JP2008004588A - Manufacturing method of non-linear element, non-linear element and electro-optic apparatus - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a non-linear element which can prevent deterioration in electric characteristics and variation by preventing absorption of hydrogen in a lower electrode and a natural oxide film of the lower electrode from being contained in an insulating layer, and to provide the non-linear element and an electro-optic apparatus. <P>SOLUTION: The non-linear element 10x is provided with the lower electrode 13x made of a metal material having hydrogen absorption such as tantalum, the insulating layer 14x and the upper electrode 15x. In the manufacturing method of the non-linear element 10x, a tantalum film 13 for the lower electrode is formed, a protective oxide film 140 is formed on the surface of the tantalum film 13 while preventing contact of the tantalum film 13 with hydrogen and humidity, and after that, the tantalum film 13 is patterned together with the protective oxide film 140 to form the lower electrode 13x. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、下電極、絶縁層および下電極を備えた非線形素子の製造方法、この方法で製造した非線形素子、および該非線形素子を備えた電気光学装置に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a nonlinear element including a lower electrode, an insulating layer, and a lower electrode, a nonlinear element manufactured by the method, and an electro-optical device including the nonlinear 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。また、非線形素子の製造方法では、下電極を構成するための下電極用金属膜（タンタル膜）を形成する下電極用金属膜形成工程と、フォトリソグラフィ技術を利用して下電極用金属膜をパターニングし、下電極を形成する下電極用金属膜パターニング工程と、下電極の表面に絶縁層を形成する絶縁層形成工程とが行われる。   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. Further, in the method of manufacturing a non-linear element, a lower electrode metal film forming step for forming a lower electrode metal film (tantalum film) for forming the lower electrode, and a lower electrode metal film using a photolithography technique are formed. A lower electrode metal film patterning step for patterning to form a lower electrode and an insulating layer forming step for forming an insulating layer on the surface of the lower electrode are performed.

このような非線形素子の製造方法では、下電極用金属膜形成工程を行った以降、下電極用金属膜パターニング工程を行うために下電極用金属膜を大気に晒した際、大気中の水分によって、下電極用金属膜での水素の吸蔵と、下電極用金属膜の表面での自然酸化膜の生成とが競合して、非線形素子の電気特性に低下やばらつきを発生させるという問題点がある。すなわち、下電極用金属膜の水分との接触により自然酸化膜が形成されると、下電極の表面に絶縁層を形成した際、絶縁層に自然酸化膜が含まれてしまう。また、下電極が水素を含有していると、水素が絶縁層に侵入し、電気特性を変化させてしまう。   In such a non-linear element manufacturing method, after performing the lower electrode metal film forming step, when the lower electrode metal film is exposed to the atmosphere in order to perform the lower electrode metal film patterning step, There is a problem in that the storage of hydrogen in the lower electrode metal film competes with the formation of a natural oxide film on the surface of the lower electrode metal film, causing a decrease or variation in the electrical characteristics of the nonlinear element. . That is, when the natural oxide film is formed by contact with the moisture of the metal film for the lower electrode, when the insulating layer is formed on the surface of the lower electrode, the natural oxide film is included in the insulating layer. Further, if the lower electrode contains hydrogen, the hydrogen penetrates into the insulating layer and changes the electrical characteristics.

一方、半導体などの技術分野においては、自然酸化膜の影響を阻止する方法としては、シリコン基板の表面に形成されている自然酸化膜を除去してから所定の成膜を行う方法が提案されている（特許文献１、２、３参照）。   On the other hand, in the technical fields such as semiconductors, as a method for preventing the influence of the natural oxide film, a method of performing a predetermined film formation after removing the natural oxide film formed on the surface of the silicon substrate has been proposed. (See Patent Documents 1, 2, and 3).

また、還元性金属を形成し、自然酸化膜から酸素を除去する方法が提案されている（特許文献４参照）。   In addition, a method of forming a reducing metal and removing oxygen from a natural oxide film has been proposed (see Patent Document 4).

さらに、成膜装置間を移動させる際の大気暴露の影響を阻止する方法として、初段の成膜装置に仮皮膜形成部分を設け、後段の成膜装置の仮皮膜除去部分で仮皮膜を除去する方法が提案されている（特許文献５参照）。   Furthermore, as a method of preventing the influence of atmospheric exposure when moving between film forming apparatuses, a temporary film forming part is provided in the first film forming apparatus, and the temporary film is removed at the temporary film removing part of the subsequent film forming apparatus. A method has been proposed (see Patent Document 5).

さらにまた、成膜装置間を移動させる際に大気暴露を避ける方法が提案されている（特許文献６参照）。
特開２００３−２８１９９５号公報 特開２００２−１６２４８号公報 特開平１１−２１７６７２号公報 特開平６−４５３５９号公報 特開平７−３３５７５１号公報 特開平５−２０６０６３号公報 Furthermore, a method for avoiding atmospheric exposure when moving between film forming apparatuses has been proposed (see Patent Document 6).
JP 2003-281995 A Japanese Patent Laid-Open No. 2002-16248 JP-A-11-217672 JP-A-6-45359 Japanese Patent Laid-Open No. 7-335751 JP-A-5-206063

しかしながら、非線形素子の製造方法で水素の吸蔵や自然酸化膜の生成が問題点になっているのは、成膜後、フォトリソグラフィ技術を利用して下電極にパターニングされる下
電極用金属膜であるため、上記特許文献１〜６のいずれに記載の方法も容易に適用することはできないという問題点がある。また、多大な工程を追加して特許文献１〜６の方法を採用した場合でも、下電極に水素が吸蔵されることを防止することはできないという問題点がある。 However, the problem of hydrogen storage and the formation of a natural oxide film in the manufacturing method of the non-linear element is the metal film for the lower electrode that is patterned on the lower electrode using photolithography technology after film formation. Therefore, there is a problem that the method described in any of the above Patent Documents 1 to 6 cannot be easily applied. In addition, even when a large number of steps are added and the methods of Patent Documents 1 to 6 are adopted, there is a problem that it is impossible to prevent hydrogen from being stored in the lower electrode.

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、下電極での水素の吸蔵や、下電極の自然酸化膜が絶縁層に含まれることを防止して、電気特性の低下やばらつきの発生を防止することのできる非線形素子の製造方法、この方法で製造した非線形素子、およびかかる非線形素子を備えた電気光学装置を提供することにある。   In view of the above problems, the problem of the present invention is to prevent the storage of hydrogen in the lower electrode and the inclusion of the natural oxide film of the lower electrode in the insulating layer, thereby reducing the electrical characteristics and causing variations. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a non-linear element that can be prevented, a non-linear element manufactured by this method, and an electro-optical device including such a non-linear element.

上記課題を解決するために、本発明では、水素吸蔵性を有する金属材料からなる下電極、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、前記下電極を構成するための下電極用金属膜を形成する下電極用金属膜形成工程と、前記下電極用金属を大気と接触させることなく、前記下電極用金属膜の表面に保護用酸化膜を形成する保護用酸化膜形成工程と、前記保護用酸化膜とともに前記下電極用金属膜をパターニングして下電極を形成する下電極用金属膜パターニング工程と、前記下電極の表面に前記絶縁層を形成する絶縁層形成工程とを有することを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, a lower electrode made of a metal material having hydrogen storage properties, an insulating layer covering the surface side of the lower electrode, and an upper electrode facing the lower electrode through the insulating layer In the manufacturing method of a nonlinear element comprising: a lower electrode metal film forming step for forming a lower electrode metal film for constituting the lower electrode; and the lower electrode metal without contacting the lower electrode without contact with the atmosphere. A protective oxide film forming step for forming a protective oxide film on the surface of the electrode metal film, and a lower electrode metal film patterning step for patterning the lower electrode metal film together with the protective oxide film to form a lower electrode And an insulating layer forming step of forming the insulating layer on the surface of the lower electrode.

本発明では、下電極用金属膜を形成した後、下電極用金属を大気と接触させることなく、下電極用金属膜の表面に保護用酸化膜を形成し、しかる後に、保護用酸化膜とともに下電極用金属膜をパターニングして下電極を形成する。このため、下電極用金属膜パターニング工程を行うために大気中でマスク用のレジスト層の形成工程を行っても、下電極用金属の表面に自然酸化膜が形成されない。また、保護用酸化膜は、水素や水分に対するバリヤーとして機能するため、下電極用金属膜が水素を吸蔵することがない。それ故、自然酸化膜や下電極に吸蔵された水素に起因する非線形素子の電気的特性の低下やばらつきが発生しない。なお、保護用酸化膜は、絶縁層の一部を構成するが、かかる保護用酸化膜は自然酸化膜と違って、膜質がよいので、絶縁層の一部を構成した場合でも、非線形素子に電気的特性の低下やばらつきを発生させることがない。   In the present invention, after forming the lower electrode metal film, a protective oxide film is formed on the surface of the lower electrode metal film without bringing the lower electrode metal into contact with the atmosphere, and thereafter, together with the protective oxide film The lower electrode is formed by patterning the lower electrode metal film. For this reason, even if the mask resist layer forming step is performed in the atmosphere to perform the lower electrode metal film patterning step, a natural oxide film is not formed on the surface of the lower electrode metal. Further, since the protective oxide film functions as a barrier against hydrogen and moisture, the lower electrode metal film does not occlude hydrogen. Therefore, there is no deterioration or variation in the electrical characteristics of the nonlinear element due to hydrogen stored in the natural oxide film or the lower electrode. The protective oxide film constitutes a part of the insulating layer. Unlike the natural oxide film, the protective oxide film has good film quality. There is no deterioration or variation in electrical characteristics.

