JP3049085B2 - Thin-film two-terminal element and liquid crystal display device using the same - Google Patents

Thin-film two-terminal element and liquid crystal display device using the same

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JP3049085B2
JP3049085B2 JP33641190A JP33641190A JP3049085B2 JP 3049085 B2 JP3049085 B2 JP 3049085B2 JP 33641190 A JP33641190 A JP 33641190A JP 33641190 A JP33641190 A JP 33641190A JP 3049085 B2 JP3049085 B2 JP 3049085B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、改良された薄膜二端子素子およびそれを用
いたアクティブマトリックス型液晶表示装置に関し、こ
れはOA用、TV用、高容量フラットパネルディスプレーに
利用される。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an improved thin-film two-terminal element and an active matrix type liquid crystal display device using the same, which is used for OA, TV, and high-capacity flat panel displays. Is done.

〔従来技術〕(Prior art)

金属層−絶縁層−金属層よりなるMIM型薄膜二端子素
子の絶縁層を金属の陽極酸化により形成された酸化物層
を利用する考えは特開昭57−196589号に紹介されてお
り、特開昭62−62333号では、絶縁層としてTaの陽極酸
化により得られたTa2O5層を使用しているが、比誘導率
(εr)が25と高く、また、不純物除去のため300℃、3
0分(空気中)程度の加熱処理を必要としている。
The idea of using an oxide layer formed by anodic oxidation of a metal as the insulating layer of a MIM type thin film two-terminal device composed of a metal layer, an insulating layer, and a metal layer is introduced in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-196589. In Japanese Patent Laid-Open No. 62-63333, a Ta 2 O 5 layer obtained by anodic oxidation of Ta is used as an insulating layer, but the specific dielectric constant (εr) is as high as 25, and 300 ° C. for removing impurities. , 3
It requires a heat treatment of about 0 minutes (in air).

また、特開昭61−260219号公報では絶縁層として水素
を含有するアモルファスシリコンまたは化学量論比より
もシリコン含有量の多いシリコン酸化膜、シリコン窒化
膜、シリコン酸化窒化膜からなるアモルファス材料を使
用することが提案されているが、これらの材料層を形成
するには基板を300℃程度まで加熱することが必要であ
り、またダストがでやすく、ピンホール等の欠陥が発生
しやすい。加えて比誘電率(εr)も約5〜7である。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-260219, amorphous silicon containing hydrogen or silicon oxide film, silicon nitride film and silicon oxynitride film having a higher silicon content than the stoichiometric ratio is used as an insulating layer. However, in order to form these material layers, it is necessary to heat the substrate to about 300 ° C., and dust is easily generated, and defects such as pinholes are easily generated. In addition, the relative dielectric constant (εr) is about 5-7.

ところが、前述した絶縁膜として陽極酸化膜を用いた
MIM素子においては、(1)絶縁膜が下部金属の陽極酸
化膜に限られるため、その物性値の制御、ひいてはMIM
素子特性の制御を任意に行うことは不可能である、
(2)300〜500℃程度の熱処理が必要であるため、用い
る基板材質が耐熱性の高いものに限定される、(3)比
誘電率が高いため、液晶表示装置のスイッチング素子と
して用いる場合(MIM容量/液晶容量<1/10という制約
から)、素子面積を小さくする必要があり、高度な微細
加工が要求される。
However, an anodic oxide film was used as the insulating film described above.
In the MIM element, (1) Since the insulating film is limited to the anodic oxide film of the lower metal, control of the physical property value and, consequently, MIM
It is impossible to control the element characteristics arbitrarily.
(2) Since a heat treatment of about 300 to 500 ° C. is required, the substrate material used is limited to those having high heat resistance. (3) When it is used as a switching element of a liquid crystal display device because of its high relative dielectric constant ( Due to the constraint of MIM capacitance / liquid crystal capacitance <1/10), it is necessary to reduce the element area, and high-level fine processing is required.

