JP2986933B2 - Thin film stacking device - Google Patents

Thin film stacking device

Info

Publication number
JP2986933B2
JP2986933B2 JP3028058A JP2805891A JP2986933B2 JP 2986933 B2 JP2986933 B2 JP 2986933B2 JP 3028058 A JP3028058 A JP 3028058A JP 2805891 A JP2805891 A JP 2805891A JP 2986933 B2 JP2986933 B2 JP 2986933B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
thin film
hard carbon
substrate
plastic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP3028058A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH04253385A (en
Inventor
勝幸 山田
均 近藤
英一 太田
裕治 木村
正悦 高橋
健司 亀山
誠 田辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=12238162&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP2986933(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP3028058A priority Critical patent/JP2986933B2/en
Publication of JPH04253385A publication Critical patent/JPH04253385A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2986933B2 publication Critical patent/JP2986933B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【技術分野】本発明は、薄膜積層デバイスに関し、詳し
くはOA機器用やTV用等のフラットパネルディスプレ
イなどに好適に使用しうるスイッチング素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin-film laminated device, and more particularly, to a switching element which can be suitably used for a flat panel display for OA equipment and TV.

【0002】[0002]

【従来技術】OA機器端末機や液晶TVは大面積液晶パ
ネルの使用の要望が強く、そのため、アクティブマトリ
ックス方式では各画素ごとにスイッチを設け、電圧を保
持するように工夫されている。また、近年液晶パネルの
軽量化、低コスト化が盛んに行なわれており、スイッチ
ング素子の基板にプラスチックを用いることが検討され
ている。しかし、プラスチック上に、薄膜積層スイッチ
ング素子を形成するとプラスチック基板の変形やカール
を生じ、膜ハガレ等の問題があった。また、薄膜積層ス
イッチング素子を作製する際、酸、アルカリ、水等の溶
液中にプラスチックを浸漬するフォトリソグラフィーの
工程があり、プラスチック内に酸、アルカリ、水等が残
存し、素子劣化の原因となった。薄膜積層デバイスを微
細パターン化する場合、基板の伸縮によってパターンず
れを生じ、大面積を一括露光することが困難であった。
また、基板伸縮の異方性は、パターン形成をさらに困難
なものとした。プラスチックフィルム基板を用いた液晶
表示装置の作製において、配向処理の際、プラスチック
特有の配向方法を行なう必要があった。しかしSiO2
層をプラスチックフィルムの片面に形成することによっ
て、ガラス基板と同様の方法で配向処理ができるように
したことが特公平1-47769号公報に開示されている。し
かし、SiO2をプラスチックフィルムにコートし、そ
の上に薄膜積層デバイスを作製した場合、作製時の熱を
伴う工程でSiO2のクラックを生じることがしばしば
認められ、薄膜積層デバイスの信頼性を不充分なものと
した。
2. Description of the Related Art In OA equipment terminals and liquid crystal TVs, there is a strong demand for the use of large area liquid crystal panels. Therefore, in the active matrix system, a switch is provided for each pixel to hold a voltage. In recent years, liquid crystal panels have been actively reduced in weight and cost, and the use of plastic for the switching element substrate has been studied. However, when a thin film laminated switching element is formed on plastic, the plastic substrate is deformed or curled, and there is a problem such as film peeling. Also, when fabricating a thin-film laminated switching element, there is a photolithography step of immersing the plastic in a solution of acid, alkali, water, etc.Acid, alkali, water, etc. remain in the plastic, causing the element deterioration. became. When a thin film laminated device is formed into a fine pattern, a pattern shift occurs due to expansion and contraction of a substrate, and it has been difficult to expose a large area at a time.
Further, the anisotropy of the expansion and contraction of the substrate made pattern formation more difficult. In the production of a liquid crystal display device using a plastic film substrate, it is necessary to perform an alignment method specific to plastic at the time of alignment treatment. But SiO 2
Japanese Patent Publication No. 1-47769 discloses that a layer can be formed on one side of a plastic film so that orientation treatment can be performed in the same manner as a glass substrate. However, when a plastic film is coated with SiO 2 and a thin-film laminated device is formed thereon, it is often recognized that cracks of SiO 2 occur in a process involving heat during the production, which impairs the reliability of the thin-film laminated device. It was enough.

【0003】[0003]

【目 的】本発明は前記従来の課題を解決し、軽量、
低コスト、膜ハガレ、カール等がなく、信頼性の良好な
薄膜積層デバイスを提供することを目的としている。
[Object] The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and is lightweight and
It is an object of the present invention to provide a thin film laminated device with low cost, no film peeling, no curl and the like, and excellent reliability.

【0004】[0004]

【構 成】前記の目的を達成させるため、本発明者ら
は、軽量、安価なプラスチック上にスイッチング素子を
作製することを検討し、研究を重ねた結果、素子作製プ
ロセスにおけるプラスチツク基板の変形がプラスチック
フィルムの場合ではカールが最大の問題であることが明
らかとなった。また、プラスチックの変形やプラスチッ
クフィルムのカールの原因は、積層する薄膜の内部応
力、プラスチックの熱伸縮、酸、アルカリ、水による膨
潤などであることを知見し、無機物質からなる非晶質薄
膜を両面に形成したプラスチック基板を用いることが効
果的であることが明らかとなり、本発明を完成するに至
った。すなわち、本発明は、基板と該基板上に形成され
た薄膜積層デバイスにおいて、基板がその両面に無機物
質からなる非晶質薄膜を形成したプラスチックであるこ
とを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present inventors have studied the production of switching elements on lightweight and inexpensive plastics, and as a result of repeated studies, have found that the deformation of the plastic substrate in the element production process has been reduced. It became clear that curling was the biggest problem in the case of plastic films. He also found that the causes of plastic deformation and plastic film curl were internal stress of the laminated thin film, thermal expansion and contraction of the plastic, swelling with acid, alkali, and water. It became clear that it was effective to use plastic substrates formed on both sides, and the present invention was completed. That is, the present invention is characterized in that, in a substrate and a thin film laminated device formed on the substrate, the substrate is a plastic having an amorphous thin film made of an inorganic substance formed on both surfaces thereof.