本発明において、前記金属材料は、例えば、タンタル、タンタル合金、ニオブ、またはニオブ合金からなる。   In the present invention, the metal material is made of, for example, tantalum, tantalum alloy, niobium, or niobium alloy.

本発明において、前記絶縁層形成工程では、前記下電極の表面に陽極酸化を行って前記金属材料の陽極酸化膜を形成する構成を適用することができる。   In the present invention, in the insulating layer forming step, a structure in which an anodized film of the metal material is formed by anodizing the surface of the lower electrode can be applied.

本発明において、前記保護用酸化膜および前記絶縁層は、前記金属材料の酸化物からなる構成を採用することができる。   In the present invention, the protective oxide film and the insulating layer may employ a configuration made of an oxide of the metal material.

本発明において、前記保護用酸化膜形成工程では、前記下電極用金属膜の表面に酸化性ガスを接触させ、前記下電極用金属膜の表面を酸化させて前記保護用酸化膜を形成する構成を採用することができる。   In the present invention, in the protective oxide film forming step, an oxidizing gas is brought into contact with the surface of the lower electrode metal film, and the surface of the lower electrode metal film is oxidized to form the protective oxide film. Can be adopted.

この場合、前記酸化性ガスとしては、酸素ガス、オゾンや亜酸化窒素などを用いることができ、これらのガスのうち、亜酸化窒素を用いることが好ましい。絶縁層が窒素を含有していると、非線形素子の非線形性が向上するので、亜酸化窒素を用いて保護用酸化膜を形成すると、窒素が下電極用金属膜にドープされる結果、絶縁層にも窒素が導入される。それ故、保護用酸化膜の形成と、窒素のドープとを同時に行うことができる。   In this case, oxygen gas, ozone, nitrous oxide, or the like can be used as the oxidizing gas. Among these gases, nitrous oxide is preferably used. When the insulating layer contains nitrogen, the non-linearity of the non-linear element is improved. Therefore, when the protective oxide film is formed using nitrous oxide, nitrogen is doped into the metal film for the lower electrode. Nitrogen is also introduced. Therefore, formation of the protective oxide film and nitrogen doping can be performed simultaneously.

本発明において、前記保護用酸化膜形成工程では、前記下電極用金属膜の表面に前記保護用酸化膜を堆積させてもよい。   In the present invention, in the protective oxide film forming step, the protective oxide film may be deposited on the surface of the lower electrode metal film.

本発明において、水素吸蔵性を有する金属材料からなる下電極、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において、ダイナミック二次イオン質量分析結果における金属イオン強度と酸素イオン強度の和で規格化した水素イオン強度の値が単位膜厚あたり９．９×１０¹¹／ｍ以下であることを特徴とする。 In the present invention, in a non-linear element comprising a lower electrode made of a metal material having a hydrogen storage property, an insulating layer covering the surface side of the lower electrode, and an upper electrode facing the lower electrode through the insulating layer, The hydrogen ion intensity value normalized by the sum of the metal ion intensity and the oxygen ion intensity in the secondary ion mass spectrometry result is 9.9 × 10 ¹¹ / m or less per unit film thickness.

本発明に係る非線形素子は、例えば、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ることができる。   The nonlinear element according to the present invention can be used as a pixel switching element in an electro-optical device, for example.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、非線形素子としての構成などを説明した後、この非線形素子をアクティブマトリス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た形態を説明する。また、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 the following description, after describing the configuration as a nonlinear element, a mode in which this nonlinear element is used as a pixel switching element in an active matrix electro-optical device will be described. 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.

［実施の形態１］
（非線形素子の構成および製造方法）
図１および図２は、本発明を適用した非線形素子の製造方法を示す断面図、および非線形素子の製造方法を示す工程図である。 [Embodiment 1]
(Configuration and manufacturing method of nonlinear element)
1 and 2 are cross-sectional views showing a method for manufacturing a nonlinear element to which the present invention is applied, and process diagrams showing the method for manufacturing a nonlinear element.

図１（ｅ）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。   As shown in FIG. 1E, the nonlinear element 10x of this embodiment includes a lower electrode 13x made of a tantalum film, an insulating layer 14x made of a tantalum oxide film covering the surface side of the lower electrode 13x, and the insulating layer 14x. The TFD element includes an upper electrode 15x opposed to the lower electrode 13x. A base insulating layer 201x made of a tantalum oxide film or the like is formed on the surface of the substrate 20x, and the nonlinear element 10x is formed on the surface of the base insulating layer 201x.

このような非線形素子１０ｘを製造する際、下電極１３ｘが水素を吸蔵している場合や、絶縁層１４ｘに下電極１３ｘの自然酸化膜が含まれていると、非線形素子１０ｘに電気特性の低下やばらつきが発生してしまう。そこで、本形態では、以下の製造方法を採用する。   When manufacturing such a nonlinear element 10x, if the lower electrode 13x occludes hydrogen, or if the insulating layer 14x includes a natural oxide film of the lower electrode 13x, the nonlinear element 10x has a decrease in electrical characteristics. And variations will occur. Therefore, in this embodiment, the following manufacturing method is adopted.

まず、図１（ａ）および図２に示すように、下地膜形成工程ＳＴ１０１において、絶縁基板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絶縁層２０１ｘを形成する。   First, as shown in FIGS. 1A and 2, in the base film forming step ST101, an insulating layer such as tantalum oxide is formed on the entire surface of the insulating substrate 20x to have a uniform thickness. Layer 201x is formed.

次に、図２に示す下電極形成工程ＳＴ１１０では、タンタル膜形成工程ＳＴ１１１（下電極形成工程）、保護用酸化膜形成工程ＳＴ１１２、およびタンタル膜パターニング工程ＳＴ１１３（下電極用金属膜パターニング工程）を行う。より具体的には、図１（ａ）に示すように、タンタル膜形成工程ＳＴ１１１において、スパッタ法、蒸着法、アブレーション法などにより、下電極形成用のタンタル膜１３（下電極用金属膜）を形成する。   Next, in the lower electrode forming step ST110 shown in FIG. 2, the tantalum film forming step ST111 (lower electrode forming step), the protective oxide film forming step ST112, and the tantalum film patterning step ST113 (lower electrode metal film patterning step) are performed. Do. More specifically, as shown in FIG. 1A, in the tantalum film formation step ST111, the tantalum film 13 (lower electrode metal film) for forming the lower electrode is formed by sputtering, vapor deposition, ablation, or the like. Form.

次に、保護用酸化膜形成工程ＳＴ１１２では、タンタル膜１３の形成に用いたスパッタ室を大気開放せずに、スパッタ室に亜酸化窒素（酸化性ガス）を導入する。その結果、図１（ｂ）に示すように、タンタル膜１３の表面が酸化され、タンタル膜１３の表面には、タンタル酸化膜からなる保護用酸化膜１４０が、絶縁層１４ｘよりも薄い膜厚で形成される。その際、亜酸化窒素由来の窒素の一部がタンタル膜１３にドープされる。なお、スパ
ッタ室に亜酸化窒素（酸化性ガス）を導入した際、プラズマを発生させると、保護用酸化膜１４０を効率よく形成することができる。また、圧力を高める、あるいは基板温度を高めるなどの条件を採用してもよい。但し、基板温度を高める場合でも、基板温度については３５０℃以下に設定することが好ましい。 Next, in the protective oxide film forming step ST112, nitrous oxide (oxidizing gas) is introduced into the sputtering chamber without opening the sputtering chamber used for forming the tantalum film 13 to the atmosphere. As a result, as shown in FIG. 1B, the surface of the tantalum film 13 is oxidized, and a protective oxide film 140 made of a tantalum oxide film is thinner on the surface of the tantalum film 13 than the insulating layer 14x. Formed with. At that time, a part of nitrogen derived from nitrous oxide is doped into the tantalum film 13. When plasma is generated when nitrous oxide (oxidizing gas) is introduced into the sputtering chamber, the protective oxide film 140 can be efficiently formed. Also, conditions such as increasing the pressure or increasing the substrate temperature may be employed. However, even when the substrate temperature is increased, the substrate temperature is preferably set to 350 ° C. or lower.