さらに、後述のごとく、比誘電率εrと素子の急峻性
βには、 の関係があり、εrが高いと急峻性は小さくなってしま
い高密度の表示には不適となってしまう、等の欠点を有
している。
Further, as described later, the relative permittivity εr and the steepness β of the element include: There is a drawback in that, when εr is high, the steepness is reduced and the display is not suitable for high-density display.

また、絶縁層として、気相で合成されるSiNxを用いた
MIMにおいては、上記(1)、(3)の欠点はほぼ解消
されるものの、成膜温度が300℃程度と高く上記(2)
と同様の問題がある。さらに、(4)ダスト等によるピ
ンホールが発生しやすく歩留りが低下するという問題点
を有している。
In addition, as the insulating layer, SiNx synthesized in the gas phase was used.
In MIM, although the disadvantages of (1) and (3) are almost eliminated, the film formation temperature is as high as about 300 ° C.
There is a similar problem with. Further, (4) there is a problem that pinholes are easily generated due to dust and the like, and the yield is reduced.

〔目的〕〔Purpose〕

本発明は以上の点を鑑みなされたもので、絶縁層に、
有機ケイ素化合物をプラズマ重合するという手段を採用
することにより、比誘電率が小さく、硬質なケイ素と酸
素を主要な構成元素とする薄膜を形成することで、上記
問題点(1)〜(4)を解決することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, the insulating layer,
The above problems (1) to (4) are obtained by forming a thin film having a small relative dielectric constant and hard silicon and oxygen as main constituent elements by employing a means of plasma-polymerizing an organosilicon compound. The purpose is to solve.

〔構成〕〔Constitution〕

本発明の第1は、第1導体と第2導体の間に絶縁層を
有する薄膜二端子素子において、前記絶縁層が有機ケイ
素化合物を主原料ガスとして成膜することにより得ら
れ、「ケイ素と酸素を主な構成元素とし、少なくとも水
素を補助構成元素としたプラズマ重合膜」であることを
特徴とする薄膜二端子素子に関する。
A first aspect of the present invention is a thin-film two-terminal element having an insulating layer between a first conductor and a second conductor, wherein the insulating layer is obtained by forming a film using an organosilicon compound as a main source gas. The present invention relates to a thin film two-terminal element characterized by being a "plasma polymerized film containing oxygen as a main constituent element and at least hydrogen as an auxiliary constituent element."

本発明の第2は、画素選択用スイッチング素子として
前記薄膜二端子素子を用いたことを特徴とするアクティ
ブマトリックス型液晶表示装置に関する。
A second aspect of the present invention relates to an active matrix liquid crystal display device using the thin-film two-terminal element as a switching element for pixel selection.

前記プラズマ重合膜よりなる薄膜は構造形態から言え
ば、非晶質及び微結晶質の少なくとも一方を含むもので
あり、膜厚は200Å〜1μm、好ましくは300〜4000Åで
ある。
The thin film composed of the plasma polymerized film contains at least one of amorphous and microcrystalline in terms of the structural form, and has a thickness of 200 to 1 μm, preferably 300 to 4000.

プラズマ重合膜の特徴を以下にまとめると、 比較的に比誘電率が低い、概ね2〜6程度である。 The characteristics of the plasma polymerized film can be summarized as follows. The relative dielectric constant is relatively low, approximately 2 to 6.

気相合成であるため、諸物性、特に比抵抗値が成膜条
件によって広範囲に制御できる。
Since it is a gas phase synthesis, various physical properties, in particular, a specific resistance value can be controlled in a wide range by film forming conditions.

低圧力下(10-4〜10-1torr)で成膜されるためダスト
の発生が少ない。
Since the film is formed under a low pressure (10 -4 to 10 -1 torr), generation of dust is small.