【0005】無機物質からなる非晶質薄膜は波長400〜8
50nmにおいて透過率が75%以上であることが好ましい。
無機物質としては、SiO2,Si34,Si:N:O,S
i:O:H,Si:N:H,Si:O:N:H,AlNよ
りなる群から選ばれたものであることが好ましい。ま
た、薄膜積層デバイスとしては、硬質炭素膜を絶縁層と
するMIM型素子が本発明の特徴を極めて有効に発揮す
ることができる。プラスチック基板へのSiO2等の無
機物質薄膜の形成はその上に作製する薄膜積層デバイス
のはがれなどの問題解決のため重要である。プラスチッ
ク基板(フィルム)の片面のみに前記薄膜を形成したの
では無機物質薄膜の内部応力に応じたカールが発生し、
ハンドリングなどの問題を生じる。また、前記無機物質
薄膜が結晶性である場合には、プラスチック基板に内在
する水分等が結晶粒界を通って薄膜積層デバイス下に達
し、素子の劣化をもたらすことが判明した。さらに、薄
膜積層デバイス作製プロセスにおける熱工程において結
晶粒界を核として無機物質薄膜にクラックが生じた。さ
らに、薄膜積層デバイスを微細加工する際に、無機物質
の熱膨張異方性に基づく基板伸縮の異方性を生じ、パタ
ーンの形成を困難なものとすることも判明した。これら
の問題を回避するため、プラスチック基板(フィルム)
の両面に無機物質からなる非晶質薄膜を形成することが
大切である。本発明の薄膜積層デバイスを液晶表示駆動
素子に用いる場合、表示コントラストを確保するため、
無機物質の透過率が波長400〜850nmにおいて75%以上有
することが好ましい。本発明の薄膜積層デバイスを作製
するためには、まずポリエチレンテレフタレート、ポリ
アリレート、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネー
ト、ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリイ
ミドなどのプラスチックあるいはプラスチックフィルム
両面にSiOx(1≦×≦2),Si:O:N,Si:
O:H,Si:N:H,Si:O:N:H,SixNy
(y=1−x),TiO2,ZnS,ZnO,Al23,Al
N,MgO,GeO,ZrO2,Nb25,SiC,Ta25
などの無機物質をスパッタ法、蒸着法、プラズマCVD
法等により300〜15000Å、好ましくは1000〜10000Åの
厚さで形成する。これら無機物質を非晶質にするために
は基板温度を200℃以下、好ましくは150℃以下にし、ス
パッタ法あるいはプラズマCVD法で作製することが好
ましい。形成される薄膜は、必ずしも両面の無機物質が
同一である必要はなく、また膜厚も同一である必要はな
い。特に好ましい無機物質としては、パッシベーション
効果の大きいSiO2,Si34,Si:N:O,Si:
O:H,Si:N:H,Si:O:N:H,AlNなどが
ある。プラスチックの厚さは、50μm〜2mmのものを使
用するが、500μm以下、特に300μm以下が好ましい。さ
らに、無機物質で両面コートされたプラスチックの上
に、薄膜積層デバイスを形成する。薄膜積層デバイスと
しては、金属−絶縁体−金属層構成のMIM型素子、特
開昭61-275811号公報でいうところのMSI素子(Metal
-Semi-Insulator)、半導体−絶縁体−半導体層構成の
SIS素子、特開昭64-7577号公報に記載の金属−絶縁
体−金属−絶縁体−金属のMIMIM素子などがある。
なかでも、絶縁体に硬質炭素膜を用いたMIM型素子が
有利である。硬質炭素膜を絶縁層に用いた場合プラスチ
ック基板(フィルム)は大きくカールするので基板両面
に無機物質膜を形成し基板の剛性を大きくすることによ
り対応する。
An amorphous thin film made of an inorganic substance has a wavelength of 400 to 8
The transmittance at 50 nm is preferably 75% or more.
As the inorganic substance, SiO 2 , Si 3 N 4 , Si: N: O, S
It is preferably selected from the group consisting of i: O: H, Si: N: H, Si: O: N: H, and AlN. In addition, as a thin film laminated device, an MIM element using a hard carbon film as an insulating layer can extremely effectively exhibit the features of the present invention. Formation of a thin film of an inorganic substance such as SiO 2 on a plastic substrate is important for solving problems such as peeling of a thin film laminated device to be formed thereon. If the thin film is formed only on one side of the plastic substrate (film), curl occurs according to the internal stress of the inorganic material thin film,
This causes problems such as handling. Further, it has been found that when the inorganic substance thin film is crystalline, moisture and the like existing in the plastic substrate reach below the thin film laminated device through the crystal grain boundaries, resulting in deterioration of the element. In addition, cracks occurred in the inorganic material thin film with the crystal grain boundaries as nuclei in the heating step in the thin film laminated device manufacturing process. Furthermore, it has also been found that when microfabricating a thin-film laminated device, anisotropic expansion and contraction of the substrate is caused based on the thermal expansion anisotropy of the inorganic substance, making it difficult to form a pattern. To avoid these problems, plastic substrate (film)
It is important to form an amorphous thin film made of an inorganic substance on both sides of the substrate. When the thin film laminated device of the present invention is used for a liquid crystal display driving element, in order to secure display contrast,
It is preferable that the transmittance of the inorganic substance is 75% or more at a wavelength of 400 to 850 nm. In order to manufacture the thin film laminated device of the present invention, first, a plastic such as polyethylene terephthalate, polyarylate, polyether sulfone, polycarbonate, polyethylene, polymethyl methacrylate, polyimide, etc., or SiOx (1 ≦ × ≦ 2) on both surfaces of a plastic film. , Si: O: N, Si:
O: H, Si: N: H, Si: O: N: H, SixNy
(y = 1-x), TiO 2 , ZnS, ZnO, Al 2 O 3 , Al
N, MgO, GeO, ZrO 2 , Nb 2 O 5, SiC, Ta 2 O 5
Inorganic substances such as sputtering, vapor deposition, plasma CVD
It is formed in a thickness of 300 to 15000 °, preferably 1000 to 10000 ° by a method or the like. In order to make these inorganic substances amorphous, the substrate temperature is preferably 200 ° C. or lower, more preferably 150 ° C. or lower, and the substrate is preferably formed by a sputtering method or a plasma CVD method. The formed thin film does not necessarily need to have the same inorganic substance on both surfaces, and does not need to have the same thickness. Particularly preferred inorganic substances include SiO 2 , Si 3 N 4 , Si: N: O, and Si: having a large passivation effect.
O: H, Si: N: H, Si: O: N: H, AlN and the like. The thickness of the plastic is from 50 μm to 2 mm, preferably 500 μm or less, particularly preferably 300 μm or less. Further, a thin film laminated device is formed on a plastic coated on both sides with an inorganic substance. Examples of the thin film laminated device include a MIM type element having a metal-insulator-metal layer structure, and an MSI element (Metal-type element) described in JP-A-61-275811.
-Semi-Insulator), an SIS element having a semiconductor-insulator-semiconductor layer configuration, and a metal-insulator-metal-insulator-metal MIMIM element described in JP-A-64-7577.
Among them, an MIM element using a hard carbon film as an insulator is advantageous. When a hard carbon film is used for the insulating layer, the plastic substrate (film) curls greatly. Therefore, it is necessary to form an inorganic material film on both surfaces of the substrate to increase the rigidity of the substrate.

