中进行400-600℃的热处理，难以得到获得良好的图象质量所需的非线性特性和断开时的电阻特性，希望进一步提高非线性特性及断开时的电阻特性。因此，本专利技术的目的在于提供一种能够提高MIM型非线性元件的非线性特性及断开时的电阻值特性的MIM型非线性元件的制造方法以及使用提高了非线性特性和断开时的电阻值特性的MIM型非线性元件的液晶显示装置。专利技术的公开内容根据本专利技术，提供了一种包括第一导电层，氧化膜和第二导电层的MIM型非线性元件的制造方法，其特征在于，包括在基片上形成上述第一导电层的工序；在上述第一导电层上形成上述氧化膜的工序； 对形成上述第一导电层和上述氧化膜的上述基片在含有水蒸汽的气氛中进行热处理的工序；和之后，在上述氧化膜上形成上述第二导电层的工序。这样，通过对形成上述第一导电层和氧化膜的基片在含有水蒸汽的气氛中进行热处理，能够提高MIM型非线性元件的非线性特性，也能够提高断开时的电阻特性。结果，把该MIM型非线性元件用作液晶显示装置的开关元件时，可提供对比度高、图象质量好的液晶显示装置。另外，因为这样断开时的电阻值很大，所以能取得随高温时漏泄电阻增大的安全系数，提供了温度特性好的MIM型非线性元件以及使用该元件的液晶显示装置。若本专利技术的制造方法应用于第一导电层由Ta构成的话，可取得明显效果。另外，若第一导电层由Ta作为主要成分、其中至少添加从W、Re和Mo构成的组中选出的一种以上元素来构成的话，也可取得明显效果。本专利技术的制造方法，若应用于在第一导电层上形成第一导电层的阳极氧化膜的话，可取得尤其明显的效果，即，若应用于第一导电层由Ta构成和第一导电层由以Ta作为主要成分、并从W、Re和Mo构成的组中至少选择添加一种以上元素来构成的话可取得明显效果。另外，除阳极氧化法外，还可以用CVD法溅射法、熔胶—凝胶法热氧化法等形成在第一导电层上形成的氧化膜。并且，第二导电层是金属层是理想的，其中，由Cr、Ti、Al或Mo构成就更为理想，Cr构成尤为理想。含有水蒸汽的气体是空气是理想的，因此，如使用空气，则热处理炉的构造就变得简单。含有水蒸汽的气体是水蒸汽和惰性气体的混合气体也是理想的，若使用水蒸汽和惰性气体的混合气体的话，可控制混合气体中水蒸汽的比例，结果是含有水蒸汽的气体气氛中的热处理条件的控制变得容易。此时，使用氮气作为惰性气体是理想的。另外，含有水蒸汽的气体是空气和氮气的混合气体也是理想的，因为这样可控制混合气体中的水蒸汽的比例，结果是含有水蒸汽的气体气氛中的热处理条件的控制变得容易。另外，热处理炉的构造也变得简单。并且，最好把含有水蒸汽的气体混入到从细管使水成雾状喷出的惰性气体中然后导入反应炉中。另外，为使使水在直接反应炉内滴下来，最好把在炉内蒸发的水蒸汽作为含有水蒸汽的气体来使用。在含有水蒸汽的气体中的水蒸汽的浓度对含有水蒸汽的气体整体来说，在大于0.014摩尔％时特别理想，但在大于0.005摩尔％时也有效，在大于0.001摩尔％时也有效。形成第一导电层和氧化膜的基片在含有水蒸汽的气氛中进行热处理的时间在10秒以上是理想的，较理想地是在2分钟以上，更理想地是在5分钟以上。理想地，形成第一导电层和氧化膜的基片在含有水蒸汽的气氛中进行热处理的工序是对形成第一导电层和氧化膜的基片进行热处理的工序的最终降温工序。该最终降温工序包括至少降到220℃的降温工序。而且，若考虑装置的温度分布和安全系数，最好在含有水蒸汽的气氛中进行200℃以下的热处理。并且，热处理后在氧化膜上形成第二导电层的温度最好在220℃以下。还有，在最终降温工艺中降温速度在0.1℃/min至60℃/min之间是理想的，较理想地是在0.5℃/min至40℃/min之间，更理想地是在0.5℃/min至10℃/min之间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包括第一导电层、氧化膜和第二导电层的MIM型非线性元件的制造方法，其特征在于，包括在基片上形成上述第一导电层的工序；在上述第一导电层上形成上述氧化膜的工序；对形成上述第一导电层和上述氧化膜的上述基片在含有水蒸汽的气氛中进行热处理的工序；和之后，在上述氧化膜上形成上述第二导电层的工序。2.权利要求1记载的MIM型非线性元件的制造方法，其特征在于，上述第一导电层由Ta构成。3.权利要求1记载的MIM型非线性元件的制造方法，其特征在于，上述第一导电层由以Ta作为主要成分、并从W、Re和Mo构成的组中至少选择添加一种以上的元素来构成。4.权利要求1记载的MIM型非线性元件的制造方法，其特征在于，上述氧化膜是上述第一导电层的阳极氧化膜。5.权利要求2记载的MIM型非线性元件的制造方法，其特征在于，上述氧化膜是上述第一导电层的阳极氧化膜。6.权利要求3记载的MIM型非线性元件的制造方法，其特征在于，上述氧化膜是上述第一导电层的阳极氧化膜。7.权利要求1～6中任一权利要求记载的MIM型非线性元件的制造方法，其特征在于，上述第二导电层是由Cr、Ti、Al或Mo构成。8.权利要求7记载的MIM型非线性元件的制造方法，其特征在于，上述第二导电层是由Cr构成。9.权利要求1～6中任一权利要求记载的MIM型非线性元件的制造方法，其特征在于，上述含有水蒸汽的气体是空气。10.权利要求1～6中任一权利要求记载的MIM型非线性元件的制造方法，其特征在于，上述含有水蒸汽的气体是水蒸汽和惰性气体的混合气体。11.权利要求10记载的MIM型非线性元件的制造方法，其特征在于，上述惰性气体是氮气。12.权利要求1～6中任一权利要求记载的MIM型非线性元件的制造方法，其特征在于，上述含有水蒸汽的气体是空气和氮气的混合气体。13.权利要求1～11中任一权利要求记载的MIM型非线性元件的制造方法，其特征在于，在上述含有水蒸汽的气体中水蒸汽的浓度对含有水蒸汽的气体整体来说是大于0.001摩尔％。14.权利要求1～11中任一权利要求记载的MIM型非线性元件的制造方法，其特征在于，在上述含有水蒸汽的气体中水蒸汽的浓度对...

【专利技术属性】
技术研发人员：高野靖，关琢巳，吉水靖博，井上孝，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：