比較的硬度が高い。成膜条件によっても異なるが、そ
の硬度は概ね500HV以上である。
Relatively high hardness. Although the hardness varies depending on the film forming conditions, the hardness is generally 500 HV or more.

上記薄膜の特徴より、これを使用し形成した薄膜二端
子素子には以下の利点が生まれる。
From the characteristics of the above-mentioned thin film, the following advantages are obtained in the thin-film two-terminal element formed using the thin film.

(イ)従来二端子素子に使用されていた、Ta2O5,Al
2O3,SiNx等と比して誘電率が小さいため、同じ電気容量
をもった素子を作る場合、素子サイズが大きくてすむ。
従ってそれほど微細加工を必要とせず、この点からも素
子歩留が向上する(液晶の駆動条件からLCDと素子容量
の比はCLCD:Cs=10:1程度が必要である。)。また得ら
れた素子のI−V特性は(I)式に従い、 急峻性 であるため、比誘電率εrが小さければ急峻性は大きく
なり、on電流IonとOFF電流IOFFの比が大きく取れるよう
になる。このため、より低デューティ比でのLCD駆動も
可能となり、高密度LCDが実現できる。
(B) Ta 2 O 5 , Al which has been used for two-terminal devices
Since the dielectric constant is smaller than that of 2 O 3 , SiNx, etc., when an element having the same electric capacity is manufactured, the element size can be large.
Therefore, fine processing is not so required, and the element yield is improved from this point as well. (From the driving conditions of the liquid crystal, the ratio between the LCD and the element capacitance needs to be about C LCD : Cs = 10: 1.) In addition, the IV characteristics of the obtained device are in accordance with the equation (I). Steepness Therefore, if the relative permittivity εr is small, the steepness increases, and the ratio between the on current I on and the OFF current I OFF can be increased. Therefore, it is possible to drive the LCD at a lower duty ratio, and a high-density LCD can be realized.

(ロ)諸物性、特に比抵抗値ρが広範囲に制御できるた
め、素子特性の設計制御が可能で、目的にあった素子の
仕様を満足できる範囲が広い。すなわち、最適設計がし
やすい。従って本発明の薄膜は絶縁層といってもその抵
抗値は、半絶縁〜絶縁領域までをカバーしており、この
意味では本発明の二端子素子は特開昭61−275819号公報
に言うところのMSI素子(Metal−Semi−Insulator)と
しても位置付けられる。
(B) Since various physical properties, in particular, the specific resistance value ρ can be controlled in a wide range, the design and control of the device characteristics can be performed, and the range in which the specifications of the device meeting the purpose can be satisfied is wide. That is, it is easy to perform an optimal design. Therefore, even though the thin film of the present invention is an insulating layer, its resistance value covers a semi-insulating to insulating region, and in this sense, the two-terminal element of the present invention is described in JP-A-61-275819. As an MSI element (Metal-Semi-Insulator).

(ハ)ダストによるピンホール等欠陥が少なく、素子歩
留りが向上する。
(C) There are few defects such as pinholes due to dust, and the device yield is improved.

(ニ)硬質膜であるため、機械的損傷に対して強く、素
子歩留りが向上する。
(D) Since it is a hard film, it is resistant to mechanical damage and the element yield is improved.

以上の点を鑑みるにプラズマ重合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。
In view of the above points, the use of a plasma-polymerized film makes it possible to realize a low-cost, gradation (color) and high-density LCD.