次に、タンタル膜１３および保護用酸化膜１４０が形成された絶縁基板２０ｘをスパッタ室から取り出す。その結果、絶縁基板２０ｘは大気中に置かれるが、タンタル膜１３の表面には保護用酸化膜１４０が形成されているので、タンタル膜１３に自然酸化膜が形成されることがなく、また、大気中の水素や水分由来の水素がタンタル膜１３に吸蔵されることがない。   Next, the insulating substrate 20x on which the tantalum film 13 and the protective oxide film 140 are formed is taken out of the sputtering chamber. As a result, the insulating substrate 20x is placed in the atmosphere, but since the protective oxide film 140 is formed on the surface of the tantalum film 13, a natural oxide film is not formed on the tantalum film 13, and Hydrogen in the atmosphere and water-derived hydrogen are not occluded in the tantalum film 13.

そして、タンタル膜パターニング工程ＳＴ１１３では、絶縁基板２０ｘの表面全体にマスク用の感光性レジストを塗布した後、露光、現像し、マスクを形成する。次に、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、図１（ｃ）に示すように、保護用酸化膜１４０とともにタンタル膜１３をパターニングして、表面に保護用酸化膜１４０を備えた下電極１３ｘを形成する。次にマスクを除去する。 In the tantalum film patterning step ST113, a mask photosensitive resist is applied to the entire surface of the insulating substrate 20x, and then exposed and developed to form a mask. Next, dry etching is performed using an etching gas containing CF ₄ or SF ₆ , and the tantalum film 13 is patterned together with the protective oxide film 140 as shown in FIG. The lower electrode 13x provided with the film 140 is formed. Next, the mask is removed.

次に、図２に示す陽極酸化工程ＳＴ１３０では、絶縁基板２０ｘを電解槽内で電解液に浸漬した状態で、下電極１３ｘに給電し、陽極酸化を行う。その際、図１（ｄ）に示すように、下電極１３ｘの表面および側面には、タンタル酸化膜からなる絶縁層１４ｘが形成される。この段階で、保護用酸化膜１４０は、絶縁層１４ｘに含まれる。なお、本形態では、下電極１３ｘ（タンタル膜１３）に窒素がドープされていたので、絶縁層１４ｘは、窒素含有のタンタル酸化膜からなる。   Next, in an anodic oxidation step ST130 shown in FIG. 2, power is supplied to the lower electrode 13x in a state where the insulating substrate 20x is immersed in an electrolytic solution in an electrolytic bath, and anodic oxidation is performed. At this time, as shown in FIG. 1D, an insulating layer 14x made of a tantalum oxide film is formed on the surface and side surfaces of the lower electrode 13x. At this stage, the protective oxide film 140 is included in the insulating layer 14x. In this embodiment, since the lower electrode 13x (tantalum film 13) is doped with nitrogen, the insulating layer 14x is made of a nitrogen-containing tantalum oxide film.

次に、図２に示す上電極形成工程ＳＴ１５０では、絶縁基板２０ｘの表面全体にクロム膜などの導電膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、図１（ｅ）に示すように、上電極１５ｘを形成する。その結果、非線形素子１０ｘが完成する。   Next, in the upper electrode formation step ST150 shown in FIG. 2, after forming a conductive film such as a chromium film on the entire surface of the insulating substrate 20x, patterning is performed using a photolithography technique, as shown in FIG. The upper electrode 15x is formed. As a result, the nonlinear element 10x is completed.

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、タンタル膜１３（下電極用金属膜）を形成した後、タンタル膜１３を大気と接触させることなく、タンタル膜１３の表面に保護用酸化膜１４０を形成し、しかる後に、保護用酸化膜１４０とともにタンタル膜１３をパターニングして下電極１３ｘを形成する。このため、下電極用金属膜パターニング工程を行うために大気中でマスク用のレジスト層の形成工程を行っても、タンタル膜１３の表面に自然酸化膜が形成されない。それ故、自然酸化膜に起因する非線形素子１０ｘの電気的特性の低下やばらつきが発生しない。ここで、保護用酸化膜１４０は、絶縁層１４ｘの一部を構成するが、かかる保護用酸化膜１４０は自然酸化膜と違って、膜質がよいので、絶縁層１４ｘの一部を構成した場合でも、非線形素子１０ｘに電気的特性の低下やばらつきを発生させることがない。また、下電極１３ｘの側面は、保護用酸化膜１４０がない状態で大気に接触することになるが、かかる側面の面積は、下電極１３ｘの全表面積からみると、極めて狭いので、非線形素子１０ｘの電気的特性への影響は無視することができる。 (Main effects of this form)
As described above, in this embodiment, after the tantalum film 13 (lower electrode metal film) is formed, the protective oxide film 140 is formed on the surface of the tantalum film 13 without bringing the tantalum film 13 into contact with the atmosphere. Thereafter, the lower electrode 13x is formed by patterning the tantalum film 13 together with the protective oxide film 140. For this reason, even if the mask resist layer forming step is performed in the air to perform the lower electrode metal film patterning step, a natural oxide film is not formed on the surface of the tantalum film 13. Therefore, there is no deterioration or variation in the electrical characteristics of the nonlinear element 10x due to the natural oxide film. Here, the protective oxide film 140 constitutes a part of the insulating layer 14x. However, unlike the natural oxide film, the protective oxide film 140 has a good film quality, so that the protective oxide film 140 constitutes a part of the insulating layer 14x. However, the non-linear element 10x does not deteriorate or vary in electrical characteristics. Further, the side surface of the lower electrode 13x comes into contact with the atmosphere without the protective oxide film 140, but the area of the side surface is extremely narrow when viewed from the total surface area of the lower electrode 13x. The influence on the electrical characteristics of can be ignored.

また、本形態では、保護用酸化膜１４０の形成するための酸化性ガスとして亜酸化窒素を用いるため、窒素がタンタル膜１３０（下電極１３ｘ）にドープされる結果、絶縁層１４ｘにも窒素が導入される。それ故、保護用酸化膜１４０の形成と、窒素のドープとを同時に行うことができ、かかる窒素のドープは、非線形素子１０ｘの非線形性を高めるなどの効果を奏する。   In this embodiment, since nitrous oxide is used as an oxidizing gas for forming the protective oxide film 140, nitrogen is doped into the tantalum film 130 (lower electrode 13x). As a result, nitrogen is also contained in the insulating layer 14x. be introduced. Therefore, the formation of the protective oxide film 140 and the doping of nitrogen can be performed at the same time, and the doping of nitrogen has the effect of increasing the nonlinearity of the nonlinear element 10x.

また、本形態では、保護用酸化膜１４０は、水素や水分に対するバリヤーとして機能するため、タンタル膜１３０が水素を吸蔵することがない。それ故、図３を参照して以下に
説明するように、下電極１３ｘに吸蔵された水素に起因する非線形素子１０ｘの電気的特性の低下やばらつきが発生しない。 In this embodiment, since the protective oxide film 140 functions as a barrier against hydrogen and moisture, the tantalum film 130 does not occlude hydrogen. Therefore, as will be described below with reference to FIG. 3, the electrical characteristics of the non-linear element 10x are not deteriorated or varied due to hydrogen occluded in the lower electrode 13x.

（タンタル膜１３および下電極１３ｘの水素含有量）
図３は、評価用の非線形素子における下電極の水素含有量（横軸／任意）と、基準となる非線形素子のＬｏｇ（Ｒ１０）に対する評価用の非線形素子のＬｏｇ（Ｒ１０）との差（ΔＬｏｇ（Ｒ１０）／縦軸）との関係を示すグラフである。ここでいうＬｏｇ（Ｒ１０）とは、１０Ｖ印加時における非線形素子の抵抗値を対数で表わした値であり、かかる値によって、非線形素子を、後述する電気光学装置の画素スイッチング素子として用いた場合の輝度が変化する。また、非線形素子における下電極の水素含有量は、図４に示すダイナミック二次イオン質量分析（ネガティブモード）による結果に基づいて、下電極の厚さ方向全体における平均水素濃度を算出したときの値である。すなわち、下電極を表面からスパッタしながら、二次イオン質量分析を下電極の深さ方向に対して行い、その結果と、標準物質としてのタンタル酸化物の測定結果をＴａおよびＯで規格化しながら水素イオン強度を厚さ方向で積分した後、これを膜厚で除した値である。 (Hydrogen content of tantalum film 13 and lower electrode 13x)
FIG. 3 shows the difference (ΔLog) between the hydrogen content (horizontal axis / arbitrary) of the lower electrode in the evaluation nonlinear element and the log (R10) of the evaluation nonlinear element relative to the log (R10) of the reference nonlinear element. It is a graph which shows the relationship with (R10) / vertical axis). Log (R10) here is a value representing the resistance value of the nonlinear element in a logarithm when 10 V is applied, and the nonlinear element is used as a pixel switching element of an electro-optical device to be described later based on this value. The brightness changes. Further, the hydrogen content of the lower electrode in the nonlinear element is a value obtained when the average hydrogen concentration in the entire thickness direction of the lower electrode is calculated based on the result of dynamic secondary ion mass spectrometry (negative mode) shown in FIG. It is. That is, while the lower electrode is sputtered from the surface, secondary ion mass spectrometry is performed in the depth direction of the lower electrode, and the result and the measurement result of tantalum oxide as a standard substance are normalized with Ta and O. This is a value obtained by integrating the hydrogen ion intensity in the thickness direction and then dividing this by the film thickness.