【0006】次に前記素子の製法について詳細に説明す
る。まず、前記の無機物質を両面にコート(2a,2
b)したプラスチック基板1上に画素電極用透明電極材
料を蒸着、スパッタリング等の方法で堆積し、所定のパ
ターンにパターニングし、画素電極4とする。次に、蒸
着、スパッタリング等の方法で下部電極用導体薄膜を形
成し、ウエット又はドライエッチングにより所定のパタ
ーンにパターニングして下部電極となる第1導体7と
し、その上にプラズマCVD法、イオンビーム法等によ
り硬質炭素膜2を被覆後、ドライエッチング、ウエット
エッチング又はレジストを用いるリフトオフ法により所
定のパターンにパターニングして絶縁膜とし、次にその
上に蒸着、スパッタリング等の方法によりバスライン用
導体薄膜を被覆し、所定のパターンにパターニングして
バスラインとなる第2導体6を形成し、最後に下部電極
の不必要部分を除去し、透明電極パターンを露出させ、
画素電極4とする。この場合、MIM素子の構成はこれ
に限られるものではなく、MIM素子の作製後、最上層
に透明電極を設けたもの、透明電極が上部又は下部電極
を兼ねた構成のもの、下部電極の側面にMIM素子を形
成したもの等、種々の変形が可能である。ここで下部電
極、上部電極及び透明電極の厚さは通常、夫々数百〜数
千Å、数百〜数千Å、数百〜数千Åの範囲である。硬質
炭素膜の厚さは、100〜8000Å、望ましくは200〜6000
Å、さらに望ましくは300〜4000Åの範囲である。又プ
ラスチック基板の場合、いままでその耐熱性から能動素
子を用いたアクティブマトリックス装置の作製が非常に
困難であった。しかし硬質炭素膜は室温程度の基板温度
で良質な膜の作製が可能であり、プラスチック基板にお
いても作製が可能であり、非常に有効な画質向上手段で
ある。
Next, a method for manufacturing the device will be described in detail. First, the inorganic material is coated on both sides (2a, 2a).
b) A transparent electrode material for a pixel electrode is deposited on the plastic substrate 1 by vapor deposition, sputtering, or the like, and is patterned into a predetermined pattern to form a pixel electrode 4. Next, a conductor thin film for a lower electrode is formed by a method such as vapor deposition or sputtering, and is patterned into a predetermined pattern by wet or dry etching to form a first conductor 7 serving as a lower electrode, on which a plasma CVD method and an ion beam After the hard carbon film 2 is coated by a method or the like, it is patterned into a predetermined pattern by dry etching, wet etching or a lift-off method using a resist to form an insulating film, and then a conductor for bus lines is formed thereon by a method such as vapor deposition or sputtering. The thin film is covered and patterned into a predetermined pattern to form a second conductor 6 serving as a bus line. Finally, an unnecessary portion of the lower electrode is removed to expose a transparent electrode pattern,
The pixel electrode 4 is used. In this case, the configuration of the MIM element is not limited to this. After the MIM element is manufactured, a transparent electrode is provided on the uppermost layer, a transparent electrode also serves as an upper or lower electrode, a side surface of the lower electrode. Various modifications are possible, such as the one in which a MIM element is formed. Here, the thicknesses of the lower electrode, the upper electrode, and the transparent electrode are generally in the range of several hundreds to several thousand, several hundreds to several thousand, and several hundreds to several thousand, respectively. The thickness of the hard carbon film is 100 ~ 8000Å, preferably 200 ~ 6000
Å, more preferably in the range of 300-4000Å. In the case of a plastic substrate, it has been extremely difficult to fabricate an active matrix device using an active element because of its heat resistance. However, a hard carbon film can be produced at a substrate temperature of about room temperature, and a high quality film can be produced on a plastic substrate, which is a very effective means for improving image quality.

【0007】次に本発明で使用されるMIM素子の材料
について更に詳しく説明する。下部電極となる第1導体
7の材料としては、Al,Ta,Cr,W,Mo,Pt,N
i,Ti,Cu,Au,ITO,ZnO:Al,In23,S
nO2等種々の導電体が使用される。次にバスラインと
なる第2導体6の材料としては、Al,Cr,Ni,Mo,
Pt,Ag,Ti,Cu,Au,W,Ta,ITO,ZnO:
Al,In23,SnO2等種々の導電体が使用される
が、I−V特性の安定性及び信頼性が特に優れている点
からNi,Pt,Agが好ましい。絶縁膜として硬質炭素膜2を
用いたMIM素子は電極の種類を変えても対称性が変化
せず、またlnI∝√vの関係からプールフレンケル型の
伝導をしていることが判る。またこの事からこの種のM
IM素子の場合、上部電極と下部電極との組合せをどの
ようにしてもよいことが判る。しかし硬質炭素膜と電極
との密着力や界面状態により素子特性(I−V特性)の
劣化及び変化が生じる。これらを考慮すると、Ni,P
t,Agが良いことがわかった。本発明のMIM素子の
電流−電圧特性は図4のように示され、近似的には以下
に示すような伝導式で表わされる。
Next, the material of the MIM element used in the present invention will be described in more detail. As the material of the first conductor 7 serving as the lower electrode, Al, Ta, Cr, W, Mo, Pt, N
i, Ti, Cu, Au, ITO, ZnO: Al, In 2 O 3 , S
Various conductors such as nO 2 are used. Next, as a material of the second conductor 6 to be a bus line, Al, Cr, Ni, Mo,
Pt, Ag, Ti, Cu, Au, W, Ta, ITO, ZnO:
Although various conductors such as Al, In 2 O 3 , and SnO 2 are used, Ni, Pt, and Ag are preferable because the stability and reliability of the IV characteristics are particularly excellent. It can be seen from the MIM element using the hard carbon film 2 as the insulating film that the symmetry does not change even if the type of the electrode is changed, and that it has a Pool-Frenkel conduction from the relationship of lnI∝√v. Also from this, this kind of M
In the case of the IM device, it can be understood that any combination of the upper electrode and the lower electrode may be used. However, the device characteristics (IV characteristics) are degraded and changed due to the adhesion between the hard carbon film and the electrode and the state of the interface. Considering these, Ni, P
It turned out that t and Ag were good. The current-voltage characteristics of the MIM element of the present invention are shown in FIG. 4, and are approximately represented by the following conduction equations.

【0008】[0008]

【数1】 (Equation 1)

【0009】I:電流 V:印加電圧 κ:導電係数 β:プ
ールフレンケル係数 n:キャリヤ密度 μ:キャリヤモビリティ q:電子の
電荷量 Φ:トラップ深さ ρ:比抵抗 d:硬質炭素の膜厚(Å) k:ボルツマン定数 T:雰囲気温度 ε1:硬質炭素の誘
電率 ε2:真空誘電率
I: current V: applied voltage κ: conductivity coefficient β: pool Frenkel coefficient n: carrier density μ: carrier mobility q: electron charge Φ: trap depth ρ: specific resistance d: film thickness of hard carbon ( Å) k: Boltzmann constant T: ambient temperature ε 1 : dielectric constant of hard carbon ε 2 : vacuum dielectric constant

【0010】次に図3により液晶表示装置の作製法を述
べる。まず、絶縁基板1´上に共通電極4´用の透明導
体、例えばITO,ZnO:Al,ZnO:Si,Sn
2,In23等をスパッタリング、蒸着等で数百Åか
ら数μm堆積させ、ストライプ状にパターニングして共
通電極4´とする。この共通電極4´を設けた基板1´
と先にMIM素子をマトリックス状に設けた基板1の各
々の表面にポリイミドのような配向材8を付け、ラビン
グ処理を行ない、シール材を付け、ギャップ材9を入れ
てギャップを一定にし、液晶3を封入して液晶表示装置
とする。このようにして液晶表示装置が得られる。
Next, a method for manufacturing a liquid crystal display device will be described with reference to FIG. First, on the insulating substrate 1 ', a transparent conductor for the common electrode 4', for example, ITO, ZnO: Al, ZnO: Si, Sn
The O 2, In 2 O 3 such as sputtering, is several μm deposited from several hundred Å by vapor deposition or the like, and patterned into a stripe shape and the common electrode 4 '. Substrate 1 'provided with this common electrode 4'
An alignment material 8 such as polyimide is attached to each surface of the substrate 1 on which the MIM elements are provided in a matrix form, a rubbing process is performed, a sealing material is attached, and a gap material 9 is inserted to make the gap constant. 3 to form a liquid crystal display device. Thus, a liquid crystal display device is obtained.