本発明における薄膜について詳しく説明する。プラズ
マ重合膜を成膜するためにはケイ素あるいは酸素を含有
するガスが主に使用される。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。具
体的には、シロキ酸系{ヘキサメチルジシロキサンMe
3Si-O-SiMe3,テトラメチルジシロキサンHSiMe2-O-SiHM
e2,テトラメトキシシランSi(OMe)4,ジビニルテトラ
メチルジシロキサンCH2=CHSiMe2−O−SiMe2CH=CH2
ビス・クロロメチルテトラメチルジシロキサンClCH2SiM
e2-O-SiMe2CH2Cl},ジシラザン系{ヘキサメチルジ
シラザンMe3Si-NH-SiMe3,テトラメチルジシラザンMe2H
Si-NH-SiHMe2}、その他の有機ケイ素化合物(テトラ
メチルシランSiMe4、ビニルトリメチルシランCH2=CHSi
Me3)等があげられる。原料ガス組成中に酸素原子を含
む場合(具体的には)には、別のガスで酸素原子を補
充供給する必要は特にないが(膜の硬度並びに膜の密着
性をさらに増大させる目的で酸素源ガスを混合せしめる
こともある。)、原料ガス中に酸素原子を含まない場合
(具体的には、には酸素源ガスを混合して使用す
る。酸素源ガスとしては、O2,CO,CO2等を使用し、原料
ガス/酸素源ガスの混合比は概ね4/1〜1/2(mol比)で
ある。
The thin film in the present invention will be described in detail. In order to form a plasma polymerized film, a gas containing silicon or oxygen is mainly used. 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. Specifically, siloxane acid-based hexamethyldisiloxane Me
3 Si-O-SiMe 3 , Tetramethyldisiloxane HSiMe 2 -O-SiHM
e 2, tetramethoxysilane Si (OMe) 4, divinyltetramethyldisiloxane CH 2 = CHSiMe 2 -O-SiMe 2 CH = CH 2,
Bis-chloromethyltetramethyldisiloxane ClCH 2 SiM
e 2 -O-SiMe 2 CH 2 Cl}, disilazane-based {hexamethyldisilazane Me 3 Si-NH-SiMe 3 , tetramethyldisilazane Me 2 H
Si-NH-SiHMe 2 } and other organosilicon compounds (tetramethylsilane SiMe 4 , vinyltrimethylsilane CH 2 = CHSi
Me 3 ). When oxygen atoms are contained in the raw material gas composition (specifically), it is not particularly necessary to replenish and supply oxygen atoms with another gas (for the purpose of further increasing the film hardness and film adhesion). When the source gas does not contain oxygen atoms (specifically, an oxygen source gas is used in combination. O 2 , CO, Using CO 2 or the like, the mixing ratio of the raw material gas / oxygen source gas is generally 4/1 to 1/2 (molar ratio).

本発明における原料ガスからのプラズマ重合膜の形成
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、低温製膜の目的で、低圧下で堆
積を行なうため、磁界効果を利用する方法が好ましい。
As a method for forming a plasma polymerized film from a raw material gas in the present invention, the film forming active species is DC, low frequency, high frequency,
Alternatively, a method formed through a plasma state generated by a plasma method using a microwave or the like is preferable. However, for the purpose of increasing the area, improving the uniformity, and forming a film at a low temperature, the deposition is performed under a low pressure. Is preferred.

また高温における熱分解によって活性種を形成でき
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、これらの組み合わせにより形成されてもよい。
Further, active species can be formed by thermal decomposition at a high temperature. In addition, it may be formed through an ion state generated by an ionization evaporation method, an ion beam evaporation method, or the like, or may be formed from neutral particles generated by a vacuum evaporation method, a sputtering method, or the like. Alternatively, it may be formed by a combination of these.

こうして作製されるプラズマ重合膜の堆積条件の一例
は磁界とじ込め型プラズマCVD法(第6図参照)の場
合、概ね次の通りである。
An example of the deposition conditions of the plasma polymerized film thus produced in the case of the magnetic field confinement type plasma CVD method (see FIG. 6) is as follows.