図３に示すように、非線形素子の下電極の水素含有量と、非線形素子のｌｏｇ（Ｒ１０）との間には正の相関があり、非線形素子の下電極の水素含有量が変動すると、非線形素子の抵抗値（画素の輝度）が変動する。従って、下電極が水素を吸蔵し、かつ、その吸蔵量が非線形素子毎にばらつくと、非線形素子を電気光学装置の画素スイッチング素子として用いた際に輝度ばらつきの原因となる。   As shown in FIG. 3, there is a positive correlation between the hydrogen content of the lower electrode of the nonlinear element and the log (R10) of the nonlinear element. The resistance value of the element (pixel brightness) varies. Therefore, if the lower electrode occludes hydrogen and the occlusion amount varies for each nonlinear element, it causes luminance variations when the nonlinear element is used as a pixel switching element of the electro-optical device.

しかるに本形態では、図１および図２を参照して説明した本形態の製造方法を適用して、非線形素子の下電極の水素含有量を低く抑えている。より具体的には、本形態では、図１および図２を参照して説明した製造方法により、下電極の厚さ方向全体における平均水素強度を９．９×１０¹¹／ｍ以下にしてある。このため、本形態によれば、非線形素子の抵抗値がばらつくことがなく、非線形素子を電気光学装置の画素スイッチング素子として用いた際に輝度ばらつきを防止でき、品位の高い画像を形成可能な電気光学装置を提供できることになる。 However, in this embodiment, the hydrogen content of the lower electrode of the nonlinear element is kept low by applying the manufacturing method of this embodiment described with reference to FIGS. More specifically, in this embodiment, the average hydrogen intensity in the entire thickness direction of the lower electrode is set to 9.9 × 10 ¹¹ / m or less by the manufacturing method described with reference to FIGS. Therefore, according to this embodiment, the resistance value of the nonlinear element does not vary, and when the nonlinear element is used as a pixel switching element of the electro-optical device, luminance variation can be prevented and a high-quality image can be formed. An optical device can be provided.

［実施の形態１の変形例］
上記形態では、保護用酸化膜１４０を形成するための酸化性ガスとして亜酸化窒素を用いたが、酸素ガスやオゾンなどの酸化性ガスを用いて保護用酸化膜１４０を形成してもよい。このような酸化性ガスを用いた場合に、絶縁層１４ｘに窒素をドープさせる必要があれば、絶縁層１４ｘを形成した後、絶縁層１４ｘに窒素プラズマを照射して絶縁層１４ｘに窒素をドープする方法、あるいはタンタル膜１３（下電極１３ｘ）に窒素プラズマを照射してタンタル膜１３（下電極１３ｘ）に窒素をドープする方法を採用すればよい。さらに、絶縁層１４ｘに窒素をドープさせる必要があれば、タンタル膜１３を形成する際、窒素を導入しながらの反応性スパッタを行う方法や、窒素を含有するターゲットを用いてもよい。 [Modification of Embodiment 1]
In the above embodiment, nitrous oxide is used as the oxidizing gas for forming the protective oxide film 140. However, the protective oxide film 140 may be formed using an oxidizing gas such as oxygen gas or ozone. When such an oxidizing gas is used, if it is necessary to dope the insulating layer 14x with nitrogen, after forming the insulating layer 14x, the insulating layer 14x is irradiated with nitrogen plasma to dope the insulating layer 14x with nitrogen. Or a method of doping the tantalum film 13 (lower electrode 13x) with nitrogen by irradiating the tantalum film 13 (lower electrode 13x) with nitrogen plasma. Further, if it is necessary to dope the insulating layer 14x with nitrogen, when forming the tantalum film 13, a method of performing reactive sputtering while introducing nitrogen, or a target containing nitrogen may be used.

［実施の形態２］
本形態は、基本的な構成が実施の形態１と同様であるため、同じく図１および図２を参照して説明する。 [Embodiment 2]
Since the basic configuration of this embodiment is the same as that of Embodiment 1, it will be described with reference to FIGS.

図１（ｅ）に示すように、本形態の非線形素子１０ｘも、実施の形態１と同様、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。 As shown in FIG. 1 (e), the nonlinear element 10x of this embodiment also has a lower electrode 13x made of a tantalum film and an insulating layer 14x made of a tantalum oxide film covering the surface side of the lower electrode 13x, as in the first embodiment. , And an upper electrode 15x opposed to the lower electrode 13x through the insulating layer 14x. A base insulating layer 201x made of a tantalum oxide film or the like is formed on the surface of the substrate 20x, and the nonlinear element 10x is formed on the surface of the base insulating layer 201x.

このような非線形素子１０ｘを製造するにあたって、本形態でも、実施の形態１と同様、まず、図１（ａ）および図２に示すように、下地膜形成工程ＳＴ１０１において、絶縁基板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絶縁層２０１ｘを形成する。   In manufacturing such a nonlinear element 10x, also in the present embodiment, as in the first embodiment, first, as shown in FIGS. 1A and 2, the entire surface of the insulating substrate 20x is formed in the base film forming step ST101. Then, an insulating layer such as tantalum oxide is formed to a uniform thickness to form the base insulating layer 201x.

次に、図２に示す下電極形成工程ＳＴ１１０では、タンタル膜形成工程ＳＴ１１１（下電極用金属膜形成工程）、保護用酸化膜形成工程ＳＴ１１２、およびタンタル膜パターニング工程ＳＴ１１３（下電極用金属膜パターニング工程）を行う。より具体的には、図１（ａ）に示すように、タンタル膜形成工程ＳＴ１１１において、スパッタ法などにより、下電極形成用のタンタル膜１３（下電極用金属膜）を形成する。   Next, in lower electrode forming step ST110 shown in FIG. 2, tantalum film forming step ST111 (lower electrode metal film forming step), protective oxide film forming step ST112, and tantalum film patterning step ST113 (lower electrode metal film patterning). Step). More specifically, as shown in FIG. 1A, in the tantalum film forming step ST111, a tantalum film 13 (lower electrode metal film) for forming the lower electrode is formed by sputtering or the like.

次に、保護用酸化膜形成工程ＳＴ１１２では、スパッタ室を大気開放することなく、反応性スパッタ法により、タンタル膜１３の表面にタンタル酸化膜からなる保護用酸化膜１４０を絶縁層１４ｘよりも薄い膜厚で堆積させる。例えば、スパッタ室に酸素を導入しながら、タンタル膜のスパッタ形成を行う。   Next, in the protective oxide film formation step ST112, the protective oxide film 140 made of a tantalum oxide film is thinner than the insulating layer 14x on the surface of the tantalum film 13 by reactive sputtering without opening the sputtering chamber to the atmosphere. Deposit by film thickness. For example, a tantalum film is formed by sputtering while oxygen is introduced into the sputtering chamber.

次に、タンタル膜１３および保護用酸化膜１４０が形成された絶縁基板２０ｘをスパッタ室から取り出す。その結果、絶縁基板２０ｘは大気中に置かれるが、タンタル膜１３の表面には保護用酸化膜１４０が形成されているので、タンタル膜１３に自然酸化膜が形成されることがなく、また、大気中の水素や水分由来の水素がタンタル膜１３に吸蔵されることがない。   Next, the insulating substrate 20x on which the tantalum film 13 and the protective oxide film 140 are formed is taken out of the sputtering chamber. As a result, the insulating substrate 20x is placed in the atmosphere, but since the protective oxide film 140 is formed on the surface of the tantalum film 13, a natural oxide film is not formed on the tantalum film 13, and Hydrogen in the atmosphere and water-derived hydrogen are not occluded in the tantalum film 13.