【0011】本発明デバイスのMIM素子に使用する硬
質炭素膜について詳しく説明する。硬質炭素膜を形成す
るためには有機化合物ガス、特に炭化水素ガスが用いら
れる。これら原料における相状態は常温常圧において必
ずしも気相である必要はなく、加熱或は減圧等により溶
融、蒸発、昇華等を経て気化し得るものであれば、液相
でも固相でも使用可能である。原料ガスとしての炭化水
素ガスについては、例えばCH4,C26,C38,C4
10等のパラフィン系炭化水素、C2H4等のオレフィン系
炭化水素、ジオレフィン系炭化水素、さらには芳香族炭
化水素などすベての炭化水素を少なくとも含むガスが使
用可能である。さらに、炭化水素以外でも、例えば、ア
ルコール類、ケトン類、エーテル類、エステル類、C
O,CO2等、少なくとも炭素元素を含む化合物であれ
ば使用可能である。本発明における原料ガスからの硬質
炭素膜の形成方法としては、成膜活性種が、直流、低周
波、高周波、或いはマイクロ波等を用いたプラズマ法に
より生成されるプラズマ状態を経て形成される方法が好
ましいが、より大面積化、均一性向上、低温成膜の目的
で、低圧下で堆積を行なうため、磁界効果を利用する方
法がさらに好ましい。また高温における熱分解によって
も活性種を形成できる。その他にも、イオン化蒸着法、
或いはイオンビーム蒸着法等により生成されるイオン状
態を経て形成されてもよいし、真空蒸着法、或いはスパ
ッタリング法等により生成される中性粒子から形成され
てもよいし、さらには、これらの組み合せにより形成さ
れてもよい。
The hard carbon film used for the MIM element of the device of the present invention will be described in detail. An organic compound gas, especially a hydrocarbon gas, is used to form a hard carbon film. The phase state of these raw materials does not necessarily need to be a gaseous phase at normal temperature and normal pressure, but may be used in a liquid phase or a solid phase as long as it can be vaporized through melting, evaporation, sublimation, etc. by heating or decompression. is there. As for the hydrocarbon gas as the raw material gas, for example, CH 4 , C 2 H 6 , C 3 H 8 , C 4
Paraffinic hydrocarbons H 10, etc., olefinic hydrocarbons such as C 2 H 4, diolefinic hydrocarbons, even at least comprises a gas hydrocarbons Te to base and aromatic hydrocarbons can be used. Further, other than hydrocarbons, for example, alcohols, ketones, ethers, esters, C
Any compound containing at least a carbon element such as O and CO 2 can be used. As a method for forming a hard carbon film from a source gas in the present invention, a method in which a film forming active species is formed through a plasma state generated by a plasma method using a direct current, a low frequency, a high frequency, or a microwave or the like However, a method utilizing a magnetic field effect is more preferable because deposition is performed under a low pressure for the purpose of increasing the area, improving uniformity, and forming a film at a low temperature. Active species can also be formed by thermal decomposition at high temperatures. In addition, ionization evaporation,
Alternatively, it may be formed through an ion state generated by an ion beam evaporation method or the like, may be formed from neutral particles generated by a vacuum evaporation method, a sputtering method, or the like, and further, a combination thereof. May be formed.

【0012】こうして作製される硬質炭素膜の堆積条件
の一例はプラズマCVD法の場合、次の通りである。 RF出力:0.1〜50W/cm2 圧 力:1/103〜10Torr 堆積温度:室温〜350℃ このプラズマ状態により原料ガスがラジカルとイオンと
に分解され反応することによって、基板上に炭素原子C
と水素原子Hとからなるアモルファス(非晶質)及び微
結晶質(結晶の大きさは数10Å〜数μm)の少くとも一
方を含む硬質炭素膜が堆積する。また、硬質炭素膜の諸
特性を表1に示す。
Deposition conditions for the hard carbon film thus produced
Is as follows in the case of the plasma CVD method. RF output: 0.1-50W / cmTwo  Pressure: 1/10Three~ 10 Torr Deposition temperature: room temperature ~ 350 ° C Due to this plasma state, the source gas becomes radicals and ions.
Is decomposed into and reacts to form carbon atoms C on the substrate
(Amorphous) and fine particles comprising
At least one crystalline material (crystal size is several tens to several micrometers)
A hard carbon film including both sides is deposited. In addition, various types of hard carbon
Table 1 shows the characteristics.

【0013】[0013]

【表1】 [Table 1]

【0014】注)測定法; 比抵抗(ρ) :コプレナー型セルによるI-V特性より
求める。光学的バンドギャップ(Egopt):分光特性から
吸収係数(α)を求め、数2式の関係より決定。
Note) Measuring method; Specific resistance (ρ): Determined from the IV characteristics of a coplanar cell. Optical band gap (Egopt): The absorption coefficient (α) is determined from the spectral characteristics, and is determined from the relationship of Equation (2).

【0015】[0015]

【数2】 膜中水素量〔C(H)〕:赤外吸収スペクトルから2900
/cm近のピークを積分し、吸収断面積Aを掛けて求め
る。すなわち、 〔C(H)〕=A・∫α(v)/v・dv SP3/SP2比:赤外吸収スペクトルを、SP3,SP2にそれ
ぞれ帰属されるガウス関数に分解し、その面積比より求
める。ヒ゛ッカ ース硬度(H):マイクロビッカース計による。 屈折率(n) :エリプソメーターによる。 欠陥密度 :ESRによる。
(Equation 2) Hydrogen content in film [C (H)]: 2900 from infrared absorption spectrum
/ Cm is integrated and the absorption cross section A is multiplied. That is, [C (H)] = A∫Δα (v) / v ・ dv SP 3 / SP 2 ratio: The infrared absorption spectrum is decomposed into Gaussian functions assigned to SP 3 and SP 2 respectively. Determined from the area ratio. Pecker hardness (H): Measured by Micro Vickers meter. Refractive index (n): Based on ellipsometer. Defect density: by ESR.