磁界強度:600G以上 RF出力:0.1〜50W/cm2 Negative−Self−bias:200V以上 圧力:10-4〜10-1 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、基板上にケイ素原
子と酸素原子とからなり、少なくも水素を含有し、アモ
ルファス(非晶質)及び微結晶質(結晶の大きさは数10
〜数μm)の少くとも一方を含むプラズマ重合膜が堆積
する。また、この薄膜の諸特性を第1表に示す。
Magnetic field strength: 600 G or more RF output: 0.1 to 50 W / cm 2 Negative-Self-bias: 200 V or more Pressure: 10 -4 to 10 -1 Deposition temperature: room temperature to 350 ° C. Due to this plasma state, the raw material gas becomes radicals and ions. By being decomposed and reacting, it is composed of silicon atoms and oxygen atoms on the substrate, contains at least hydrogen, and is amorphous and microcrystalline (crystal size is several tens of
数 μm) is deposited. Table 1 shows various characteristics of the thin film.

量産に適しているプラズマCVDの場合、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。
In the case of plasma CVD, which is suitable for mass production, the lower the pressure, the longer the life of the active species, so that the substrate temperature can be lowered, the uniformity over a large area can be achieved, and the specific resistance and hardness tend to increase. Furthermore, at low pressures, the plasma density decreases, and the method utilizing the magnetic field confinement effect is particularly effective for increasing the specific resistance.

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。
Further, this method has a feature that a high-quality film can be similarly formed under a relatively low temperature condition of about room temperature to about 150 ° C., and thus is most suitable for lowering the temperature of the MIM element manufacturing process.

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やすくする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、プラズマ
重合膜の構造、物性は第1表に示したように、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、膜の誘電率も2〜6と従来MIM
に使用されていたTa2O5,Al2O3,SiNxと比較して小さい
ため、同じ電気容量をも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。
Therefore, there is a feature that the degree of freedom in selecting a substrate material to be used is widened, and a uniform film can be obtained over a large area in order to easily control the substrate temperature. Further, as shown in Table 1, the structure and physical properties of the plasma-polymerized film can be controlled in a wide range, so that there is an advantage that device characteristics can be freely designed. Furthermore, the dielectric constant of the film is 2-6, which is
Because it is smaller than Ta 2 O 5 , Al 2 O 3 , and SiNx used in the above, when making an element with the same electric capacity, the element size can be large, so it does not require much fine processing. The yield is improved.

第1図〜第5図によって本発明をさらに説明する。第
1図〜第2図はサンドイッチ型であり、第3図〜第5図
はコプレナー型である。これらのバリエーションは、バ
スラインとなる第1導体2と画素電極となる第2導体3
のどちらが絶縁層4に対して上部にくるか、ということ
によっており、いろいろの態様があり、これ以外の点は
材料、作製法ともに概ね同じであるので、第1図
(a)、(b)を代表として説明する〔第1図(a)、
(b)〕。
The present invention will be further described with reference to FIGS. 1 and 2 show a sandwich type, and FIGS. 3 and 5 show a coplanar type. These variations include a first conductor 2 serving as a bus line and a second conductor 3 serving as a pixel electrode.
(A) and (b) because there are various aspects, and the other points are substantially the same in both materials and manufacturing methods. [FIG. 1 (a),
(B)].