そして、タンタル膜パターニング工程ＳＴ１１３では、絶縁基板２０ｘの表面全体にマスク用の感光性レジストを塗布した後、露光、現像し、マスクを形成する。次に、図１（ｃ）に示すように、保護用酸化膜１４０とともにタンタル膜１３をパターニングして、表面に保護用酸化膜１４０を備えた下電極１３ｘを形成する。   In the tantalum film patterning step ST113, a mask photosensitive resist is applied to the entire surface of the insulating substrate 20x, and then exposed and developed to form a mask. Next, as shown in FIG. 1C, the tantalum film 13 is patterned together with the protective oxide film 140 to form the lower electrode 13x having the protective oxide film 140 on the surface.

次に、図２に示す陽極酸化工程ＳＴ１３０では、下電極１３ｘに陽極酸化を行い、図１（ｄ）に示すように、下電極１３ｘの表面および側面にタンタル酸化膜からなる絶縁層１４ｘを形成する。この段階で、保護用酸化膜１４０は絶縁層１４ｘに含まれる。   Next, in the anodizing step ST130 shown in FIG. 2, the lower electrode 13x is anodized to form an insulating layer 14x made of a tantalum oxide film on the surface and side surfaces of the lower electrode 13x as shown in FIG. To do. At this stage, the protective oxide film 140 is included in the insulating layer 14x.

次に、図２に示す上電極形成工程ＳＴ１５０では、絶縁基板２０ｘの表面全体にクロム膜などの導電膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、図１（ｅ）に示すように、上電極１５ｘを形成する。その結果、非線形素子１０ｘが完成する。   Next, in the upper electrode formation step ST150 shown in FIG. 2, after forming a conductive film such as a chromium film on the entire surface of the insulating substrate 20x, patterning is performed using a photolithography technique, as shown in FIG. The upper electrode 15x is formed. As a result, the nonlinear element 10x is completed.

以上説明したように、本形態でも、実施の形態１と同様、タンタル膜１３（下電極用金属膜）を形成した後、タンタル膜１３を水素および水分と接触させることなく、タンタル膜１３の表面に保護用酸化膜１４０を形成し、しかる後に、保護用酸化膜１４０とともにタンタル膜１３をパターニングして下電極１３ｘを形成する。このため、下電極用金属膜パターニング工程を行うために大気中でマスク用のレジスト層の形成工程を行っても、タンタル膜１３の表面に自然酸化膜が形成されない。また、保護用酸化膜１４０は、水素や水分に対するバリヤーとして機能するため、タンタル膜１３０が水素を吸蔵することがない。それ故、実施の形態１と同様、自然酸化膜や下電極１３ｘに吸蔵された水素に起因する非線形素子１０ｘの電気的特性の低下やばらつきが発生しない。   As described above, also in this embodiment, after the tantalum film 13 (lower electrode metal film) is formed, the surface of the tantalum film 13 is not brought into contact with hydrogen and moisture after forming the tantalum film 13. Then, the protective oxide film 140 is formed, and then the tantalum film 13 is patterned together with the protective oxide film 140 to form the lower electrode 13x. For this reason, even if the mask resist layer forming step is performed in the air to perform the lower electrode metal film patterning step, a natural oxide film is not formed on the surface of the tantalum film 13. Further, since the protective oxide film 140 functions as a barrier against hydrogen and moisture, the tantalum film 130 does not occlude hydrogen. Therefore, as in the first embodiment, the electrical characteristics of the non-linear element 10x are not deteriorated or varied due to hydrogen stored in the natural oxide film or the lower electrode 13x.

［実施の形態２の変形例］
上記形態でも、絶縁層１４ｘに窒素をドープさせる必要があれば、絶縁層１４ｘを形成した後、絶縁層１４ｘに窒素プラズマを照射して絶縁層１４ｘに窒素をドープする方法、
あるいはタンタル膜１３（下電極１３ｘ）に窒素プラズマを照射してタンタル膜１３（下電極１３ｘ）に窒素をドープする方法を採用すればよい。また、タンタル膜１３を形成する際、窒素を導入しながらの反応性スパッタを行う方法や、窒素を含有するターゲットを用いてもよい。 [Modification of Embodiment 2]
Also in the above embodiment, if it is necessary to dope the insulating layer 14x with nitrogen, after forming the insulating layer 14x, the insulating layer 14x is irradiated with nitrogen plasma to dope the insulating layer 14x with nitrogen,
Alternatively, a method may be employed in which the tantalum film 13 (lower electrode 13x) is irradiated with nitrogen plasma and the tantalum film 13 (lower electrode 13x) is doped with nitrogen. Further, when forming the tantalum film 13, a method of performing reactive sputtering while introducing nitrogen, or a target containing nitrogen may be used.

［その他の実施の形態］
上記形態１、２では、下電極１３ｘとしてタンタル膜を用いた例を説明したが、下電極１３ｘとしてはタングステンとタンタルの合金、ニオブ、ニオブとタンタルの合金などを用いてもよい。また、上記形態では、保護用酸化膜１４０として絶縁層１４ｘと同一組成の酸化膜を形成したが、非線形素子１０ｘの絶縁層１４ｘとして機能を発揮するものであれば、保護用酸化膜１４０として絶縁層１４ｘと異なる組成の酸化膜を形成してもよい。例えば、下電極１３ｘがタンタル膜で絶縁層１４ｘがタンタル酸化膜からなる場合において、保護用酸化膜１４０としてニオブ酸化膜などを形成してもよい。 [Other embodiments]
In the first and second embodiments, an example in which a tantalum film is used as the lower electrode 13x has been described. However, an alloy of tungsten and tantalum, niobium, an alloy of niobium and tantalum, or the like may be used as the lower electrode 13x. In the above embodiment, an oxide film having the same composition as that of the insulating layer 14x is formed as the protective oxide film 140. However, as long as it functions as the insulating layer 14x of the nonlinear element 10x, the protective oxide film 140 is insulated. An oxide film having a composition different from that of the layer 14x may be formed. For example, when the lower electrode 13x is a tantalum film and the insulating layer 14x is a tantalum oxide film, a niobium oxide film or the like may be formed as the protective oxide film 140.

さらに、上記形態では、非線形素子１０ｘにおいて下電極１３ｘに水素が吸蔵されていると好ましくないとして説明したが、その理由は、下電極１３ｘに吸蔵されている水素は、非線形素子１０ｘの状態において挙動を制御できないからである。一方、絶縁層１４ｘを構成するタンタル酸化膜に水素をドープしておくと、非線形素子１０ｘの非線形性が向上する傾向にある。従って、下電極１３ｘでの水素の吸蔵については阻止する一方、絶縁層１４ｘを形成した後、絶縁層１４ｘに対して水素をドープしてもよい。   Furthermore, in the above embodiment, it has been described that it is not preferable that hydrogen is occluded in the lower electrode 13x in the nonlinear element 10x. The reason is that the hydrogen occluded in the lower electrode 13x behaves in the state of the nonlinear element 10x. This is because it cannot be controlled. On the other hand, if the tantalum oxide film constituting the insulating layer 14x is doped with hydrogen, the nonlinearity of the nonlinear element 10x tends to be improved. Accordingly, while occlusion of hydrogen in the lower electrode 13x is prevented, the insulating layer 14x may be doped with hydrogen after the insulating layer 14x is formed.

［電気光学装置への適用例］
（全体構成）
図５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６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. 5 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. 6 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an electro-optical device to which the present invention is applied.

図５に示すように、本形態の電気光学装置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５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. 5, in the electro-optical device 100 of this embodiment, a plurality of scanning lines 51 are formed extending in the row (X) direction, and a plurality of data lines 52 are arranged in the column (Y) direction. It is formed to extend. Further, pixels 53 are formed at positions corresponding to the intersections of the scanning lines 51 and the data lines 52, and these pixels 53 are arranged in a matrix. In each pixel 53, the liquid crystal layer 54 and the nonlinear element 10 made of TFD are connected in series. In the example shown in FIG. 5, the liquid crystal layer 54 is on the scanning line 51 side, and the nonlinear element 10 is on the data line 52. Connected to each side. The liquid crystal layer 54 may be connected to the data line 52 side, and the nonlinear element 10 may be connected to the scanning line 51 side. Here, each scanning line 51 is driven by a scanning line driving circuit 57, while each data line 52 is driven by a data line driving circuit 58.

このような電気光学装置１００は、具体的には、例えば、図６に示すように構成される。図６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６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-optical device 100 is configured as shown in FIG. 6, for example. In FIG. 6, one of the pair of substrates arranged opposite to each other is the element substrate 20 on which the nonlinear element 10 and the pixel electrode are formed, and the other substrate is the opposite substrate 30. Among these substrates, on the inner surface of the element substrate 20, a plurality of data lines 52, a plurality of nonlinear elements 10 connected to the data lines 52, and a one-to-one connection with the nonlinear elements 10 are connected. The pixel electrode 23 to be formed is formed. The data lines 52 are formed so as to extend in a direction perpendicular to the paper surface in FIG. 6, while the nonlinear elements 10 and the pixel electrodes 23 are arranged in a dot matrix. An alignment film 24 subjected to uniaxial alignment processing, for example, rubbing processing, is formed on the surface of the pixel electrode 23 and the like.

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 color filter 38 is formed on the inner surface of the counter substrate 30 and constitutes a colored layer of three colors “R”, “G”, and “B”. Note that a black matrix 39 is formed in the gap between the colored layers of these three colors to block incident light from the gap between the colored layers. A planarizing film 37 is formed on the surfaces of the color filter 38 and the black matrix 39, and a counter electrode 31 functioning as a scanning line 51 is formed on the surface in a direction perpendicular to the data lines 52. The planarizing film 37 is provided for the purpose of improving the smoothness of the color filter 38 and the black matrix 39 and preventing the counter electrode 31 from being disconnected. Further, an alignment film 34 subjected to a rubbing process is formed on the surface of the counter electrode 31, and the alignment films 24 and 34 are generally formed of polyimide or the like.

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 element substrate 20 and the counter substrate 30 are bonded to each other with a predetermined gap by a sealing material 104 including a spacer (not shown), and the liquid crystal 105 is sealed in the gap. A polarizing plate 217 having an optical axis corresponding to the rubbing direction to the alignment film 24 is attached to the outer surface of the element substrate 20, and the outer surface of the counter substrate 30 corresponds to the rubbing direction to the alignment film 34. A polarizing plate 317 having the optical axis is attached. Note that the electro-optical device 100 according to this embodiment employs a COG (Chip On Glass) technique, and the liquid crystal driving IC chip 260 is mounted directly on the surface of the element substrate 20.

（画素５３の構成）
図７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８は、図７に示す各画素に形成されたＴＦＤの説明図である。 (Configuration of pixel 53)
7 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. 8 is an explanatory diagram of the TFD formed in each pixel shown in FIG. .

図７および図８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の表面に陽極酸化法によって形成された絶縁層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. 7 and 8, the nonlinear element 10 of this embodiment has a Back-to-Back structure including a first TFD 10a and a second TFD 10b. That is, the nonlinear element 10 is formed on the lower layer 13b formed on the surface of the element substrate 20 and the insulating layer 14b formed on the surface of the lower electrode 13b by an anodic oxidation method. The upper electrodes 15a and 15b are spaced apart from each other, and the upper and side surfaces of the lower electrode 13b and the upper electrodes 15a and 15b are opposed to each other via the insulating layer 14b. The upper electrode 15 a is formed integrally with the metal layer 15 c that becomes the data line 52 as it is, while the upper electrode 15 b is connected to the pixel electrode 23. The data line 52 includes a tantalum wiring 13a formed simultaneously with the lower electrode 13b, and an insulating layer 14a formed simultaneously with the insulating layer 14b is formed on the surface of the tantalum wiring 13a. The underlayer 201 is formed of an insulating layer such as a tantalum oxide film having a thickness of about 50 to 200 nm, for example, and may be omitted depending on the configuration of the lower electrode 13b.

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程度のタンタル膜あるいはタンタル合金膜によって形成され、絶縁層１４ａ、１４ｂは、後述するように、陽極酸化法あるいは気相酸化法によって金属層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 nonlinear element 10 of this embodiment, the lower electrode 13b and the tantalum wiring 13a are formed of, for example, a tantalum film or a tantalum alloy film having a thickness of about 50 to 150 nm, and the insulating layers 14a and 14b are anodes as will be described later. It is a tantalum oxide film having a thickness of about 20 to 40 nm formed by oxidizing the surfaces of the metal layer 13a and the lower electrode 13b by an oxidation method or a vapor phase oxidation method. The upper electrodes 15a and 15b are formed to a thickness of about 100 to 500 nm by a metal film such as chromium (Cr).

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 data line 52 side, the first TFD 10a is, in order, an upper electrode 15a / insulating layer 14b / lower electrode 13b to form a sandwich structure of metal (conductor) / insulator / metal (conductor). Therefore, it has diode switching characteristics. On the other hand, when viewed from the data line 52 side, the second TFD 10b becomes the lower electrode 13b / insulating layer 14b / upper electrode 15b in order, and has a diode switching characteristic opposite to that of the first TFD 10a. Become. Therefore, since the nonlinear element 10 has a configuration in which two diodes are connected in series in opposite directions, the current-voltage nonlinear characteristics are symmetric in both positive and negative directions compared to the case where one diode is used. Will be. If it is not necessary to strictly symmetrize the nonlinear characteristics as described above, only one nonlinear element may be used.

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。 When the pixel electrode 23 is used as a transmission type, the ITO (Indium Tin) is used.
On the other hand, when it is used as a reflection type, it may be formed from a reflective metal film having a high reflectivity such as aluminum or silver. Note that the pixel electrode 23 may be formed of a transparent metal such as ITO even if it is a reflective type. In this case, after the reflective metal as the reflective layer is formed, the transparent pixel electrode 23 is formed through the insulating layer. On the other hand, when it is used as a transflective type, the reflective layer is formed thin to form a transflective film, or a slit is provided. As the element substrate 20 itself, for example, an insulating substrate such as quartz or glass is used. When used as a transmission type, the element substrate 20 is also required to be transparent, but when used as a reflection type, it is not necessary to be transparent. The reason why the base layer 201 is provided on the surface of the element substrate 20 is to prevent the lower electrode 13b and the like from being peeled from the base by heat treatment, and to prevent impurities from diffusing into the lower electrode 13b. Therefore, if this does not cause a problem, the base layer 201 can be omitted.

（電気光学装置１００および非線形素子１０の製造方法）
図９は、本形態の電気光学装置１００の製造方法の一例を示す工程図である。図１０は、素子基板形成工程の一部（非線形素子の製造工程など）を示す工程図である。図１１は、素子基板形成工程の一部（非線形素子の製造工程など）を示す説明図であり、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。なお、以下の製造方法の説明では、下電極１３ｂが窒素含有タンタル膜からなる例を説明する。 (Method of manufacturing electro-optical device 100 and nonlinear element 10)
FIG. 9 is a process diagram illustrating an example of a method for manufacturing the electro-optical device 100 of the present embodiment. FIG. 10 is a process diagram showing a part of the element substrate forming process (non-linear element manufacturing process and the like). FIG. 11 is an explanatory view showing a part of the element substrate forming process (non-linear element manufacturing process, etc.), with a cross-sectional view on the left side and a plan view on the right side. In the following description of the manufacturing method, an example in which the lower electrode 13b is made of a nitrogen-containing tantalum film will be described.

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、図９に示す非線形素子形成工程Ｐ１〜シール材印刷工程Ｐ５からなる素子基板形成工程と、カラーフィルタ形成工程Ｐ６〜ラビング処理工程Ｐ１０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-optical device 100 is manufactured, an element substrate forming process including a nonlinear element forming process P1 to a sealing material printing process P5 and a color filter forming process P6 to a rubbing process P10 shown in FIG. It is performed separately from the substrate forming step. In addition, these steps are performed in a state of a large original substrate that can take a large number of the element substrate 20 and the counter substrate 30, but in the following description, the single substrate size and the large original substrate are not distinguished, and the element substrate 20 Also referred to as counter substrate 30.

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Ｐ１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Ｐ１では、図１０に示す工程順序に従って、図１１に示す以下の工程が行われる。   In this embodiment, the data line 52 and the nonlinear element 10 for a plurality of electro-optical devices are formed by performing the nonlinear element forming step P1 on the large element substrate 20. In this nonlinear element formation process P1, the following processes shown in FIG. 11 are performed according to the process sequence shown in FIG.

まず、図１１（ａ）に示す下地膜形成工程ＳＴ１０１において、大型の素子基板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. 11A, an insulating layer such as tantalum oxide having a thickness of about 50 to 200 nm is formed on the entire surface of the large element substrate 20 with a uniform thickness. Thus, the base layer 201 is formed.

次に、下電極形成工程ＳＴ１１０を行う。この下電極形成工程ＳＴ１１０では、実施の形態１、２で説明したように、タンタル膜形成工程ＳＴ１１１（下電極用金属膜形成工程）、保護用酸化膜形成工程ＳＴ１１２、およびタンタル膜パターニング工程ＳＴ１１３（下電極用金属膜パターニング工程）を行う。より具体的には、図１１（ａ）に示すように、タンタル膜形成工程ＳＴ１１１において、スパッタ法などにより、下電極形成用のタンタル膜１３（下電極用金属膜）を形成する。ここでは、タンタル膜１３として、タングステンとの合金膜を形成する。   Next, a lower electrode formation step ST110 is performed. In this lower electrode forming step ST110, as described in the first and second embodiments, the tantalum film forming step ST111 (lower electrode metal film forming step), the protective oxide film forming step ST112, and the tantalum film patterning step ST113 ( (Metal film patterning step for lower electrode) is performed. More specifically, as shown in FIG. 11A, in the tantalum film forming step ST111, a tantalum film 13 (lower electrode metal film) for forming the lower electrode is formed by sputtering or the like. Here, an alloy film with tungsten is formed as the tantalum film 13.

次に、実施の形態１で説明したように、タンタル膜１３の形成に用いたスパッタ室を大気開放せずに、スパッタ室に亜酸化窒素（酸化性ガス）を導入し、図１１（ｂ）に示すように、タンタル膜１３の表面を酸化して、タンタル酸化膜からなる保護用酸化膜１４０を絶縁層１４ｘよりも薄い膜厚で形成する。また、実施の形態２で説明したように、反応性スパッタ法などにより、タンタル膜１３の表面に、タンタル酸化膜からなる保護用酸化膜１４０を絶縁層１４ｘよりも薄く堆積させる。   Next, as described in the first embodiment, nitrous oxide (oxidizing gas) is introduced into the sputtering chamber without opening the sputtering chamber used for forming the tantalum film 13 to the atmosphere, and FIG. As shown, the surface of the tantalum film 13 is oxidized to form a protective oxide film 140 made of a tantalum oxide film with a thickness smaller than that of the insulating layer 14x. Further, as described in the second embodiment, the protective oxide film 140 made of a tantalum oxide film is deposited on the surface of the tantalum film 13 thinner than the insulating layer 14x by the reactive sputtering method or the like.

次に、タンタル膜１３および保護用酸化膜１４０が形成された素子基板２０をスパッタ室から取り出す。その結果、素子基板２０は大気中に置かれるが、タンタル膜１３の表面には保護用酸化膜１４０が形成されているので、タンタル膜１３に自然酸化膜が形成されることがなく、また、大気中の水素や水分由来の水素がタンタル膜１３に吸蔵されることがない。   Next, the element substrate 20 on which the tantalum film 13 and the protective oxide film 140 are formed is taken out of the sputtering chamber. As a result, the element substrate 20 is placed in the atmosphere, but since the protective oxide film 140 is formed on the surface of the tantalum film 13, a natural oxide film is not formed on the tantalum film 13, and Hydrogen in the atmosphere and water-derived hydrogen are not occluded in the tantalum film 13.

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、図１１（ｃ）に示すように、タンタル膜１３を下電極１３ｂとタンタル配線１３ａとにパターニングした後、レジストマスクを除去する。この状態で、データ線５２のタンタル配線１３ａと下電極１３ｂとはブリッジ部１３ｃで繋がっている。また、下電極１３ｂおよびタンタル配線１３ａの表面には保護用酸化膜１４０が残っている。 Next, in the tantalum film patterning step ST112, with the resist mask formed on the upper layer of the tantalum film 13, dry etching is performed on the tantalum film 13 using an etching gas containing CF ₄ or SF ₆ . As shown in FIG. 11C, after patterning the tantalum film 13 into the lower electrode 13b and the tantalum wiring 13a, the resist mask is removed. In this state, the tantalum wiring 13a of the data line 52 and the lower electrode 13b are connected by the bridge portion 13c. Further, the protective oxide film 140 remains on the surfaces of the lower electrode 13b and the tantalum wiring 13a.

次に、図１１（ｄ）に示す陽極酸化工程ＳＴ１２０（酸化工程）においては、大型の素子基板２０を電解槽内で電解液に浸漬した状態で、素子基板２０に給電し、陽極酸化を行う。その際、データ線５２のタンタル配線１３ａおよびブリッジ部１３ｃを介して下電極１３ｂに給電され、それらの下電極１３ｂの表面（上面および側面）には、厚さが１５〜４０ｎｍ程度のタンタル酸化膜からなる絶縁層１４ｂが形成される。また、タンタル配線１３ａの表面にも、絶縁層１４ｂと同様な絶縁層１４ａが形成される。   Next, in the anodic oxidation step ST120 (oxidation step) shown in FIG. 11D, power is supplied to the element substrate 20 in a state where the large element substrate 20 is immersed in the electrolytic solution in the electrolytic bath, and anodic oxidation is performed. . At this time, power is supplied to the lower electrode 13b through the tantalum wiring 13a and the bridge portion 13c of the data line 52, and a tantalum oxide film having a thickness of about 15 to 40 nm is formed on the surface (upper surface and side surface) of the lower electrode 13b. An insulating layer 14b made of is formed. An insulating layer 14a similar to the insulating layer 14b is also formed on the surface of the tantalum wiring 13a.

次に、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、窒素原子および水素原子を含有するタンタル酸化膜となる。このため、絶縁層１４ｂ内の転位や空孔などの欠陥密度が低減されるので、非線形素子１０の非線形性を高くすることができるなどの効果を奏する。このような水素添加アニール工程を行うにあたっては、具体的には、素子基板２０を収容した処理室を窒素ガス雰囲気とするとともに、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。   Next, in the hydrogen addition annealing step ST130 (hydrogen introduction step), the element substrate 20 is heated in an atmosphere containing hydrogen. As a result, the insulating layer 14b becomes a tantalum oxide film containing nitrogen atoms and hydrogen atoms. For this reason, since the defect density such as dislocations and vacancies in the insulating layer 14b is reduced, the nonlinearity of the nonlinear element 10 can be increased. In carrying out such a hydrogenation annealing step, specifically, the processing chamber containing the element substrate 20 is set to a nitrogen gas atmosphere and set to a temperature of 320 ° C. In this state, water vapor is supplied into the processing chamber. A gas containing it, for example, the atmosphere is introduced.

なお、水素添加アニール工程ＳＴ１３０では、素子基板２０を所定の温度に加熱した状態で素子基板２０に対して、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。   In the hydrogen addition annealing step ST130, pressurized water vapor may be supplied to the element substrate 20 in a state where the element substrate 20 is heated to a predetermined temperature. Moreover, as a hydrogen introduction | transduction process, it may replace with hydrogen addition annealing and may irradiate with hydrogen plasma.

次に、図１１（ｅ）に示すブリッジ部除去工程ＳＴ１４０においては、例えば、ドライエッチングによりブリッジ部１３ｃを大型の素子基板２０から除去する。これにより、第１ＴＦＤ１０ａおよび第２ＴＦＤ１０ｂの下電極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２００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. 11E, the bridge portion 13c is removed from the large element substrate 20 by dry etching, for example. Thereby, the lower electrode 13b and the insulating layer 14b of the first TFD 10a and the second TFD 10b are separated from the data line 52 in an island shape. In this step, in addition to the bridge portion, unnecessary portions that remain on the element substrate 20 when the large element substrate 200 is cut are also removed from the power feeding pattern. Further, the base layer 201 in the region corresponding to the pixel electrode 23 is removed as necessary.

次に、上電極形成工程ＳＴ１５０においては、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（ｆ）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。   Next, in the upper electrode forming step ST150, 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. Then, the chromium film is patterned by using the photolithography technique, and as shown in FIG. 11F, the metal layer 15c as the uppermost layer of the data line 52, the upper electrode 15a of the first TFD 10a, and the second layer The upper electrode 15b of the TFD 10b is formed. As described above, the necessary number of nonlinear elements 10 (TFDs 10 a and 10 b) are formed on the surface of the element substrate 20.

次に、図９および図１０に示す画素電極形成工程Ｐ２においては、ＩＴＯ膜形成工程ＳＴ２０１において、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膜パターニング工程ＳＴ２０２において、フォトリソグラフィ技術により、１画素分の大きさに相当する所定形状の画素電極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７および図８に示す非線形素子１０および画素電極２３が形成される。   Next, in the pixel electrode formation step P2 shown in FIGS. 9 and 10, in the ITO film formation step ST201, ITO for forming the pixel electrode 23 is formed with a uniform thickness by sputtering or the like, and then the ITO. In the film patterning step ST202, a pixel electrode 23 having a predetermined shape corresponding to the size of one pixel is formed by photolithography so that a part thereof overlaps the upper electrode 15b. Through the series of steps, the nonlinear element 10 and the pixel electrode 23 shown in FIGS. 7 and 8 are formed.

しかる後には、図９の配向膜工程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、ラビング処理工程Ｐ４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Ｐ５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６参照）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。   After that, in the alignment film process P3 of FIG. 9, after forming the alignment film 24 by forming polyimide, polyvinyl alcohol, etc. on the surface of the element substrate 20 in a uniform thickness, in the rubbing treatment process P4, the alignment film is aligned. The film 24 is subjected to a rubbing process or other alignment process. Next, in the sealing material printing process P5, the sealing material 104 (see FIG. 6) is applied in an annular shape by a dispenser, screen printing, or the like. Note that a liquid crystal injection port is formed in part of the sealing material 104.

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Ｐ６〜ラビング処理工程Ｐ１０）を行う。それには、まず、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Ｐ６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Ｐ７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Ｐ８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Ｐ９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Ｐ１０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 P6 to rubbing process P10) is performed. For this purpose, first, a large counter substrate 30 formed of a light-transmitting material such as a glass substrate is prepared, and then a black matrix 39 and a color filter are formed on the surface of the large counter substrate 30 in the color filter forming step P6. 38 is formed. Here, when color display is not necessary, the color filter 38 need not be formed. Next, in the flattening layer forming step P7, the flattening film 37 is formed to a uniform thickness on the color filter 38 to flatten the surface. Next, in the counter electrode forming step P8, the stripe-shaped counter electrode 31, that is, the scanning line 51 is formed using an ITO film or the like. Next, after an alignment film 34 having a uniform thickness is formed on the scanning line 51 or the like by using polyimide or the like in the alignment film forming process P9, a rubbing process or the like is performed on the alignment film 34 in the rubbing process P10. An orientation process is performed.

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Ｐ１１）、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Ｐ１２）。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Ｐ１３）。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Ｐ１４）、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Ｐ１５）。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Ｐ１６）。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Ｐ１７）。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Ｐ１８）。   Thereafter, the large element substrate 20 and the large counter substrate 30 are aligned, and the sealing material 104 is bonded with the sealing material 104 interposed therebetween (bonding process P11), and the sealing material 104 is cured by ultraviolet curing or other methods. (Sealant curing step P12). As a result, an empty panel structure including a plurality of liquid crystal devices is formed. Thereafter, the empty panel structure is cut into strip-like panel structures (primary cutting step P13). At the cut portion of the strip-shaped panel structure, the liquid crystal injection port consisting of the cut off portion of the sealing material 104 is opened to the outside. Therefore, after the liquid crystal is injected from the exposed liquid crystal injection port to the inside of the panel structure under reduced pressure. (Liquid crystal injection step P14) A sealing material such as a resin is applied to each liquid crystal injection port to seal each liquid crystal injection port (injection port sealing step P15). In addition, since a liquid crystal adheres to a panel structure body by this process, the panel structure body which has finished injecting the liquid crystal is cleaned (cleaning process P16). Thereafter, the panel structure is further cut to cut out a plurality of electro-optical devices 100 (secondary cutting step P17). Thereafter, the liquid crystal driving IC chip 260 and the like are mounted on the electro-optical device 100 to complete the electro-optical device 100 (mounting process P18).

［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 is 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.

本発明を適用した非線形素子の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the nonlinear element to which this invention is applied. 本発明を適用した非線形素子の製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the nonlinear element to which this invention is applied. 評価用の非線形素子における下電極の水素含有量（横軸）と、基準となる非線形素子のＬｏｇ（Ｒ１０）に対する評価用の非線形素子のｌｏｇ（Ｒ１０）との差（縦軸）との関係を示すグラフである。The relationship between the hydrogen content (horizontal axis) of the lower electrode in the nonlinear element for evaluation and the difference (vertical axis) between the log (R10) of the nonlinear element for evaluation with respect to Log (R10) of the nonlinear element as a reference It is a graph to show. ダイナミック二次イオン質量分析による下電極の分析結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the analysis result of the lower electrode by dynamic secondary ion mass spectrometry. 本発明を適用した電気光学装置（液晶装置）の電気的構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an electrical configuration of an electro-optical device (liquid crystal device) to which the present invention is applied. 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。1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an electro-optical device to which the present invention is applied. 図５に示す電気光学装置において、非線形素子を含む数画素分のレイアウトを示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing a layout for several pixels including a nonlinear element in the electro-optical device shown in FIG. 5. 図５に示す電気光学装置において、各画素に形成された非線形素子の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of nonlinear elements formed in each pixel in the electro-optical device shown in FIG. 5. 図５に示す電気光学装置の製造方法の一例を示す工程図である。FIG. 6 is a process diagram illustrating an example of a method for manufacturing the electro-optical device illustrated in FIG. 5. 図５に示す電気光学装置の製造工程のうち、素子基板形成工程の一部を示す工程図である。FIG. 6 is a process diagram illustrating a part of an element substrate forming process in the manufacturing process of the electro-optical device illustrated in FIG. 5. 図１０に示す素子基板形成工程の一部を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a part of element substrate formation process shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１０、１０ｘ・・非線形素子（ＴＦＤ）、１３・・タンタル膜（下電極用金属膜）、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、１４０・・保護用酸化膜 10, 10x ··· Nonlinear element (TFD), 13 ·· Tantalum film (metal film for lower electrode), 13b, 13x · · Lower electrode, 14b, 14x · · Insulating layer, 15b, 15x · · Upper electrode, 20 · .Element substrate 100 ..Electro-optical device 140 ..Protective oxide film

Claims (10)

水素吸蔵性を有する金属材料からなる下電極、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、
前記下電極を構成するための下電極用金属膜を形成する下電極用金属膜形成工程と、
前記下電極用金属を大気と接触させることなく、前記下電極用金属膜の表面に前記絶縁層よりも薄い保護用酸化膜を形成する保護用酸化膜形成工程と、
前記保護用酸化膜とともに前記下電極用金属膜をパターニングして下電極を形成する前記下電極用金属膜パターニング工程と、
前記下電極の表面に前記絶縁層を形成する絶縁層形成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 of manufacturing a non-linear element comprising a lower electrode made of a metal material having hydrogen storage properties, 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 metal film forming step of forming a lower electrode metal film for constituting the lower electrode;
A protective oxide film forming step of forming a protective oxide film thinner than the insulating layer on the surface of the lower electrode metal film without contacting the lower electrode metal with the atmosphere;
The lower electrode metal film patterning step of patterning the lower electrode metal film together with the protective oxide film to form a lower electrode;
An insulating layer forming step of forming the insulating layer on the surface of the lower electrode. 前記金属材料は、タンタル、タンタル合金、ニオブ、またはニオブ合金からなる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。   The method for manufacturing a nonlinear element according to claim 1, wherein the metal material is made of tantalum, a tantalum alloy, niobium, or a niobium alloy. 前記絶縁層形成工程では、前記下電極の表面に陽極酸化を行って前記金属材料の陽極酸化膜を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の非線形素子の製造方法。   3. The method of manufacturing a nonlinear element according to claim 1, wherein in the insulating layer forming step, an anodic oxidation film of the metal material is formed by anodizing the surface of the lower electrode. 前記保護用酸化膜および前記絶縁層は、前記金属材料の酸化物からなることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の非線形素子の製造方法。   4. The method of manufacturing a nonlinear element according to claim 1, wherein the protective oxide film and the insulating layer are made of an oxide of the metal material. 5. 前記保護用酸化膜形成工程では、前記下電極用金属膜の表面に酸化性ガスを接触させ、前記下電極用金属膜の表面を酸化させて前記保護用酸化膜を形成することを特徴とする請求項４に記載の非線形素子の製造方法。   In the protective oxide film forming step, an oxidizing gas is brought into contact with the surface of the lower electrode metal film, and the surface of the lower electrode metal film is oxidized to form the protective oxide film. The manufacturing method of the nonlinear element of Claim 4. 前記酸化性ガスは、亜酸化窒素であることを特徴とする請求項５に記載の非線形素子の製造方法。   6. The method of manufacturing a nonlinear element according to claim 5, wherein the oxidizing gas is nitrous oxide. 前記保護用酸化膜形成工程では、前記下電極用金属膜の表面に前記保護用酸化膜を堆積させることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の非線形素子の製造方法。   5. The method of manufacturing a nonlinear element according to claim 1, wherein, in the protective oxide film forming step, the protective oxide film is deposited on a surface of the lower electrode metal film. 6. 請求項１乃至７の何れか一項に記載の方法により製造したことを特徴とする非線形素子。   A nonlinear element manufactured by the method according to claim 1. 水素吸蔵性を有する金属材料からなる下電極、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において、
ダイナミック二次イオン質量分析結果における金属イオン強度と酸素イオン強度の和で規格化した水素イオン強度の値が単位膜厚あたり９．９×１０¹¹／ｍ以下であることを特徴とする非線形素子。 In a non-linear element comprising a lower electrode made of a metal material having a hydrogen storage property, an insulating layer covering the surface side of the lower electrode, and an upper electrode facing the lower electrode through the insulating layer,
A nonlinear element characterized in that a value of hydrogen ion intensity normalized by the sum of metal ion intensity and oxygen ion intensity in a dynamic secondary ion mass spectrometry result is 9.9 × 10 ¹¹ / m or less per unit film thickness. 請求項８または９に記載の非線形素子を画素スイッチング素子として用いたことを特徴とする電気光学装置。   An electro-optical device using the nonlinear element according to claim 8 as a pixel switching element.

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