【0016】こうして形成される硬質炭素膜はラマン分
光法及びIR吸収法による分析の結果、夫々、図6及び
図7に示すように炭素原子がSP3の混成軌道とSP2
混成軌道とを形成した原子間結合が混在していることが
明らかになっている。SP3結合とSP2結合の比率は、
IRスペクトルをピーク分離することで概ね推定でき
る。IRスペクトルには、2800〜3150/cmに多くのモー
ドのスペクトルが重なって測定されるが、夫々の波数に
対応するピークの帰属は明らかになっており、図5の如
くガウス分布によってピーク分離を行ない、夫々のピー
ク面積を算出し、その比率を求めればSP3/SP2を知
ることができる。また、X線及び電子線回折分析によれ
ばアモルファス状態(a-C:H)、及び/又は約50Å
〜数μm程度の微結晶粒を含むアモルファス状態にある
ことが判っている。一般に量産に適しているプラズマC
VD法の場合には、RF出力が小さいほど膜の比抵抗値
および硬度が増加し、低圧力なほど活性種の寿命が増加
するために基板温度の低温化、大面積での均一化が図
れ、かつ比抵抗、硬度が増加する傾向にある。更に、低
圧力ではプラズマ密度が減少するため、磁場閉じ込め効
果を利用する方法は比抵抗の増加には特に効果的であ
る。さらに、この方法は常温〜150℃程度の比較的低い
温度条件でも同様に良質の硬質炭素膜を形成できるとい
う特徴を有しているため、MIM素子製造プロセスの低
温化には最適である。従って、使用する基板材料の選択
自由度が広がり、基板温度をコントロールし易いために
大面積に均一な膜が得られるという特徴をもっている。
また硬質炭素膜の構造、物性は表1に示したように、広
範囲に制御可能であるため、デバイス特性を自由に設計
できる利点もある。さらには膜の比誘電率も2〜6と従
来のMIM素子に使用されていたTa25,Al23,S
iNxと比較して小さいため、同じ電気容量を持った素
子を作る場合、素子サイズが大きくてすむので、それほ
ど微細加工を必要とせず、歩留りが向上する(駆動条件
の関係からLCDとMIM素子の容量比はC(LCD)
/C(MIM)=10:1程度必要である)。また、素子
急峻性β∝1/√ε・√dであるため、比誘電率εが小
さければ急峻性は大きくなり、オン電流Ionとオフ電流
Ioffとの比が大きくとれるようになる。このためより
低デューティ比でのLCD駆動が可能となり、高密度の
LCDが実現できる。さらに膜の硬度が高いため、液晶
材料封入時のラビング工程による損傷が少なくこの点か
らも歩留りが向上する。以上の点を顧みるに、硬質炭素
膜を使用することで、低コスト、階調性(カラー化)、
高密度LCDが実現できる。さらにこの硬質炭素膜が炭
素原子及び水素原子の他に、周期律表第III族元素、同
第IV族元素、同第V族元素、アルカリ金属元素、アルカ
リ土類金属元素、窒素原子、酸素元素、カルコゲン系元
素又はハロゲン原子を構成元素として含んでもよい。構
成元素の1つとして周期律表第III族元素、同じく第V族
元素、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、窒素
原子又は酸素原子を導入したものは硬質炭素膜の膜厚を
ノンドープのものに比べて約2〜3倍に厚くすることが
でき、またこれにより素子作製時のピンホールの発生を
防止すると共に、素子の機械的強度を飛躍的に向上する
ことができる。更に窒素原子又は酸素原子の場合は以下
に述べるような周期律表第IV族元素等の場合と同様な効
果がある。同様に周期律表第IV族元素、カルコゲン系元
素又はハロゲン元素を導入したものは硬質炭素膜の安定
性が飛躍的に向上すると共に、膜の硬度も改善されるこ
とも相まって高信頼性の素子が作製できる。これらの効
果が得られるのは第IV族元素及びカルコゲン系元素の場
合は硬質炭素膜中に存在する活性な2重結合を減少させ
るからであり、またハロゲン元素の場合は、1)水素に対
する引抜き反応により原料ガスの分解を促進して膜中の
ダングリングボンドを減少させ、2)成膜過程でハロゲン
元素XがC−H結合中の水素を引抜いてこれと置換し、
C−X結合として膜中に入り、結合エネルギーが増大す
る(C−H間及びC−X間の結合エネルギーはC−X間
の方が大きい)からである。これらの元素を膜の構成元
素とするためには、原料ガスとしては炭化水素ガス及び
水素の他に、ドーパントとして膜中に周期律表第III族
元素、同第IV族元素、同第V族元素、アルカリ金属元
素、アルカリ土類金属元素、窒素原子、酸素原子、カル
コゲン系元素又はハロゲン元素を含有させるために、こ
れらの元素又は原子を含む化合物(又は分子)(以下、こ
れらを「他の化合物」ということもある)のガスが用い
られる。ここで周期律表第III族元素を含む化合物とし
ては、例えばB(OC25)3,B26,BCl3,BB
r3,BF3,Al(O-i-C37)3,(CH3)3Al,(C
25)3Al,(i-C49)3Al,AlCl3,Ga(O-i-C3
7)3,(CH3)3Ga,(C25)3Ga,GaCl3,GaBr3
(O-i-C37)3In,(C25)3In等がある。周期律表
第IV族元素を含む化合物としては、例えばSi26,(C
25)3SiH,SiF4,SiH2Cl2,SiCl4,Si(OC
3)4,Si(OC25)4,Si(OC37)4,GeCl4,G
eH4,Ge(OC25)4,Ge(C25)4,(CH3)4Sn,(C
25)4Sn,SnCl4等がある。周期律表第V族元素を含
む化合物としては、例えばPH3,PF3,PF5,PCl2
3,PCl3,PCl2F,PBr3,PO(OCH3)3,P
(C25)3,POCl3,AsH3,AsCl3,AsBr3,As
3,AsF5,AsCl3,SbH3,SbF3,SbCl3,Sb
(OC25)3等がある。アルカリ金属原子を含む化合物
としては、例えばLiO-i-C37,NaO-i-C37,K
O-i-C37等がある。アルカリ土類金属原子を含む化
合物としては、例えばCa(OC25)3,Mg(OC
25)2,(C25)2Mg等がある。窒素原子を含む化合物
としては、例えば窒素ガス、アンモニア等の無機化合
物、アミノ基、シアノ基等の官能基を有する有機化合物
及び窒素を含む複素環等がある。酸素原子を含む化合物
としては、例えば酸素ガス、オゾン、水(水蒸気)、過
酸化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、亜酸化炭素、一酸
化窒素、二酸化窒素、三酸化二窒素、五酸化二窒素、三
酸化窒素等の無機化合物、水酸基、アルデヒド基、アシ
ル基、ケトン基、ニトロ基、ニトロソ基、スルホン基、
エーテル結合、エステル結合、ペプチド結合、酸素を含
む複素環等の官能基或いは結合を有する有機化合物、更
には金属アルコキシド等が挙げられる。カルコゲン系元
素を含む化合物としては、例えばH2S,(CH3)(C
2)4S(CH2)4CH3,CH2=CHCH2SCH2CH
=CH2,C25SC25,C25SCH3,チオフェ
ン、H2Se,(C25)2Se,H2Te等がある。またハロ
ゲン元素を含む化合物としては、例えば弗素、塩素、臭
素、沃素、弗化水素、弗化炭素、弗化塩素、弗化臭素、
弗化沃素、塩化水素、塩化臭素、塩化沃素、臭化水素、
臭化沃素、沃化水素等の無機化合物、ハロゲン化アルキ
ル、ハロゲン化アリール、ハロゲン化スチレン、ハロゲ
ン化ポリメチレン、ハロホルム等の有機化合物が用いら
れる。液晶駆動MIM素子として好適な硬質炭素膜は、
駆動条件から膜厚が100〜8000Å、比抵抗が106〜1013Ω
・cmの範囲であることが有利である。なお、駆動電圧と
耐圧(絶縁破壊電圧)とのマージンを考慮すると膜厚は
200Å以上であることが望ましく、また、画素部と薄膜
二端子素子部の段差(セルギャップ差)に起因する色む
らが実用上問題とならないようにするには膜厚は6000Å
以下であることが望ましいことから、硬質炭素膜の膜厚
は200〜6000Å、比抵抗は5×106〜1013Ω・cmであるこ
とがより好ましい。硬質炭素膜のピンホールによる素子
の欠陥数は膜厚の減少にともなって増加し、300Å以下
では特に顕著になること(欠陥率は1%を越える)、及
び、膜厚の面内分布の均一性(ひいては素子特性の均一
性)が確保できなくなる(膜厚制御の精度は30Å程度が限
度で、膜厚のバラツキが10%を越える)ことから、膜厚
は300Å以上であることがより望ましい。また、ストレ
スによる硬質炭素膜の剥離が起こりにくくするため、及
び、より低デューティ比(望ましくは1/1000以下)で駆
動するために、膜厚は4000Å以下であることがより望ま
しい。これらを総合して考慮すると、硬質炭素膜の膜厚
は300〜4000Å、比抵抗率は107〜1011Ω・cmであること
が一層好ましい。
The hard carbon film thus formed was analyzed by Raman spectroscopy and IR absorption. As a result, as shown in FIGS. 6 and 7, the carbon atom has a hybrid orbital of SP 3 and a hybrid orbital of SP 2 , respectively. It is clear that the formed interatomic bonds are mixed. The ratio of SP 3 bonds to SP 2 bonds is
It can be roughly estimated by separating the IR spectrum into peaks. In the IR spectrum, spectra of many modes are overlapped and measured at 2800 to 3150 / cm. The assignment of peaks corresponding to each wave number is clear, and peak separation is performed by Gaussian distribution as shown in FIG. By calculating the respective peak areas and calculating their ratios, SP 3 / SP 2 can be known. According to X-ray and electron diffraction analysis, the amorphous state (a-C: H) and / or about 50 °
It is known that it is in an amorphous state containing fine crystal grains of about several μm. Plasma C generally suitable for mass production
In the case of the VD method, the lower the RF output, the higher the specific resistance and hardness of the film, and the lower the pressure, the longer the lifetime of the active species. Therefore, the substrate temperature can be lowered and the large area can be made uniform. And the specific resistance and hardness tend to increase. Furthermore, since the plasma density decreases at low pressure, the method utilizing the magnetic field confinement effect is particularly effective for increasing the specific resistance. Further, this method has a feature that a high-quality hard carbon film can be similarly formed even at a relatively low temperature condition of about room temperature to about 150 ° C., and is therefore most suitable for lowering the temperature of the MIM element manufacturing process. Therefore, there is a feature that a degree of freedom in selecting a substrate material to be used is widened and a uniform film can be obtained over a large area because the substrate temperature can be easily controlled.
Further, as shown in Table 1, the structure and physical properties of the hard carbon film can be controlled in a wide range, and therefore, there is an advantage that device characteristics can be freely designed. Further, the dielectric constant of the film is 2 to 6, which is Ta 2 O 5 , Al 2 O 3 , S used in the conventional MIM element.
Since it is smaller than iNx, when an element having the same capacitance is manufactured, the element size can be large, so that fine processing is not so required, and the yield is improved. Capacity ratio is C (LCD)
/ C (MIM) = approximately 10: 1). Further, since the element steepness β∝1 / ∝ε · √d, if the relative permittivity ε is small, the steepness increases, and the ratio between the on-current Ion and the off-current Ioff can be increased. For this reason, the LCD can be driven at a lower duty ratio, and a high-density LCD can be realized. Further, since the hardness of the film is high, the damage due to the rubbing step at the time of enclosing the liquid crystal material is small, and the yield is also improved from this point. Considering the above points, by using a hard carbon film, low cost, gradation (colorization),