先ず、絶縁基板(材料としてはガラス板、プラスチッ
ク板又はフレキシブルなプラスチックフィルム等。)1
に画素電極となる第2導体3を形成する。具体的には第
1図(b)に示すように絶縁層4と接しない側32を先ず
形成する。材料はITO,In2O3,ZnO,SnO2等の透明導電体で
あり、蒸着スパッタリング等の方法で形成する。さら
に、その上に絶縁層4と接する側31を積層する。材料
は、SnO2あるいは半透明金属である。金属の種類はAl,N
i,Cr,NiCr,Pt,Ag,Au,Cu,Mo,Ti,Ta等であり、形成法は、
32と同様である。次に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第2導体3と
し、その上にプラズマCVD法、イオンビーム法等によ
り、絶縁層(ここではプラズマ重合膜)4を被覆した。
具体的には、第6図のプラズマCVD装置において、テト
ラメチルシラン/O2=2/1の混合ガスを使用し、圧力;0.
05Torr,RF出力;0.3W/cm2,基板温度;室温,磁界;OGの
条件下で約1000Åのプラズマ重合膜を堆積せしめた。そ
の後、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
ーニングして絶縁層4とした。さらに、その上にバスラ
インとなる第1導体2を形成する。具体的には絶縁層4
と接する側21を先ず形成する。材料は、SnO2あるいは半
透明金属である。金属の種類はAl,Ni,Cr,NiCr,Pt,Ag,A
u,Cu,Mo,Ti,Ta等であり、形成法は32と同様、蒸着、ス
パッタリング等である。
First, an insulating substrate (a material is a glass plate, a plastic plate, a flexible plastic film, or the like) 1
Then, a second conductor 3 serving as a pixel electrode is formed. Specifically, as shown in FIG. 1B, the side 32 not in contact with the insulating layer 4 is formed first. The material is a transparent conductor such as ITO, In 2 O 3 , ZnO, SnO 2 and is formed by a method such as vapor deposition sputtering. Further, a side 31 in contact with the insulating layer 4 is laminated thereon. The material is SnO 2 or translucent metal. Metal types are Al and N
i, Cr, NiCr, Pt, Ag, Au, Cu, Mo, Ti, Ta, etc.
Same as 32. Next, the second conductor 3 was patterned by wet or dry etching into a predetermined pattern, and an insulating layer (here, a plasma polymerized film) 4 was coated thereon by a plasma CVD method, an ion beam method, or the like.
Specifically, in the plasma CVD apparatus of FIG. 6, a mixed gas of tetramethylsilane / O 2 = 2/1 was used, and
Under the conditions of 05 Torr, RF output; 0.3 W / cm 2 , substrate temperature; room temperature, magnetic field; OG, a plasma polymerized film of about 1000 mm was deposited. Thereafter, the insulating layer 4 was formed by patterning into a predetermined pattern by dry etching, wet etching or a lift-off method using a resist. Further, a first conductor 2 serving as a bus line is formed thereon. Specifically, the insulating layer 4
Is formed first. The material is SnO 2 or translucent metal. Metal types are Al, Ni, Cr, NiCr, Pt, Ag, A
u, Cu, Mo, Ti, Ta, etc., and the formation method is vapor deposition, sputtering, or the like, similar to 32.

さらに、絶縁層4と接しない側22を積層(材料は上記
の金属又はITO,In2O3,ZnO,SnO2等透明導電体である。)
し、パターニングし素子が完成する。尚、第1図
(b)、第2図(b)、第3図(b)、第4、5図はす
べて積層としているが特に2層とすることがない場合
は、絶縁層と接しない側の材料で単層とすればよい〔第
1図(a)、第2図(a)、第3図(a)〕。ここで下
部電極、上部電極及び透明電極の厚さは通常、いずれも
数百〜数千Åの範囲である。膜の厚さは、液晶駆動用ス
イッチング素子として、その耐圧性、及び膜厚増大によ
る膜剥離と駆動電圧限界を考慮して、200Å〜1μmが
適切な範囲であった。すなわち200Å以下では素子耐圧
が1.5V以下に低下してしまいLCDには適さない。また1
μm以上では膜ストレスが増大し剥離が頻発し、かつ、
しきい値電圧が30V以上となってドライバー回路が設計
しにくくなる。
Further, the side 22 not in contact with the insulating layer 4 is laminated (the material is the above metal or a transparent conductor such as ITO, In 2 O 3 , ZnO, SnO 2 ).
Then, patterning is performed to complete the device. It should be noted that FIGS. 1 (b), 2 (b), 3 (b), 4 and 5 are all laminated, but do not come into contact with the insulating layer unless there are two layers in particular. The material on the side may be a single layer [FIG. 1 (a), FIG. 2 (a), FIG. 3 (a)]. Here, the thickness of each of the lower electrode, the upper electrode, and the transparent electrode is usually in the range of several hundreds to several thousand square meters. The appropriate thickness of the film is 200 to 1 μm in consideration of the pressure resistance of the switching element for driving the liquid crystal, the film peeling due to the increase in the film thickness, and the driving voltage limit. That is, when the temperature is 200 ° or less, the element withstand voltage is reduced to 1.5 V or less, which is not suitable for LCD. Also one
Above μm, the film stress increases, peeling frequently occurs, and
Since the threshold voltage becomes 30 V or more, it becomes difficult to design a driver circuit.

第1〜2図に相当する本発明の二端子素子のI−V特
性を第8図に示す。+,−のバイアスに対して、対称性
に優れしかも、急峻性の大きい特性をもつことがわか
る。この素子を使用して100×100bit,0.37mmピッチのア
クティブマトリックス型LCDを作製し、フレーム周波数6
0Hzのパルスにて駆動した結果1/2000デューティでもコ
ントラスト6:1、視野角±60°と良好な表示品質をしめ
した。
FIG. 8 shows the IV characteristics of the two-terminal element of the present invention corresponding to FIGS. It can be seen that, with respect to the biases of + and-, the characteristics are excellent in symmetry and large in steepness. Using this device, an active matrix type LCD with a 100 × 100 bit, 0.37 mm pitch was fabricated, and a frame frequency of 6
As a result of driving with a pulse of 0 Hz, a good display quality was obtained with a contrast of 6: 1 and a viewing angle of ± 60 ° even at a 1/2000 duty.

以上のようなMIM素子を有する基板を用いて本発明の
液晶表示装置を作るにはこの基板とストライプ状の共通
電極が形成された第二の基板を用意し、両基板間に常法
により液晶層を形成すればよい。
In order to make the liquid crystal display device of the present invention using the substrate having the MIM element as described above, a second substrate on which this substrate and a stripe-shaped common electrode are formed is prepared, and a liquid crystal is formed between the two substrates by an ordinary method. A layer may be formed.

薄膜二端子素子の絶縁層に請求項1の薄膜を使用して
いるため、本発明の薄膜二端子素子は、 1)プラズマ重合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。
Since the thin film of claim 1 is used for the insulating layer of the thin-film two-terminal device, the thin-film two-terminal device of the present invention is manufactured by 1) a gas-phase synthesis method such as a plasma polymerization method.
The physical properties can be controlled over a wide range depending on the film forming conditions, and thus the degree of freedom in device design is large.

2)誘電率が低いので、高度の微細加工技術を必要とせ
ず、またMIMの急峻性も高くできるので、パネルの大面
積化に有利である。
2) Since the dielectric constant is low, a high level of fine processing technology is not required, and the sharpness of the MIM can be increased, which is advantageous for increasing the area of the panel.

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し、また大面積化に適してい
る。
3) Since a high-quality film can be formed even at a low temperature near room temperature, there is no restriction on the material of the substrate and it is suitable for increasing the area.

4)絶縁層の特性が均一で、耐圧、しきい値電圧にすぐ
れている。
4) The characteristics of the insulating layer are uniform and have excellent withstand voltage and threshold voltage.

5)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。
5) Since it is hard and can be formed into a thick film, it is hard to receive mechanical damage, and a reduction in pinholes due to the thick film can be expected.

本発明の薄膜二端子素子を用いた液晶ディスプレー
は、高密度、高画質(コントラスト、視野角)の性能を
有する。
The liquid crystal display using the thin-film two-terminal element of the present invention has high density and high image quality (contrast, viewing angle).

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

第1図〜第5図は、本発明の薄膜二端子素子の具体的構
成例を示す。それぞれの(a)は電極が単層構造の場
合、(b)は電極が積層構造の場合である。第6図は本
発明で用いる磁界とじ込め容量結合型プラズマCVD法に
よりプラズマ重合膜の製造装置の1例を示す断面図であ
り、第7図は本発明で用いる別のタイプの製造装置であ
り誘導結合型プラズマCVD装置の1例である。第8図a,b
はMIM素子のI−V特性曲線と 特性曲線を示すグラフである。 1…絶縁基板 2…第1導体(バスラインとなる) 3…第2導体(画素電極となる) 4…絶縁層(プラズマ重合膜) 21…第1導体が積層構造のときの絶縁層と接する側の層 22…第1導体が積層構造のときの絶縁層と接しない側の
層 31…第2導体が積層構造のときの絶縁導と接する側の層 32…第2導体が積層構造のときの絶縁層と接しない側の
層 101…アース電極、102…RF電極 103…基板、104…RF電源 105…バイアス電源、106…磁界コイル 107…ロータリーポンプ 108…マッチングネットワーク 109…ピラニゲージ
1 to 5 show specific examples of the configuration of the thin-film two-terminal element of the present invention. (A) shows the case where the electrode has a single-layer structure, and (b) shows the case where the electrode has a laminated structure. FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of an apparatus for manufacturing a plasma-polymerized film by a magnetic field confining capacitively coupled plasma CVD method used in the present invention, and FIG. 7 is another type of manufacturing apparatus used in the present invention. 1 is an example of an inductively coupled plasma CVD apparatus. Fig. 8 a, b
Is the IV characteristic curve of the MIM element It is a graph which shows a characteristic curve. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Insulating board 2 ... 1st conductor (it becomes a bus line) 3 ... 2nd conductor (it becomes a pixel electrode) 4 ... Insulating layer (plasma polymerization film) 21 ... 1st conductor is in contact with the insulating layer when it has a laminated structure Side layer 22: Layer not in contact with the insulating layer when the first conductor has a laminated structure 31 ... Layer on the side in contact with the insulated conductor when the second conductor has a laminated structure 32: When the second conductor has a laminated structure Layer on the side not in contact with the insulating layer of the above 101 ... earth electrode, 102 ... RF electrode 103 ... substrate, 104 ... RF power supply 105 ... bias power supply, 106 ... magnetic field coil 107 ... rotary pump 108 ... matching network 109 ... pirani gauge

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 山田 勝幸 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 (56)参考文献 特開 昭61−174509(JP,A) 特開 昭61−205917(JP,A) 特開 昭61−260219(JP,A) 特開 昭62−30225(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1362 G02F 1/1333 H01L 49/02 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Masayoshi Takahashi 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Company, Ltd. (72) Inventor Katsuyuki 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Ricoh Co., Ltd. (72) Inventor Kenji Kameyama 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo, Japan Ricoh Co., Ltd. (56) References JP-A-61-174509 (JP, A) JP-A-61- 205917 (JP, A) JP-A-61-260219 (JP, A) JP-A-62-30225 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G02F 1/1362 G02F 1 / 1333 H01L 49/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1導体と第2導体の間に絶縁層を有する
薄膜二端子素子において、前記絶縁層が有機ケイ素化合
物を主原料ガスとして成膜することにより得られ、「ケ
イ素と酸素を主な構成元素とし、少なくとも水素を補助
構成元素としたプラズマ重合膜」であることを特徴とす
る薄膜二端子素子。
1. A thin-film two-terminal device having an insulating layer between a first conductor and a second conductor, wherein the insulating layer is obtained by forming a film using an organosilicon compound as a main source gas. A thin film two-terminal element, which is a "plasma polymerized film containing hydrogen as an auxiliary constituent element as a main constituent element".
【請求項2】画素選択用スイッチング素子として特許請
求の範囲第1項記載の薄膜二端子素子を用いたことを特
徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置。
2. An active matrix type liquid crystal display device using the thin-film two-terminal element according to claim 1 as a switching element for pixel selection.
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