A high-density LCD can be realized. Further, this hard carbon film is composed of a group III element, a group IV element, a group V element, an alkali metal element, an alkaline earth metal element, a nitrogen atom, an oxygen element, in addition to carbon atoms and hydrogen atoms. , A chalcogen element or a halogen atom as a constituent element. As one of the constituent elements, those in which Group III element of the periodic table, Group V element, alkali metal element, alkaline earth metal element, nitrogen atom or oxygen atom are introduced are those in which the thickness of the hard carbon film is non-doped The thickness can be increased by about 2 to 3 times as compared with the above, and thereby, the generation of pinholes at the time of manufacturing the device can be prevented, and the mechanical strength of the device can be remarkably improved. Further, in the case of a nitrogen atom or an oxygen atom, the same effect as in the case of a group IV element of the periodic table as described below is obtained. In the same way, the elements incorporating a Group IV element of the periodic table, a chalcogen-based element or a halogen element significantly improve the stability of the hard carbon film and also improve the hardness of the film. Can be produced. These effects are obtained because the group IV element and the chalcogen element reduce the active double bond existing in the hard carbon film, and in the case of the halogen element, 1) abstraction with respect to hydrogen. The reaction promotes the decomposition of the source gas to reduce dangling bonds in the film, and 2) during the film formation process, the halogen element X extracts hydrogen in the CH bond and replaces it.
This is because they enter the film as CX bonds, and the bond energy increases (the bond energy between CH and CX is larger between CX). In order to make these elements the constituent elements of the film, in addition to hydrocarbon gas and hydrogen as the raw material gas, a group III element, a group IV element and a group V element of the periodic table in the film as a dopant are contained in the film. In order to contain an element, an alkali metal element, an alkaline earth metal element, a nitrogen atom, an oxygen atom, a chalcogen element or a halogen element, a compound (or molecule) containing these elements or atoms (hereinafter referred to as `` other Compound (which may be referred to as “compound”). Here, as the compound containing a Group III element of the periodic table, for example, B (OC 2 H 5 ) 3 , B 2 H 6 , BCl 3 , BB
r 3, BF 3, Al ( O-i-C 3 H 7) 3, (CH 3) 3 Al, (C
2 H 5) 3 Al, ( i-C 4 H 9) 3 Al, AlCl 3, Ga (O-i-C 3 H
7 ) 3 , (CH 3 ) 3 Ga, (C 2 H 5 ) 3 Ga, GaCl 3 , GaBr 3 ,
(O-i-C 3 H 7) 3 In, there is a (C 2 H 5) 3 In like. Examples of the compound containing a Group IV element of the periodic table include Si 2 H 6 , (C
2 H 5 ) 3 SiH, SiF 4 , SiH 2 Cl 2 , SiCl 4 , Si (OC
H 3) 4, Si (OC 2 H 5) 4, Si (OC 3 H 7) 4, GeCl 4, G
eH 4 , Ge (OC 2 H 5 ) 4 , Ge (C 2 H 5 ) 4 , (CH 3 ) 4 Sn, (C
2 H 5 ) 4 Sn, SnCl 4 and the like. Examples of the compound containing a Group V element of the periodic table include PH 3 , PF 3 , PF 5 , and PCl 2
F 3 , PCl 3 , PCl 2 F, PBr 3 , PO (OCH 3 ) 3 , P
(C 2 H 5 ) 3 , POCl 3 , AsH 3 , AsCl 3 , AsBr 3 , As
F 3 , AsF 5 , AsCl 3 , SbH 3 , SbF 3 , SbCl 3 , Sb
(OC 2 H 5 ) 3 and the like. As the compound containing an alkali metal atom, for example LiO-i-C 3 H 7 , NaO-i-C 3 H 7, K
O-i-C 3 H 7 and the like. Examples of the compound containing an alkaline earth metal atom include Ca (OC 2 H 5 ) 3 and Mg (OC
2 H 5) 2, there are (C 2 H 5) 2 Mg, or the like. Examples of the compound containing a nitrogen atom include nitrogen gas, inorganic compounds such as ammonia, organic compounds having a functional group such as an amino group and a cyano group, and heterocycles containing nitrogen. Examples of the compound containing an oxygen atom include oxygen gas, ozone, water (steam), hydrogen peroxide, carbon monoxide, carbon dioxide, carbon suboxide, nitric oxide, nitrogen dioxide, nitrous oxide, and nitrous oxide. , Inorganic compounds such as nitric oxide, hydroxyl group, aldehyde group, acyl group, ketone group, nitro group, nitroso group, sulfone group,
Organic compounds having a functional group or a bond such as an ether bond, an ester bond, a peptide bond, and a heterocyclic ring containing oxygen, and a metal alkoxide may be used. As the compound containing a chalcogen element, for example, H 2 S, (CH 3 ) (C
H 2 ) 4 S (CH 2 ) 4 CH 3 , CH 2 CHCHCH 2 SCH 2 CH
= CH 2, C 2 H 5 SC 2 H 5, C 2 H 5 SCH 3, thiophene, H 2 Se, there are (C 2 H 5) 2 Se , H 2 Te , and the like. Compounds containing a halogen element include, for example, fluorine, chlorine, bromine, iodine, hydrogen fluoride, carbon fluoride, chlorine fluoride, bromine fluoride,
Iodine fluoride, hydrogen chloride, bromine chloride, iodine chloride, hydrogen bromide,
Inorganic compounds such as iodine bromide and hydrogen iodide, and organic compounds such as alkyl halide, aryl halide, styrene halide, polymethylene halide and haloform are used. A hard carbon film suitable as a liquid crystal driving MIM element is:
Depending on the driving conditions, the film thickness is 100 to 8000 mm and the specific resistance is 10 6 to 10 13 Ω
Advantageously in the range of cm. Considering the margin between the driving voltage and the withstand voltage (dielectric breakdown voltage), the film thickness is
The thickness is desirably 200 mm or more, and the film thickness is 6000 mm in order to prevent color unevenness caused by a step (cell gap difference) between the pixel portion and the thin film two-terminal device portion from becoming a practical problem.
It is more preferable that the thickness is 200 to 6000 ° and the specific resistance is 5 × 10 6 to 10 13 Ω · cm. The number of element defects due to pinholes in the hard carbon film increases with decreasing film thickness, and becomes particularly significant below 300 mm (defect rate exceeds 1%), and the uniformity of the in-plane distribution of film thickness. (Thus, the accuracy of film thickness control is limited to about 30 mm, and the variation in film thickness exceeds 10%), so it is more preferable that the film thickness is 300 mm or more. . Further, in order to make it difficult for the hard carbon film to peel off due to stress and to drive at a lower duty ratio (preferably 1/1000 or less), the film thickness is more preferably 4000 ° or less. In consideration of these factors, it is more preferable that the hard carbon film has a thickness of 300 to 4000 ° and a specific resistivity of 10 7 to 10 11 Ω · cm.

【0017】[0017]

【実施例】本発明の実施例を説明するが、本発明はこれ
らに限定されるものではない。 実施例1 図1に示すように、100μm厚のポリアリレートフィルム
1両面に基板温度50℃でスパッタリング法によって6000
Åの厚さのSiO2層(2a,2b)を作製した。X線
回折によりSiO2膜が非晶質であることがわかった。
また、波長400〜850nmにおいて80%以上の透過率を示し
た。次にSiO2上にITOをスパッタリング法により
約1000Å厚に堆積後、パターン化して画素電極を形成し
た。次に、MIM素子を次のようにして設けた。まず、
Alを蒸着法により約1000Å厚に堆積後パターン化して
下部電極7を形成し、その上に、絶縁層2として、硬質
炭素膜をプラズマCVD法により約1000Å厚に堆積させ
たのち、ドライエッチングによりパターン化した。この
時の硬質炭素膜の成膜条件は以下の通りである。 圧 力:0.035Torr CH4 流量:10 SCCM RFパワー:0.2W/cm2 更にこの上にNiをEB蒸着法により約1000Å厚に堆
積後パターン化して上部電極6を形成した。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described.
It is not limited to them. Example 1 As shown in FIG. 1, a 100 μm thick polyarylate film
6000 on both sides by sputtering at a substrate temperature of 50 ° C
SiO thick SiOTwoLayers (2a, 2b) were prepared. X-ray
SiO by diffractionTwoThe film was found to be amorphous.
In addition, it shows a transmittance of 80% or more at a wavelength of 400 to 850 nm.
Was. Next, SiOTwoITO on top by sputtering method
After depositing to a thickness of about 1000 mm, it is patterned to form pixel electrodes.
Was. Next, a MIM element was provided as follows. First,
Al is deposited to a thickness of about 1000mm by vapor deposition and patterned.
A lower electrode 7 is formed, and a hard electrode is formed thereon as an insulating layer 2.
A carbon film is deposited to a thickness of about 1000 mm by plasma CVD.
After that, patterning was performed by dry etching. this
The conditions for forming the hard carbon film at this time are as follows. Pressure: 0.035 Torr CHFour Flow rate: 10 SCCM RF power: 0.2W / cmTwo  Further, Ni is deposited on this to a thickness of about 1000 mm by EB evaporation.
After stacking, patterning was performed to form the upper electrode 6.

【0018】実施例2 図1に示すように250μm厚のポリエーテルサルフォンフ
ィルム両面に基板温度30℃でスパッタリング法によって
5000Åの厚さのSi34層2a,2bを作製した。X線
回折によってSi34層が非晶質であることがわかっ
た。また、波長400〜850nmにおいて80%以上の透過率を
示した。次にSi34上にITOをスパッタリング法に
より約1000Å厚に堆積後、パターン化して画素電極を形
成した。次に、MIM素子を次のようにして設けた。ま
ず、Alを蒸着法により約1000Å厚に堆積後パターン化
して下部電極7を形成し、その上に、絶縁層2として、
硬質炭素膜をプラズマCVD法により約1000Å厚に堆積
させたのち、ドライエッチングによりパターン化した。
この時の硬質炭素膜の成膜条件は以下の通りである。 圧 力:0.035Torr CH4 流量:10 SCCM RFパワー:0.2W/cm2 更にこの上にNiをEB蒸着法により約1000Å厚に堆
積後パターン化して上部電極6を形成した。実施例1,
2に示したMIM型素子は膜ハガレ、基板の変形、基板
のカール、無機物質のクラツクはみられなかった。ま
た、80℃、1000時間の高温保存でも劣化はみられなかっ
た。
Example 2 As shown in FIG. 1, a polyether sulfone having a thickness of 250 μm was used.
Film sputtering on both sides at 30 ° C substrate temperature
5000mm thick SiThreeNFourLayers 2a and 2b were produced. X-ray
Si by diffractionThreeNFourThe layer turns out to be amorphous
Was. In addition, at a wavelength of 400 to 850 nm, the transmittance is 80% or more.
Indicated. Next, SiThreeNFourITO on top by sputtering
After deposition to a thickness of about 1000 mm, pattern and form pixel electrodes
Done. Next, a MIM element was provided as follows. Ma
Al is deposited to a thickness of about 1000mm by vapor deposition and patterned.
To form a lower electrode 7, on which an insulating layer 2 is formed.
Hard carbon film deposited about 1000mm thick by plasma CVD
After that, patterning was performed by dry etching.
The conditions for forming the hard carbon film at this time are as follows. Pressure: 0.035 Torr CHFour Flow rate: 10 SCCM RF power: 0.2W / cmTwo  Further, Ni is deposited on this to a thickness of about 1000 mm by EB evaporation.
After stacking, patterning was performed to form the upper electrode 6. Example 1,
The MIM type element shown in FIG.
No curls or cracks of inorganic substances were observed. Ma
No deterioration was observed even when stored at 80 ° C for 1000 hours.
Was.

【0019】[0019]

【効果】本発明は、以上説明したように構成されている
から、本発明の薄膜積層デバイスは、基板の変形、カー
ル等がなく、かつ低コスト、軽量化を達成でき、さらに
薄膜積層デバイスを絶縁層に硬質炭素膜を用いたMIM
型素子にすると、硬質炭素膜が、1) プラズマCVD法
等の気相合成法で作製されるため、成膜条件によって物
性が広範に制御でき、従ってデバイス設計上の自由度が
大きい、2) 硬質でしかも厚膜にできるため、機械的損
傷を受け難く、また厚膜化によるピンホールの減少も期
待できる、3) 室温付近の低温においても良質な膜を形
成できるので、基板材質に制約がない、4) 膜厚、膜質
の均一性に優れているため、薄膜デバイス用として適し
ている、5) 誘電率が低いので、高度の微細加工技術を
必要とせず、従って素子の大面積化に有利であり、さら
に誘電率が低いので素子の急峻性が高くIon/Ioff比がと
れるので、低デューティ比での駆動が可能である、等の
特長を有し、このため特に信頼性の高い液晶表示用スイ
ッチング素子として好適であって、産業上極めて有用で
ある。
As described above, the present invention is configured as described above. Therefore, the thin film laminated device of the present invention can achieve low cost and light weight without deformation and curling of the substrate. MIM using hard carbon film for insulating layer
In the case of a mold element, a hard carbon film is manufactured by 1) a gas phase synthesis method such as a plasma CVD method, so that physical properties can be controlled widely by film forming conditions, and therefore, a degree of freedom in device design is large. Because it is hard and can be made thick, it is hard to be damaged by mechanical damage, and it can be expected that pinholes are reduced by thickening.3) A good film can be formed even at low temperature around room temperature, so there are restrictions on the substrate material. No, 4) It is suitable for thin film devices because of its excellent uniformity of film thickness and film quality.5) It has a low dielectric constant, so it does not require advanced microfabrication technology, and therefore can be used for large-area devices. The liquid crystal is particularly advantageous because it has the advantage that the dielectric constant is low, the steepness of the element is high, and the Ion / Ioff ratio can be taken, so that it can be driven at a low duty ratio. Suitable as a display switching element , It is extremely useful on the industry.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の薄膜デバイスの構造を示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a thin film device of the present invention.

【図2】本発明の薄膜デバイスにより構成されたMIM
素子の要部説明図である。
FIG. 2 shows an MIM constituted by the thin film device of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a main part of an element.

【図3】本発明の薄膜デバイスを組込んだ液晶表示装置
の一部断面斜視図である。
FIG. 3 is a partial sectional perspective view of a liquid crystal display device incorporating the thin film device of the present invention.

【図4】a,bはそれぞれMIM素子のI−V特性曲
線、lnI−√v特性曲線を示すグラフである。
FIGS. 4A and 4B are graphs respectively showing an IV characteristic curve and an lnI-√v characteristic curve of the MIM element.

【図5】本発明のMIM素子の絶縁層に使用した硬質炭
素膜のIRスペクトルのガウス分布を示す。
FIG. 5 shows a Gaussian distribution of an IR spectrum of a hard carbon film used for an insulating layer of the MIM element of the present invention.

【図6】本発明のMIM素子の絶縁層に使用した硬質炭
素膜をラマンスペクトル法で分光した分析結果を示すス
ペクトル図である。
FIG. 6 is a spectrum diagram showing an analysis result obtained by analyzing a hard carbon film used as an insulating layer of the MIM element of the present invention by a Raman spectrum method.

【図7】本発明のMIM素子の絶縁層に使用した硬質炭
素膜をIR吸収法で分析した分析結果を示すスペクトル
図である。
FIG. 7 is a spectrum diagram showing an analysis result obtained by analyzing a hard carbon film used as an insulating layer of the MIM element of the present invention by an IR absorption method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 プラスチツク基板 1´ プラスチツク基板 2 硬質炭素膜 2a 無機物質層 2b 無機物質層 3 液晶 4 画素電極 4´ 共通電極 5 能動素子(MIM素子) 6 第2導体(バスライン)(上部電極) 7 第1導体(下部電極) 8 配向膜 9 ギャップ材 REFERENCE SIGNS LIST 1 plastic substrate 1 ′ plastic substrate 2 hard carbon film 2 a inorganic material layer 2 b inorganic material layer 3 liquid crystal 4 pixel electrode 4 ′ common electrode 5 active element (MIM element) 6 second conductor (bus line) (upper electrode) 7 first Conductor (lower electrode) 8 Alignment film 9 Gap material

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 裕治 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株 式会社リコー内 (72)発明者 高橋 正悦 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株 式会社リコー内 (72)発明者 亀山 健司 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株 式会社リコー内 (72)発明者 田辺 誠 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株 式会社リコー内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 49/02 G02F 1/133 H01L 29/786 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yuji Kimura 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Co., Ltd. (72) Masayoshi Takahashi 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Ricoh Co., Ltd. (72) Inventor Kenji Kameyama 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Co., Ltd. (72) Inventor Makoto Tanabe 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Co., Ltd. Ricoh Company (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 49/02 G02F 1/133 H01L 29/786

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 無機物質からなる薄膜を両面に形成した
プラスチック基板と該基板上に形成された薄膜積層デバ
イスにおいて無機物質からなる薄膜が非晶質であること
を特徴とする薄膜積層デバイス。
1. A thin film laminated device wherein a thin film composed of an inorganic substance is amorphous in a plastic substrate formed on both sides with a thin film composed of an inorganic substance and a thin film laminated device formed on the substrate.
【請求項2】 前記無機物質からなる薄膜が波長400〜8
50nmにおいて透過率が75%以上である請求項1記載の薄
膜積層デバイス。
2. The method according to claim 1, wherein the thin film made of the inorganic substance has a wavelength of 400-8.
2. The thin-film laminated device according to claim 1, wherein the transmittance at 50 nm is 75% or more.
【請求項3】 薄膜積層デバイスが硬質炭素膜を絶縁層
とするMIM型素子である請求項1または2記載の薄膜
積層デバイス。
3. The thin-film laminated device according to claim 1, wherein the thin-film laminated device is a MIM type element using a hard carbon film as an insulating layer.
JP3028058A 1991-01-29 1991-01-29 Thin film stacking device Expired - Fee Related JP2986933B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3028058A JP2986933B2 (en) 1991-01-29 1991-01-29 Thin film stacking device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3028058A JP2986933B2 (en) 1991-01-29 1991-01-29 Thin film stacking device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04253385A JPH04253385A (en) 1992-09-09
JP2986933B2 true JP2986933B2 (en) 1999-12-06

Family

ID=12238162

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3028058A Expired - Fee Related JP2986933B2 (en) 1991-01-29 1991-01-29 Thin film stacking device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2986933B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100473225B1 (en) * 2001-12-31 2005-03-08 엘지.필립스 엘시디 주식회사 Contact structure between Al metal layer and transparent metal layer and method of manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04253385A (en) 1992-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3090979B2 (en) Thin film laminated device with substrate and method of manufacturing the same
US5674599A (en) Deposited multi-layer device
JP3074209B2 (en) Thin film laminated device with substrate
JP2986933B2 (en) Thin film stacking device
JPH0618908A (en) Liquid crystal display device
JP2989285B2 (en) Thin film laminated device with substrate
JPH02259725A (en) Liquid crystal display device
JP2987531B2 (en) Liquid crystal display
JP3009520B2 (en) Plastic substrate for thin film laminated device and thin film laminated device using the same
JP2869436B2 (en) Liquid crystal display
JPH05273600A (en) Plastic substrate for thin-film laminated device and thin-film laminated device with the same
JP2994056B2 (en) Thin-film two-terminal element
JPH04113324A (en) Liquid crystal display device
JPH0486810A (en) Liquid crystal display device
JPH05113572A (en) Color liquid crystal display device
JPH03238424A (en) Liquid crystal display device
JP2942604B2 (en) Liquid crystal display
JPH0756194A (en) Active matrix substrate and liquid crystal display device
JPH03181917A (en) Liquid crystal display device
JPH04348090A (en) Thin film multilayered device fitted with base
JPH04298722A (en) Thin film laminated device with substrate and production thereof
JPH04299318A (en) Plastic substrate of thin-film laminated device and thin-film laminated device formed by using the substrate
JPH04198916A (en) Thin-film laminated device
JPH0895505A (en) Hard carbon film, thin-film two-terminal element and liquid crystal display device formed by using the same
JPH04116529A (en) Liquid crystal display device

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees