JPH0354527A - Mim element and liquid crystal display device using the same - Google Patents

Mim element and liquid crystal display device using the same

Info

Publication number
JPH0354527A
JPH0354527A JP1137795A JP13779589A JPH0354527A JP H0354527 A JPH0354527 A JP H0354527A JP 1137795 A JP1137795 A JP 1137795A JP 13779589 A JP13779589 A JP 13779589A JP H0354527 A JPH0354527 A JP H0354527A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
hard carbon
electrode
mim
carbon film
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.)
Pending
Application number
JP1137795A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidekazu Ota
英一 太田
Yuji Kimura
裕治 木村
Hitoshi Kondo
均 近藤
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
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Publication of JPH0354527A publication Critical patent/JPH0354527A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To form an insulating film at relatively low temperature in a simple process and to design a device over a wide range by using a hard carbon film for the insulating film. CONSTITUTION:On an insulating substrate 1 where transparent picture element electrodes 2' are formed, a metallic thin film for a lower electrode is formed and patterned as specified to form the lower electrode 2, which is coated with a hard carbon film to form the insulating film by specific patterning. A metallic thin film for an upper electrode is formed thereupon by coating and patterned as specified to form the upper electrode 4 and an unnecessary part of the lower electrode 2 is removed to expose a transparent picture element electrode 2' as a picture element electrode. The hard carbon film used as the insulating film of this liquid crystal driving MIM (Metal-Insulator-Metal) element has 100-8000Angstrom film thickness and 10<6>-10<13> OMEGA.cm resistivity.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は非線型抵抗素子、アクティブ・マトリックス型
液晶表示装置等に使用される金属一絶縁物一金属( M
etal − I nsulator − Metal
,以降rMIMJと略記することがある)構造を有する
素子、並びに、このMIM素子をスイッチング素子とし
て利用した液晶表示装置に関する.〔従来技術〕 MIM!子としては,従来より,ガラス板のような絶縁
基板上に下部電極としてTa, Afl, Ti等の金
属電極を設け,その上に前記金属の酸化物又はSinX
,SiNz等からなる絶縁膜を設け、更にその上に、上
部電極としてAfl,Cr等の金属電極を設けたものが
知られている. しかし、絶#膜に金属酸化物を用いたMIM素子(特開
昭57−196589号、同61− 232689号、
同62− 62333号等の公報に記載)の場合,絶縁
膜は下部金嵐電極の陽極酸化又は熱酸化により形或され
るため,工程が複雑であり、しかも高温熱処理を必要と
し(It!極酸化法でも不純物の除去等を確実にするに
は、高温熱処理が必要である),また膜制御性(膜質及
び膜厚の均一性及び再現性)に劣る上、基板が耐熱材料
に限られること、及び、絶縁膜は物性が一定な金属酸化
物からなること等から,デバイスの材料やデバイス特性
を自由に変えることができず,設計上の自由度が狭いと
いう欠点がある.これはMIM素子を組込んだ装置,例
えば液晶表示装置等からの仕様を十分に満たすデバイス
を設計・作製することが不可能であることを意味する.
また、このように膜制御性が悪いと,素子特性としての
電流(I)電圧(v)特性,特にI−■特性やI−■特
性の対称性(プラスバイアス時とマイナスバイアス時と
の電流比I−/I+)のバラツキが大きくなるという問
題も生じる.その他,MIM素子を液晶表示装@ (L
CD)用として使用する場合,液晶部容量/MIM容量
比は一般にlO以上が必要とされているので,MIM容
量は小さい方が望ましいが,金属酸化物膜の場合は誘電
率が大きいことから、素子容量も大きくなり,このため
素子容量,従って素子面積を小さくするための微細加工
を必要とする.またこの場合,液晶材料封入時のラビン
グ工程等で絶縁膜が機械的損傷を受けることにより、微
細加工とも相まって歩留り低下を来たすという問題もあ
る. 一方、絶縁膜にSiOzやSiNzを用いたMIM索子
(特開昭61− 275819号公報)の場合,絶縁膜
はプラズマCVD法、スバッタ法等の気相法で或膜する
が、基板温度が通常300℃程度必要であるため.低コ
スト基板は使用できず,また大面積化の際,基板温度分
布のため膜厚,膜質が不均一になり易いという欠点があ
る。また、これらの絶縁膜を合成する際には気相でなさ
れることから、ダストが多く発生し、膜のピンホールが
多いため素子の歩留りが低下する.更には、膜ストレス
が大きく,膜剥離が起こり、この点がらも素子の歩留り
が低下する. 本発明者らは,先に、絶縁膜として硬質炭素膜(i型カ
ーボン膜)を使用したMIM素子を提案したが、絶縁膜
の厚さは20−100λと薄いものであった.この絶縁
膜(i−C膜)の場合,その伝導機構はトンネル伝導で
あり、むしろ高速スイッチやトンネル発光等、超薄膜素
子としての応用には適している.しかし、液晶表示装置
等に応用する場合は、耐圧、歩留り(欠陥率)、素子特
性の均一性、しきい値電圧の点から膜厚は厚い方が望ま
しい. 〔発明が解決しようとする課題〕 本発明はこれまでに述べてきたような欠陥・問題点を解
消するものであって,その第1の目的は,比較的低温で
しかも簡単な工程で形成でき、かつ、膜制御性及び機械
的強度に優れた低誘電率の絶縁膜(硬質炭素膜)を使用
することで,広範囲でのデバイス設計が可能で、しかも
素子特性のバラツキが少なく、また閾値電圧、耐圧に優
れ,歩留りの良いMIM素子を提供するものである.本
発明の第2の目的は、そうしたMIM素子をスイッチン
グ素子として使用するようにした液晶表示装置を提供す
るものである. 〔課題を解決するための手段〕 本発明の一つであるMIM素子は,絶縁基板上に下部電
極、絶趣膜及び上部電極を設けたMIM素子において、
絶縁膜が100〜8000人厚の硬質炭素膜からなるこ
とを特徴としている. 本発明の他の一つであるアクティブ・マトリックス型液
晶表示装置は、前記本発明に係るMIM素子をスイッチ
ング素子として使用したことを特徴としている. このように本発明は、端的にいえば、MIM素子におけ
る絶縁膜に特徴を有するもので,この絶縁膜は炭素原子
及び水素原子を主要な組織形成元素として非品質及び微
結晶質の少なくとも一方を含む硬質炭素膜(i−C膜,
ダイヤモンド状炭素膜、アモルファスダイヤモンド膜,
ダイヤモンド薄膜とも呼ばれる)からなっている. 硬質炭素膜の一つの特長は気相或長膜であるがために、
後述するように,その諸物性が製膜条件によって広範囲
に制御できることである.従って、絶縁膜といってもそ
の抵抗値は半M縁体〜絶縁体領域までをカバーしており
,この意味では本発明のMIM素子は、特開昭61−2
75819号公報に記載されているところのMSI素子
(Metal − − S e鵬i一I nsulat
or)や、SIS素子(半導体一絶縁体一半導体からな
る素子であり、ここでの半導体は不純物を高濃度にドー
プさせたものである)等を含めて位置付けられるもので
ある. 本発明のMIM素子の電流一電圧特性は第工図のように
表わされ、近似的には以下に示すような伝導式で表わさ
れる. ■=κexp(βy1/−)         ・・・
(1)工二電流 V:印加電圧 κ:導電係数 β:プ
ールフレンケル係数 n:キャリャ密度 μ:キャリャモビリティ q:電子
の電荷量Φ:トラップ深さ ρ:比抵抗 d:硬質炭素
膜の厚さk:ボルツマン定数 T:雰囲気温度 ε1:
硬質炭素膜の誘電率MIM素子を用いた液晶表示装[’
(LCD)の一画素の等価回路は第2図のごとく示され
る.また、第3図はLCDにおける駆動電圧波形を模式
的に示しており、(8)は選択画素に加わる電圧波形、
(b)は液晶両端の電圧vLcを表わしている.液晶表
示装置が馳動されるための必要条件は■廓動電圧(Vo
n)が適正な範囲にあること.下限は液晶のしきい値電
圧以上で概ね1.5v、上限は回路系の耐圧以下で概ね
25Vである.すなわち、 1.5V<Von<25V・・・(4)である。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a metal-insulator-metal (M
etal-Insulator-Metal
, hereinafter sometimes abbreviated as rMIMJ) structure, and a liquid crystal display device using this MIM element as a switching element. [Prior art] MIM! Conventionally, a metal electrode such as Ta, Afl, Ti, etc. is provided as a lower electrode on an insulating substrate such as a glass plate, and an oxide of the metal or SinX is placed on top of the electrode.
, SiNz, etc. is provided, and a metal electrode such as Afl, Cr, etc. is provided thereon as an upper electrode. However, MIM elements using metal oxides as insulation films (Japanese Patent Laid-open Nos. 57-196589, 61-232689,
62-62333), the insulating film is formed by anodic oxidation or thermal oxidation of the lower metal electrode, so the process is complicated and requires high-temperature heat treatment (It! electrode). Even with the oxidation method, high-temperature heat treatment is required to ensure removal of impurities, etc.), film controllability (uniformity and reproducibility of film quality and film thickness) is poor, and the substrate is limited to heat-resistant materials. Also, because the insulating film is made of metal oxides with fixed physical properties, the device material and device characteristics cannot be changed freely, and the degree of freedom in design is limited. This means that it is impossible to design and manufacture devices incorporating MIM elements, such as liquid crystal display devices, that fully meet the specifications.
In addition, if film controllability is poor in this way, the current (I) and voltage (v) characteristics as element characteristics, especially the symmetry of the I-■ characteristics and I-■ characteristics (the current at positive bias and negative bias There is also the problem that the variation in the ratio I-/I+ increases. In addition, MIM elements are used in liquid crystal display devices @ (L
When used for CDs, the liquid crystal capacitance/MIM capacitance ratio is generally required to be 1O or more, so it is desirable that the MIM capacitance is smaller, but in the case of metal oxide films, since the dielectric constant is large, The element capacitance also increases, which requires microfabrication to reduce the element capacitance and therefore the element area. In this case, there is also the problem that the insulating film is mechanically damaged during the rubbing process when filling the liquid crystal material, which, combined with microfabrication, causes a decrease in yield. On the other hand, in the case of MIM cables using SiOz or SiNz for the insulating film (Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-275819), the insulating film is formed by a gas phase method such as plasma CVD or sputtering; Normally, a temperature of about 300°C is required. Low-cost substrates cannot be used, and when increasing the area, film thickness and film quality tend to become non-uniform due to substrate temperature distribution. Furthermore, since these insulating films are synthesized in a gas phase, a lot of dust is generated and the film has many pinholes, which reduces the yield of devices. Furthermore, the film stress is large and film peeling occurs, which also reduces device yield. The present inventors previously proposed an MIM device using a hard carbon film (i-type carbon film) as an insulating film, but the thickness of the insulating film was as thin as 20-100λ. In the case of this insulating film (i-C film), the conduction mechanism is tunnel conduction, and it is rather suitable for applications as ultra-thin film devices such as high-speed switches and tunnel light emission. However, when applied to liquid crystal display devices, etc., a thicker film is preferable in terms of breakdown voltage, yield (defect rate), uniformity of device characteristics, and threshold voltage. [Problems to be Solved by the Invention] The present invention solves the defects and problems described above, and its first purpose is to form a film that can be formed at a relatively low temperature and in a simple process. Moreover, by using a low dielectric constant insulating film (hard carbon film) with excellent film controllability and mechanical strength, it is possible to design a wide range of devices, there is little variation in device characteristics, and the threshold voltage is low. This provides an MIM device with excellent voltage resistance and high yield. A second object of the present invention is to provide a liquid crystal display device using such an MIM element as a switching element. [Means for Solving the Problems] An MIM device according to one aspect of the present invention includes a lower electrode, an antiseptic film, and an upper electrode provided on an insulating substrate.
The insulating film is characterized by being made of a hard carbon film with a thickness of 100 to 8,000 people. Another aspect of the present invention is an active matrix liquid crystal display device, which is characterized by using the MIM element according to the present invention as a switching element. In short, the present invention is characterized by an insulating film in an MIM element, and this insulating film has at least one of non-quality and microcrystalline materials with carbon atoms and hydrogen atoms as the main structure-forming elements. hard carbon film (i-C film,
Diamond-like carbon film, amorphous diamond film,
(also called a diamond thin film). One of the features of hard carbon film is that it is a vapor phase or long film.
As will be discussed later, its physical properties can be controlled over a wide range by changing the film forming conditions. Therefore, even though it is called an insulating film, its resistance value covers the region from the semi-M edge to the insulator region, and in this sense, the MIM element of the present invention is
The MSI element (Metal--Se-Peng-I-Insulat) described in Publication No. 75819
or), and SIS elements (an element consisting of a semiconductor, an insulator, and a semiconductor, where the semiconductor is doped with impurities at a high concentration). The current-voltage characteristics of the MIM element of the present invention are expressed as shown in the diagram, and approximately expressed by the conduction equation shown below. ■=κexp(βy1/-)...
(1) Current V: Applied voltage κ: Conductivity coefficient β: Poole-Frenkel coefficient n: Carrier density μ: Carrier mobility q: Electron charge Φ: Trap depth ρ: Specific resistance d: Thickness of hard carbon film Sak: Boltzmann constant T: Ambient temperature ε1:
Liquid crystal display device using dielectric constant MIM element of hard carbon film ['
The equivalent circuit of one pixel (LCD) is shown in Figure 2. Moreover, FIG. 3 schematically shows the drive voltage waveform in the LCD, and (8) is the voltage waveform applied to the selected pixel;
(b) represents the voltage vLc across the liquid crystal. The necessary conditions for a liquid crystal display device to be activated are ■ Operating voltage (Vo
n) is within an appropriate range. The lower limit is approximately 1.5V above the threshold voltage of the liquid crystal, and the upper limit is approximately 25V below the withstand voltage of the circuit system. That is, 1.5V<Von<25V (4).

■選択時間内に充分な書き込みが行えること.そのため
に書き込みに要する時間(充電時間)Tonを選択パル
ス幅Tより短くする必要がある.CLC:液晶容量.R
on:MIM素子のON抵抗Ion:MIM素子のON
電流 Von : M I M素子のON電圧であるから すなわち いま、CLC= 1.6 X 10−” F ( i 
rJ3.5、画素サイズ300 X 300μLセルギ
ャップ7.5μ口を仮定〕とすると、式(5)が得られ
る。
■Be able to write sufficiently within the selected time. For this purpose, it is necessary to make the time Ton required for writing (charging time) shorter than the selection pulse width T. CLC: Liquid crystal capacity. R
on: ON resistance of MIM element Ion: ON of MIM element
Current Von: Since it is the ON voltage of the MIM element, now CLC=1.6×10−”F(i
Assuming that rJ is 3.5, pixel size is 300 x 300 μL, and cell gap is 7.5 μL, Equation (5) is obtained.

Ion>Von−N XIO−” (A) − (5)
■書込み状態が1フレーム時間中保持されること.その
ために保持時間(放電時間) Toffをフレーム周期
Tfより長くする必要がある. Roff: Ioff: Voff: Toff=1.6X10−’(sec)であるから MIM素子のOFF抵抗 MIM素子のOFF電流 MIM素子のOFF電圧 すなわち Ioff<VoffX10−”(A)     −(6
)(CLc=1.6X10−”Fとする)MIM素子の
電流一電圧特性はβ及びκΦ値を変化させることで任意
に変え得るが,第4図に模式的に示したように、駆動電
圧(Von)が最大の場合(■)、lnl −(;r直
線の傾き(β)が最小で切片(κ)が最大となる。この
とき、式(2)及び(3)から、硬質炭素膜はその膜厚
(d)が最大で比抵抗(ρ)が最小となる.同様に、V
onが最小の場合(■)βが最大でκが最小、すなわち
膜厚(d)が最小で比抵抗(ρ)が最大となる。
Ion>Von-N XIO-” (A) - (5)
■The write state is maintained for one frame time. Therefore, it is necessary to make the holding time (discharge time) Toff longer than the frame period Tf. Roff: Ioff: Voff: Since Toff=1.6X10-' (sec), the OFF resistance of the MIM element The OFF current of the MIM element The OFF voltage of the MIM element, that is, Ioff<VoffX10-'' (A) - (6
) (CLc=1.6X10-"F) The current-voltage characteristics of the MIM element can be changed arbitrarily by changing the β and κΦ values, but as schematically shown in Figure 4, the current-voltage characteristics of the MIM element When (Von) is maximum (■), the slope (β) of the lnl −(;r line is minimum and the intercept (κ) is maximum. At this time, from equations (2) and (3), The film thickness (d) is the maximum and the specific resistance (ρ) is the minimum.Similarly, V
When on is minimum (■) β is maximum and κ is minimum, that is, film thickness (d) is minimum and resistivity (ρ) is maximum.

第2図の等価回路からわかるよ・うに.Vonを印加し
た時、容量分割によりMIM素子に印加される電圧Vは で表わされる。
As can be seen from the equivalent circuit in Figure 2. When Von is applied, the voltage V applied to the MIM element by capacitance division is expressed as.

ここで、ほとんどの電圧がMIM素子に印加されるため
にはCx+x<CLcであることが必要であり、先に触
れたとおり、通常CMIN/ CLc= 1 /10程
度以下に設計される.後述のごとく,硬質炭素膜は比誘
電率が3〜5程度と比較的小さいため,それほど素子面
積と小さくしなくても前記制約条件を満たすことができ
るが、パネル開口率の点から、画素サイズ300μm 
X 300μ鳳に対して素子サイズはlOμa+X10
μm程度であることが望ましい。
Here, in order for most of the voltage to be applied to the MIM element, it is necessary that Cx+x<CLc, and as mentioned earlier, it is usually designed so that CMIN/CLc=1/10 or less. As will be explained later, the hard carbon film has a relatively low dielectric constant of about 3 to 5, so the above constraints can be met without reducing the element area that much.However, from the perspective of panel aperture ratio, the pixel size 300μm
The element size is lOμa+X10 for X 300μa
It is desirable that the thickness be on the order of μm.

そこで、素子サイズを10μ厘×10μ鳳、N=400
(1/400デューティ)とした場合の、dの最大値及
びρの最小値を求めてみる(第4図■の場合に相当). ρの値を固定すれば.Vonの値を与えることにより式
(5)を満足するIonの限界値が求められ、式(1)
(2)(3)を用いることにより、そのときのdの値が
求められる。ρ=to’Ω・C麿のときの膜厚(d)と
郡動電圧(Van)及び絶縁破壊電圧(vb)との関係
が第5図にのとしてに示されており.Vonとvbとの
間に充分なマージンがあることがゎがる。
Therefore, the element size was set to 10μ×10μ, N=400.
(1/400 duty), find the maximum value of d and the minimum value of ρ (corresponding to the case shown in Figure 4 (■)). If we fix the value of ρ. By giving the value of Von, the limit value of Ion that satisfies Equation (5) can be found, and Equation (1)
By using (2) and (3), the value of d at that time can be found. The relationship between film thickness (d), collective voltage (Van), and dielectric breakdown voltage (vb) when ρ=to'Ω・C is shown in Figure 5. It is desirable that there is a sufficient margin between Von and vb.

また,Von<25Vよりd <8000入となる。な
お、ρ<106Ω・cIlの時には非点燈画素の電流値
が増し、クロストークが生じる等の問題が起こり好まし
くない. 次に、dの最小値及びρの最大値を求める(第4図■の
場合に相当). 前記のの場合と同様にρ=io13Ω・CIllのとき
のdとVon及びVdの関係が第5図に■として示され
ている。第5図よりd<100人ではVan<1.5■
となり、液晶趣動に困難であり、かつ、Vonとvbと
の差がなくなり、事実上龍動ができなくなる。従がって
、d)100入となる必要性が生じる。
Also, since Von<25V, d<8000. Note that when ρ<106Ω·cIl, the current value of the non-lit pixel increases, causing problems such as crosstalk, which is undesirable. Next, find the minimum value of d and the maximum value of ρ (corresponding to the case ◯ in Figure 4). Similarly to the above case, the relationship between d, Von, and Vd when ρ=io13Ω·CIll is shown as ■ in FIG. From Figure 5, when d<100 people, Van<1.5■
Therefore, it is difficult to control the liquid crystal display, and there is no difference between Von and VB, making it virtually impossible to perform dragon motion. Therefore, there arises a need for d) 100 pieces.

第6図に示されるように,比抵抗ρの増大とともに絶縁
耐圧は増すのであるが、廓動電圧の増加率はそれを上回
るため(第5図のの■にその傾向が表われている)、ρ
> io”Ω・clのときには(すべての膜厚で)Vo
nとvbとの差がなくなり、事実上馳動できなくなる. 以上の検討結果から、液晶廃動用MIM素子のM縁膜と
して用いられる硬質炭素膜は,膜厚が100〜8000
人、比抵抗が10″〜101:lΩ’cmの範囲である
ことが望ましい. 加えて,!!動電圧と耐圧(絶縁破壊電圧)とのマージ
ンを考慮すると、硬質炭素膜の膜厚は200λ以上であ
ることが望ましく、また、画素部とMIM素子部の段差
(セルギャップ差)に起因する色ムラが実用上問題とな
らないようにするには膜厚は6000人以下であること
が望ましいことから、硬質炭素膜の膜厚は200〜60
00λ、比抵抗は5X10’〜10L2Ω・c鳳である
ことがより好ましい。
As shown in Figure 6, the dielectric strength increases as the resistivity ρ increases, but the rate of increase in the dynamic voltage exceeds this (this tendency is shown in ■ in Figure 5). , ρ
> When io”Ω・cl (at all film thicknesses) Vo
The difference between n and vb disappears, and it becomes virtually impossible to move. From the above study results, the hard carbon film used as the M edge film of MIM elements for liquid crystal disposal has a film thickness of 100 to 8000.
It is desirable that the resistivity is in the range of 10'' to 101:1Ω'cm.In addition, considering the margin between dynamic voltage and withstand voltage (breakdown voltage), the thickness of the hard carbon film is 200λ. It is desirable that the film thickness is 6,000 or more, and in order to prevent color unevenness caused by the step difference (cell gap difference) between the pixel part and the MIM element part from becoming a practical problem, it is desirable that the film thickness be 6,000 or less. Therefore, the thickness of the hard carbon film is 200 to 60
00λ, and the specific resistance is more preferably 5X10' to 10L2Ω·c.

さらには、硬質炭素膜のビ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、300人以下では特
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30入程度が限度
で、膜厚のバラツキが10%を越える)ことから、膜厚
300入以上であることがより望ましい.また,膜スト
レスによる硬質炭素膜の剥離が起こりにくくするため、
及び上り低デューティ比(望ましくは1/1000以下
)で駆動するために,膜厚は4000入以下であること
が一層望ましい.したがって,硬質炭素膜の膜厚は30
0 〜4000入,比抵抗は10’ 〜10”Ω”cm
であることがさらに好ましい。
Furthermore, the number of device defects due to bottle holes in the hard carbon film increases as the film thickness decreases, and becomes especially noticeable when the number of users is less than 300 (defect rate exceeds 1%), and Since uniformity of distribution (and therefore uniformity of device characteristics) cannot be ensured (accuracy of film thickness control is limited to around 30 pcs, and variation in film thickness exceeds 10%), the film thickness is 300 pcs or more. It is more desirable that In addition, in order to prevent the hard carbon film from peeling off due to film stress,
In order to drive at a low upstream duty ratio (preferably 1/1000 or less), it is more desirable that the film thickness be 4000 μm or less. Therefore, the thickness of the hard carbon film is 30
0 to 4000 pieces, specific resistance 10' to 10"Ω"cm
It is more preferable that

ここで,本発明における硬質炭素膜について詳細に説明
する.硬質炭素膜を形或するためには有?化合物ガス、
特に炭化水素ガスが用いられる。
Here, the hard carbon film in the present invention will be explained in detail. Is there a way to form a hard carbon film? compound gas,
In particular hydrocarbon gases are used.

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。
The phase state of these raw materials does not necessarily have to be a gas phase at normal temperature and pressure; they can be used in either a liquid or solid phase as long as they can be vaporized through melting, evaporation, sublimation, etc. by heating or reduced pressure. be.

原料ガスとしての炭化水素ガスについては、例えばCH
4 ,CzHa − CJz ,CaH*等のパラフィ
ン系炭化水素、C■H4等のアセチレン系炭化水素,オ
レフィン系炭化水素、アセチレン系炭化水素、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べての
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、co, co2等、少な
くも炭素元素を含む化合物であれば使用可能である。
Regarding hydrocarbon gas as a raw material gas, for example, CH
4, CzHa - Paraffinic hydrocarbons such as CJz, CaH*, acetylenic hydrocarbons such as C■H4, olefinic hydrocarbons, acetylenic hydrocarbons, diolefinic hydrocarbons, and even aromatic hydrocarbons. Gases containing at least hydrocarbons can be used. Furthermore, other than hydrocarbons, compounds containing at least the carbon element can be used, such as alcohols, ketones, ethers, esters, co, and co2.

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、或膜活性種が直流、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或されるプラズ
マ状態を経て形威される方法が好ましいが,より大面積
化、均一性向上、低温I1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
.もっとも,高温における熱分解によっても活性種を形
或できる. 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硬質炭素膜が形
或されてもよいし,真空蒸着法,或いはスパッタリング
法等にまり生威される中性粒子から形威されてもよいし
、さらには,これらの組み合わせにより製膜がなされて
もよい。
In the method of forming a hard carbon film from a raw material gas in the present invention, a certain film active species is formed through a plasma state generated by a plasma method using direct current, low frequency, high frequency, microwave, etc. However, since deposition is performed under low pressure for the purpose of increasing the area, improving uniformity, and forming a low-temperature I1 film, a method that utilizes a magnetic field effect is even more preferred. However, active species can also be formed by thermal decomposition at high temperatures. In addition, a hard carbon film may be formed through the ionic state generated by ionization vapor deposition, ion beam vapor deposition, etc., or a neutral carbon film formed by vacuum vapor deposition, sputtering, etc. It may be formed from particles, or a film may be formed from a combination of these.

代表的な成膜方法(高周波プラズマ法,マイクロ波プラ
ズマ法、イオン化蒸着法,イオンビーム蒸着法など)に
関し,その模式図を第7図〜第11図に示した. これら第7図(高周波プラズマCVD装置)、第8図(
マイクロ波励起プラズマCVD装!if) .第9図(
イオン化蒸着装置)、第10図(イオンビーム装置)お
よび第I1図(デュアルイオンビーム装置)において、
101は上部電極,102は下部電極,103は基板、
10.4は高周波電源、105は直流電源(バイアス印
加用’) . 106は磁界コイル、107はサセプタ
ー、iosは導波管、109は整合器, 110は電力
モニター、111はマイクロ波発振器、112はフラン
ジャー、113はるつぼ,1l4は蒸着物質,115は
原料物質(カーボン) , 116はイオン化フィラメ
ント,l17はスバッタ電極、118は陽極、119は
引出し電極、120はイオン源室. 121a及び12
lbはともにイオン源,l22はターゲットを示してい
る.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、概ね次の通りである。
Schematic diagrams of typical film forming methods (high-frequency plasma method, microwave plasma method, ionization deposition method, ion beam deposition method, etc.) are shown in Figures 7 to 11. These Figures 7 (high frequency plasma CVD equipment) and Figure 8 (
Microwave excited plasma CVD system! if). Figure 9 (
In FIG. 10 (ion beam device) and FIG. I1 (dual ion beam device),
101 is an upper electrode, 102 is a lower electrode, 103 is a substrate,
10.4 is a high frequency power supply, 105 is a DC power supply (for applying bias). 106 is a magnetic field coil, 107 is a susceptor, IOS is a waveguide, 109 is a matching box, 110 is a power monitor, 111 is a microwave oscillator, 112 is a flanger, 113 is a crucible, 1l4 is a deposition material, 115 is a raw material (carbon ), 116 is an ionization filament, l17 is a spatter electrode, 118 is an anode, 119 is an extraction electrode, 120 is an ion source chamber. 121a and 12
lb indicates the ion source, and l22 indicates the target. An example of the deposition conditions for the hard carbon film produced in this manner is approximately as follows in the case of plasma CVD method.

RF出力7 0.1 〜501/cm″圧   力: 
10−3〜10Torr堆積温度:室温〜950℃(こ
のような広い範囲を採用できるが、好ましくは室温〜3
00℃であり、更に好ましくは室温〜150℃である.
)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(非品質)及び
微結晶質(結晶の大きさは数10入〜数μm)の少なく
とも一方を含む硬質炭素膜が堆積する.硬質炭素膜の諸
特性を表−1に示す.表一エ 注)測定法; 比 抵 抗(ρ):コプレナー型セルによるI−■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, (αhνp /l :B (hヤーEgopt)の関係
より決定する. 膜中水素ffl(Co):赤外吸収スペクトルから29
00(m−’付近のピークを積分し, 吸収断面積Aをかけて求める. c,=ATf a (w)/w・dw S P’/S P”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. ビッカース硬Jfi(11):マイクロビツカース計に
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. こうして形威される硬質炭素膜はIR吸収法及びラマン
分光法による分析の結果、夫々、第12図及び第13図
に示すように炭素原子がSP3の混成軌道とSP2の混
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。
RF output 7 0.1 ~ 501/cm'' Pressure:
10-3 to 10 Torr Deposition temperature: room temperature to 950°C (such a wide range can be adopted, but preferably room temperature to 3
00°C, more preferably room temperature to 150°C.
) Due to this plasma state, the raw material gas is decomposed into radicals and ions and reacts, resulting in amorphous (non-quality) and microcrystalline (crystal size is several tens of tens of degrees) consisting of carbon atoms C and hydrogen atoms H on the substrate. A hard carbon film is deposited containing at least one of the following: Table 1 shows the properties of the hard carbon film. Table 1D Note) Measurement method: Specific resistance (ρ): Determined from I-■ characteristics using a coplanar cell. Optical bandgap (Egopt): Obtain the absorption coefficient (α) from the spectral characteristics and determine from the relationship (αhνp /l :B (hEgopt).Hydrogenffl(Co) in the film: 29 from the infrared absorption spectrum
00 (integrate the peak near m-' and multiply by the absorption cross section A. c, = ATf a (w)/w・dw S P'/S P" ratio: Infrared absorption spectrum, sp3
, SP2 respectively. It is calculated from the area ratio. Vickers hardness Jfi (11): Based on micro Vickers meter. Refractive index (n): measured by ellipsometer
Depth density: Based on ESR. The hard carbon film formed in this way was analyzed by IR absorption method and Raman spectroscopy, and it was found that the carbon atoms formed SP3 hybrid orbital and SP2 hybrid orbital, as shown in FIGS. 12 and 13, respectively. It has become clear that there are interatomic bonds.

SP1結合とSP″結合との比率は、TR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、2800〜3150Cl−1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,第14図の如く
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/SP”比を
知ることができる。
The ratio of SP1 coupling to SP'' coupling can be roughly estimated by peak-separating the TR spectrum.In the IR spectrum, spectra of many modes are overlapped in the range 2800 to 3150Cl-1, but each wave number The attribution of the peak corresponding to is clear, and the SP3/SP'' ratio can be determined by performing peak separation using a Gaussian distribution as shown in FIG. 14, calculating the area of each peak, and finding the ratio.

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 : It)あるいは数10入〜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CVD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、比抵抗及び
硬度が増加する傾向が認められる.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或できるという特徴を
有しているため、MIMJ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長をもっている.また,硬
質炭素II値の描造、物性等は表−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,膜の誘電率も2〜6と
従来MIMに使用されていた− 丁a.O,,A Q 
2 0,H SiNXと比較して小さいため、同じ電気
容最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、歩留まりが向
上する。
Moreover, according to X-ray and electron diffraction analysis, it has been found that it is in an amorphous state (a-C: It) or an amorphous state containing microcrystalline grains of several tens of micrometers to several micrometers. In the case of plasma CVD method, which is generally suitable for mass production,
The lower the RF output, the higher the resistivity and hardness of the film, and the lower the pressure, the longer the life of the active species. There is a tendency for the number to increase. Furthermore, since the plasma density decreases at low pressures, methods using magnetic field confinement effects are particularly effective in increasing resistivity. Furthermore, this method has the characteristic that it can form a high-quality hard carbon film even under relatively low temperature conditions of about room temperature to 150°C, so it is ideal for lowering the temperature of the MIMJ child manufacturing process. Therefore, there is greater freedom in selecting the substrate material to be used, and because the substrate temperature can be easily controlled, a uniform film can be obtained over a large area. In addition, the depiction of hard carbon II value, physical properties, etc. are as shown in Table-1.
Since it can be controlled over a wide range, there is also the advantage that device characteristics can be designed freely. Furthermore, the dielectric constant of the film is between 2 and 6, which was conventionally used in MIM. O,,A Q
Since it is smaller than 20,H SiNX, if an element with the same electric capacity is to be manufactured, the element size can be large, so fine processing is not required and the yield is improved.

であるため,誘電率が小さければ急峻性は大きくなり、
オン電流工。nとオフ電流工。ffとの比が大きくとれ
るようになる.このため、より低デューテイ比でのL 
C D 廓動が可能となり,高密度のLCDが実現でき
る。さらに、硬質炭素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
歩留まりが向上する。
Therefore, the smaller the permittivity, the greater the steepness,
On electrician. n and off-current engineering. The ratio with ff becomes large. Therefore, L at lower duty ratio
CD rotation becomes possible, and a high-density LCD can be realized. Furthermore, since the hard carbon film has high hardness, there is less damage caused by the rubbing process during encapsulation of the liquid crystal material, which also improves yield.

以上の点を鑑みるに、硬質炭素膜を使用することで,低
コスト、階調性(カラー化)、高密度のLCDが実現で
きる. さらにこの硬質炭素膜は炭素原子及び水素原子の他に,
周期律表第■族元素、同第■族元素,同第■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
■族元索、同じく第■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iA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
時のビンホールの発生を防止すると共に、素子の機械的
強度を飛路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■族
元索等の場合と同様な効果がある. 同様に周期律表第■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■族元素及びカルコゲン系元素の場合は硬質炭
素l摸中に存在する活性な2重結合を減少させるからで
ある。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II!J中に
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−11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、結合エネルギーを増
大させる(C−}1間及びC−x間の結合工不ルギーは
C−x間に方が大きい)からである。
In view of the above points, by using a hard carbon film, a low-cost, gradation (color), and high-density LCD can be realized. In addition to carbon and hydrogen atoms, this hard carbon film also contains
It may contain as a constituent element an element of group Ⅰ of the periodic table, an element of group ② of the periodic table, an element of group ② of the periodic table, an alkali metal element, an alkaline earth metal element, a nitrogen atom, an oxygen element, a chalcogen element, or a halogen atom. For those in which Group Ⅰ element of the periodic table, an alkali metal element, an alkaline earth metal element, a nitrogen atom, or an acid iA atom is introduced as one of the constituent elements, the thickness of the hard carbon film can be changed to a non-doped layer. Approximately 2
It is possible to increase the thickness by ~3 times, thereby preventing the occurrence of bottle holes during device fabrication, and improving the mechanical strength of the device. Furthermore, in the case of nitrogen atoms or oxygen atoms, there is an effect similar to that of the elements of group Ⅰ of the periodic table, etc., as described below. Similarly, devices that incorporate elements from group Ⅰ of the periodic table, chalcogen elements, or halogen elements dramatically improve the stability of the hard carbon film and also improve the hardness of the film, resulting in highly reliable elements. can be created. These effects can be obtained because, in the case of Group I elements and chalcogen-based elements, active double bonds present in the hard carbon are reduced. In addition, in the case of halogen elements, 1) the decomposition of the raw material gas is promoted by an abstraction reaction against hydrogen, and II! 2) During the film formation process, the halogen element X pulls out hydrogen in the C-11 bond and replaces it, entering the film as a C-X bond and increasing the bond energy. (The bonding energy between C-}1 and between C-x is larger between C-x).

これらの元素を膜の構成元素とする為には、原料ガスと
しては炭化水素ガス及び水素の他に、周構律表第■族元
素、同第■族元索、同第■族元累,アルカリ金属元素、
アルカリ土類金嵐元素,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。
In order to use these elements as the constituent elements of the film, in addition to hydrocarbon gas and hydrogen, the raw material gases include elements from group Ⅰ of the Periodic System Table of Elements, elements of group Ⅰ, elements of group Ⅰ, alkali metal elements,
Compounds (or molecules) containing alkaline earth metal elements, nitrogen atoms, oxygen atoms, chalcogen elements, or halogen elements (
Hereinafter, these gases may also be referred to as "other compounds".

ここで周期律表第■族元素を含む化合物としては、例え
ばB (OC2 8s )3、B,H,. BCQ,、
BBr3. BF3、AQ(0−i−C,H7)ff、
(CI1, ):+ A党、(C2H, ),. AQ
、(i−C41fq),AQ、AQCQ3、aa (o
−i−cy ut )3 − (CH3 )3 Ga、
(C2H. ):I Ga、GaCQ3、GaBr3 
, (0−i−Cl I{t L . In、(Cz’
s )3 In等がある. 周期律表第IV族元索を含む化合物としては、例えばS
iH4, SL, IIいSi,IIい(C2 HS 
)3 SiH. SiFいSi}l, CQ2、Si 
(OC}l− )4、S1(QC2}1, )いSi 
(QC, H7)いGeCQ.. GeH.、Ge (
OCt H5)4、Ge(CaHs)4− (Cl13
)4Sn、(CJg)4Sn. SnCQ4等がある.
周期律表第■族元素を含む化合物としては、例えば、P
H,、PF,、PF,.PCQ2F,. PCQ2F.
 PCQ3、PBr,. PO(OCR3),、P(C
2H,),. POCm,、^sH,、AsC1,、A
qBr,、A s F ,、AsF5, AsCQ3.
 Sb}l.. SbF3、sbca,、Sb COC
x HS )3等がある。
Examples of compounds containing Group I elements of the periodic table include B (OC2 8s )3, B, H, . BCQ,,
BBr3. BF3, AQ (0-i-C, H7)ff,
(CI1, ): + Party A, (C2H, ), . AQ
, (i-C41fq), AQ, AQCQ3, aa (o
-i-cyut)3-(CH3)3Ga,
(C2H.): I Ga, GaCQ3, GaBr3
, (0-i-Cl I{t L . In, (Cz'
s)3In etc. As a compound containing a group IV element of the periodic table, for example, S
iH4, SL, II Si, II (C2 HS
)3 SiH. SiFSi}l, CQ2, Si
(OC}l- )4,S1(QC2}1, )Si
(QC, H7) GeCQ. .. GeH. , Ge (
OCt H5)4, Ge(CaHs)4- (Cl13
)4Sn, (CJg)4Sn. There are SnCQ4 etc.
As a compound containing an element of group Ⅰ of the periodic table, for example, P
H,,PF,,PF,. PCQ2F,. PCQ2F.
PCQ3, PBr,. PO(OCR3),,P(C
2H,),. POCm,,^sH,,AsC1,,A
qBr,, As F,, AsF5, AsCQ3.
Sb}l. .. SbF3, sbca,, Sb COC
x HS ) 3 etc.

アルカリ金属原子を含む化合物としては,例えばしio
−i−C, H.、NaO−i−C, H,、KO−i
−C,}!,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 (QC, H, ),、M
g(OCzHs)3. (Cills)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?環q◆がある。
Examples of compounds containing alkali metal atoms include io
-i-C, H. , NaO-i-C, H,, KO-i
-C,}! , etc. Examples of compounds containing alkaline earth metal atoms include Ca (QC, H, ), M
g(OCzHs)3. (Cills) 2Mg etc. Compounds containing nitrogen atoms include, for example, nitrogen gas, inorganic compounds such as ammonia, organic compounds having functional groups such as amino groups and cyano groups, and complex compounds containing nitrogen. There is a ring q◆.

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″il素、二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、tvI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11■
S, (CH■)(CI1■)4S(C}l,)4C}
+3、(1,H. =CHCH, SC}l2CH=C
1{2、C2It, SC2I+5、C z }I s
 S C’H 3、チオフェン、H2Se、(Cx H
% )2 Ss. H2 Te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、弗化塩素、弗化臭素、弗化沃素、塩素
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。
Examples of compounds containing oxygen atoms include oxygen gas, ozone, water (steam), hydrogen peroxide, carbon monoxide, carbon dioxide, suboxide, nitrogen monoxide, nitrogen dioxide, dinitrogen trioxide, and dinitrogen pentoxide. Inorganic compounds such as il element, nitrogen dioxide, hydroxyl group, aldehyde group, acyl group, ketone group, nitro group,
Examples thereof include organic compounds having functional groups or bonds such as nitroso groups, sulfone groups, ether bonds, ester bonds, peptide bonds, and heterocycles containing tvI elements, as well as metal alkoxides. Examples of compounds containing chalcogen elements include 11■
S, (CH■) (CI1■)4S(C}l,)4C}
+3, (1, H. =CHCH, SC}l2CH=C
1{2, C2It, SC2I+5, C z }I s
S C'H 3, thiophene, H2Se, (Cx H
%)2 Ss. There are H2 Te, etc. Compounds containing halogen elements include, for example, fluorine, chlorine, bromine,
Inorganic compounds such as iodine, hydrogen fluoride, chlorine fluoride, bromine fluoride, iodine fluoride, hydrogen chlorine, bromine chloride, iodine chloride, hydrogen bromide, iodine bromide, hydrogen iodide, alkyl halides, aryl halides Organic compounds such as , halogenated styrene, halogenated polymethylene, and haloform are used.

本発明のMIM素子を作るには,例えば第15図(a)
及び(b)に示すように、まず透明画素電極2′の形威
してある絶縁基板1上に蒸着、スパッタリング等の方法
で下部電極用金属薄膜を製膜し、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バターニングして下部
電極2を形成し、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3を被覆した後、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バ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
により上部電極用金属m膜を被覆し、所定のパターンに
パターニングして上部電極4を形成し、最後に、下部電
極の不必要部分を除去し透明画素電極2′を露出させ、
画素電極とする.または第l6図(a)及び(b)に示
すように、上部電極4′の形状以外は第15図(a)及
び(b)の場合と同様に,基板1上に下部電極2、絶縁
膜3及び上部電極4′を形或した後、蒸着,スパッタリ
ング等の方法により透明電極用薄膜を形成し、ついでそ
の一部が上部電極4′にかかるようにパターン化して,
il!ii素電極となる透明電極5を形成すればよい。
To make the MIM device of the present invention, for example, as shown in FIG.
As shown in (b), first, a metal thin film for the lower electrode is formed by vapor deposition, sputtering, etc. on the insulating substrate 1 on which the transparent pixel electrode 2' is formed, and then a predetermined metal film is formed by wet or dry etching. A lower electrode 2 is formed by patterning, and a hard carbon film 3 is coated thereon by a plasma CVD method, an ion beam method, etc., and then a predetermined pattern is formed by dry etching, wet etching, or a lift-off method using a resist. The insulating film is formed by patterning, and then a metal m film for the upper electrode is coated on it by a method such as vapor deposition or sputtering, and the upper electrode 4 is formed by patterning into a predetermined pattern.Finally, the lower electrode is formed. Remove unnecessary portions of the transparent pixel electrode 2' and expose the transparent pixel electrode 2'.
Use as pixel electrode. Alternatively, as shown in FIGS. 16(a) and (b), the lower electrode 2 and the insulating film are placed on the substrate 1 in the same manner as in FIGS. 15(a) and (b) except for the shape of the upper electrode 4'. 3 and the upper electrode 4', a transparent electrode thin film is formed by a method such as vapor deposition or sputtering, and then patterned so that a part of it covers the upper electrode 4'.
Il! ii) A transparent electrode 5 serving as an elementary electrode may be formed.

ムお,第15図(a) (b)に示したようなMIM素
子はLCD!@動用として適した構成のものである.こ
の場合.MIM!子の構或はこれに限られるものではな
<,MIM素子の作或後、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、それぞれ100〜数1000入,3
00〜数1000λ及び300〜数1000人の蝿囲で
ある.硬質炭素膜の厚さは既述のとおり, 100〜8
000人,望ましくは200〜6000入,さらに望ま
しくは300〜4000大の範囲である. 前記のMrM素子の変形例の幾つかをあげれば次のとお
りである。
Oh, the MIM elements shown in Figures 15(a) and (b) are LCD! It has a configuration suitable for dynamic use. in this case. MIM! The MIM device is not limited to this structure, but may include a structure in which a transparent electrode is provided on the top layer after production of the MIM device, a structure in which the transparent electrode also serves as an upper or lower electrode,
Various modifications are possible, such as forming an MIM element on the side surface of the lower electrode. Here, the thickness of the lower electrode, upper electrode and transparent electrode is usually 100 to several thousand pieces, 3
00 to several 1000 lambda and 300 to several 1000 people. As mentioned above, the thickness of the hard carbon film is 100 to 8
000 people, preferably 200 to 6000 people, and more preferably 300 to 4000 people. Some modifications of the MrM element described above are as follows.

(i)下部電極と絶縁膜(硬質炭素膜)との接触部分に
金属層を設けること. この例によれば、M. I M部の前記金属層の下側に
画素透明電極が存在することになって、硬質炭素膜形成
時に下部電極の保護に有効である6この金属層の厚さは
lOO〜数1000 A程度が適当であり、また,この
金属層は単層であっても2層以上であってもかまわない
(i) Providing a metal layer in the contact area between the lower electrode and the insulating film (hard carbon film). According to this example, M. A pixel transparent electrode exists under the metal layer in the IM part, which is effective for protecting the lower electrode when forming a hard carbon film.6 The thickness of this metal layer is about 100 to several thousand amps. As appropriate, this metal layer may be a single layer or two or more layers.

(if)絶縁膜(硬質炭素膜)をバターニングすること
むく、かつ、上部電極を透明電極とすること。
(if) Avoid buttering the insulating film (hard carbon film) and make the upper electrode a transparent electrode.

この例によれば、MIM素子構成を赳板側から下部電極
、硬質炭素膜、透明上部電極とすることによって、透明
電極と硬質炭素膜原料との反応が回避できる。また,硬
質炭素膜と透明電極が重なり合うと、硬質炭素膜単体よ
りも可視透過率が高くなり,画素となる部分の硬質炭素
膜を取り除くためのバターニングも省略でき、工程が大
幅に短縮できる.なお、硬質炭素膜上に透明電極を重ね
た場合の透過率の上昇は反射防止効果によるものと考え
られる。
According to this example, reaction between the transparent electrode and the hard carbon film raw material can be avoided by arranging the MIM element configuration from the plate side to the lower electrode, the hard carbon film, and the transparent upper electrode. Additionally, when the hard carbon film and transparent electrode overlap, the visible transmittance is higher than that of the hard carbon film alone, and the process of removing the hard carbon film from the areas that will become pixels can be omitted, significantly shortening the process. Note that the increase in transmittance when a transparent electrode is layered on a hard carbon film is considered to be due to the antireflection effect.

(iii)下部電極に隣接して画素透明電極を配置し、
上部電極の少なくとも一部を下部電極上に絶縁膜(硬質
炭素膜)と接合させ、かつ、画素透明電極とオーミック
な接合を形成させること. この例トこよれば,下部電極がバスライン(配線抵抗が
増大し巾の狭い長尺状パターン)を兼ね、画素電極は上
部電極と直接接触していることになるため,電流は金属
層間の界面を介さずに流れるので、界面における接触抵
抗や電気的な問題が解消されるとともに、上部電極配線
部が短くなるので、断線やショートなど不都合がみられ
なくなる。
(iii) disposing a pixel transparent electrode adjacent to the lower electrode;
At least a portion of the upper electrode is bonded to an insulating film (hard carbon film) on the lower electrode, and an ohmic bond is formed with the pixel transparent electrode. According to this example, the lower electrode also serves as a bus line (a narrow long pattern with increased wiring resistance), and the pixel electrode is in direct contact with the upper electrode, so the current flows between the metal layers. Since it flows without passing through the interface, contact resistance and electrical problems at the interface are eliminated, and the upper electrode wiring portion is shortened, so inconveniences such as disconnections and short circuits are no longer observed.

次に、本発明で使用される材料について更に詳しく説明
する。
Next, the materials used in the present invention will be explained in more detail.

まず,絶縁基板としてはガラス板、プラスチック板又は
フレキシブルなプラスチックフイルム算が使用される。
First, a glass plate, a plastic plate, or a flexible plastic film is used as the insulating substrate.

下部電極の材料としてはAQ,’l“a, Cr+ W
+Mo, Pt, Ni、その他透明導電体等種々の導
電体が使用されるが、非線形特性が特にすぐれている点
を考慮するとAu,Niが好ましい。これを図而によっ
て説明すれば次のとおりである.第17図は下部電極に
AI2又はNiを用い,第l8図はC r ,Moを用
いた本発明のMIM素子(上部電極はいずれもNi, 
Pt, AI2)の電流一電圧特性図(各図中(a)は
I−V特性図、(b)はQn I −v’▼特性図)で
ある.これらの図から下部電極にAfl,Niを用いる
と、良好な非線形特性が得られるが、11,Ni以外の
他の金属を用いると.QnI−f7特性の高電圧側で直
線性がくずれ,あまり良好な特性が得られないことが判
る。
The materials for the lower electrode are AQ,'l"a, Cr+W
Various conductors such as +Mo, Pt, Ni, and other transparent conductors can be used, but Au and Ni are preferable in view of their particularly excellent nonlinear characteristics. This can be explained graphically as follows. Fig. 17 shows the MIM element of the present invention using AI2 or Ni for the lower electrode, and Fig. 18 shows the MIM element of the present invention using Cr, Mo (the upper electrodes are both made of Ni,
Pt, AI2) current-voltage characteristic diagrams (in each figure, (a) is an IV characteristic diagram, and (b) is a Qn I-v'▼ characteristic diagram). From these figures, good nonlinear characteristics can be obtained when Afl,Ni is used for the lower electrode, but when other metals other than 11,Ni are used. It can be seen that the linearity deteriorates on the high voltage side of the QnI-f7 characteristic, and very good characteristics cannot be obtained.

次に、上部電極の材料としてはAQ, Cr, Ni,
Mo,Pt,Agその他透明導電性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
2ていろ点からNi,Pt,Agが好ましい。即ち,前
述のように絶縁膜として硬質炭素I饋を用いたMIM素
子は電極の種類を変えても対称性が変化せず、また+2
nIccf7の関係からプールフL〆ンケル型の伝導を
していることが判る。
Next, the materials for the upper electrode are AQ, Cr, Ni,
Various conductors such as Mo, Pt, Ag, and other transparent conductors can be used, but Ni, Pt, and Ag are preferred because they have particularly excellent stability and reliability of IV characteristics. That is, as mentioned above, the symmetry of the MIM element using hard carbon I as the insulating film does not change even if the type of electrode is changed, and the symmetry of +2
From the relationship nIccf7, it can be seen that Pool-Funkel type conduction is occurring.

またこのことから、この種のMIM素子の場合、t一部
電極とド部電極との組合せをどのようにしてもよいこと
が判る。
Also, from this, it can be seen that in the case of this type of MIM element, the combination of the t part electrode and the do part electrode can be made in any manner.

しかしその一方で、硬質炭素膜と上部電極との密着力や
界面状態により素子特性(I−V特性)の劣化及び蛮化
が生じる.これを図面によって説明すれば次のとおりに
なる。第l9図及び第20図は夫々、上部電極にNi,
 Pt, Ag, AI2, Mo及びCrを用いたM
IM素子(下部電極はAg又はNi)の電流電圧特性図
(但し各図中の(a)はI−V特性図、(b)はQn 
I−(’;;−特性図である。これらの図から電圧が低
い場合Qn I−f7はどの電極においても直線関係に
あるが、電圧が高くなるとCr,Moはこの線からはず
れ、電流が少なくなる。
However, on the other hand, the adhesion between the hard carbon film and the upper electrode and the state of the interface cause deterioration and deterioration of the device characteristics (IV characteristics). This can be explained using drawings as follows. FIG. 19 and FIG. 20 show Ni and Ni in the upper electrode, respectively.
M using Pt, Ag, AI2, Mo and Cr
Current-voltage characteristic diagram of an IM element (lower electrode is Ag or Ni) (in each figure, (a) is an IV characteristic diagram, (b) is a Qn
I-(';;- characteristic diagrams. These diagrams show that when the voltage is low, Qn I-f7 has a linear relationship at all electrodes, but as the voltage increases, Cr and Mo deviate from this line, and the current increases. It becomes less.

また密着力の測定から密着の大きい方からNi, Pt
 ,A g z MOI Cr J AQとなることが
判った。
Also, from the measurement of adhesion strength, Ni, Pt
, A g z MOI Cr J AQ.

さらにI−V特性の放置劣化及び各種信頼性テストを実
施したところ、Nll P t+ A gで放置劣化は
は殆んどなく,次いでMo,Cr,AQの順に劣化が大
きくなることが判った。なおI−V特性の劣化テストは
勿論,密着力のテストもI−V特性の安定性及び信頼性
評価の目安となる。
Furthermore, when we conducted various reliability tests on the I-V characteristics due to aging, we found that there was almost no aging deterioration for NllPt+Ag, and that the deterioration increased in the order of Mo, Cr, and AQ. Note that not only the deterioration test of the IV characteristic but also the adhesion test serve as a guide for evaluating the stability and reliability of the IV characteristic.

続いて、温度サイクル試@(−20℃〜+60℃、保持
30分、10回サイクル)を行なったところ、Ni,P
t,Agに関しては、膜剥がれ等外観上の変化はなく,
また丁−V特性もNi,Ptでは殆んどなく、安定性に
優れていることが判る(表−2). 表−2(温度サイクル試験) 注) I on保持率:Von印加時の電流の初期値を
Ionとしたときの保持率. 対称性保存率:+,−バイアス時の電流比の初期値をR
o(対称性)と定義した ときのその保存率. 一方、高温保存(80℃,低湿,1000時間)、低温
保存(−20”C,低湿,1000時間)の結果を第2
1図、第22図に示した.また、表−3に結果をまとめ
た.表 3(高低温保存性) この表−3より,上部fI文極の材料としてNi,PL
,Agを用いれば安定性のよい素子を与えるが、特に総
合的に見て、Niが優れている。
Subsequently, a temperature cycle test @ (-20°C to +60°C, held for 30 minutes, cycled 10 times) revealed that Ni, P
Regarding t,Ag, there was no change in appearance such as film peeling,
Furthermore, Ni and Pt have almost no D-V characteristics, indicating that they have excellent stability (Table 2). Table 2 (Temperature Cycle Test) Note) Ion retention rate: Retention rate when Ion is the initial value of the current when Von is applied. Symmetry conservation rate: R is the initial value of the current ratio at +, - bias.
The conservation rate when defined as o (symmetry). On the other hand, the results of high temperature storage (80°C, low humidity, 1000 hours) and low temperature storage (-20"C, low humidity, 1000 hours) were
It is shown in Figure 1 and Figure 22. The results are also summarized in Table 3. Table 3 (High and low temperature storage stability) From this Table 3, Ni and PL are used as materials for the upper fI bunpoku.
, Ag provides a highly stable element, but Ni is particularly superior from a comprehensive standpoint.

また、L C ]) 廓動用には、第23図のように、
透明電極5を使用する必要があるが,この透明電極の材
料としてはITO.酸化錫、酸化亜鉛等が挙げられる。
In addition, as shown in Fig. 23, for LC]) rotation,
It is necessary to use a transparent electrode 5, and the material for this transparent electrode is ITO. Examples include tin oxide and zinc oxide.

MIM素子を組込んだ液品バネルの構造は. , J!
本的には、前述のようにして得られた液晶表示用基板と
対向して共通透明電極を持つ透明基板にそれぞれ配向膜
としてポリイミド等の配内層を設けラビング処理を行な
う。
The structure of the liquid panel incorporating MIM elements is as follows. , J!
Essentially, an alignment layer made of polyimide or the like is provided as an alignment film on each transparent substrate having a common transparent electrode facing the liquid crystal display substrate obtained as described above, and then a rubbing treatment is performed.

次に、各々の基板の各画素電極側を内側にして対向させ
、ギャップ材を介して貼合せ,更にこうして形或された
セル内に液晶材料を封入することにより液晶表示装置が
得られる. なお,このようにして製造された液晶表示装置において
.MIM素子の最も高い位W(即ち、上部電極の上面)
が画素電極の上面より高く位置している場合には、通常
、MIM素子をもつ絶縁基板と共通電極を備えた透明基
板とをスペーサを介して対向させることが多くなされて
いる。しかし、セルギャップを所望の値に制御すること
は難しく,その結果.得られた液晶表示パネルの表示応
答性や色調がパネル内で,或は製品により変動するとい
う問題があり、また、仮に基板内全体にわたり均一なギ
ャップが得られたとしても、素子部と表示画素部のギャ
ップ差(光路差)が存在し,それが一定値以上となると
、色ムラが発生するという問題がある. そうしたことを配慮して,表示画素電極と透明基板との
間に透明總縁膜を設けて、その表示画像電極の上面と非
線形2端子素子の上面との高さの差を0.5μ厘以下,
好ましくは0.3μ醜以下となるようにしておくことが
望ましい.具体的には、透明絶縁膜の膜J8J.をMI
M素子の11さ(下部電極,硬Jf!絶縁膜及びJ二部
電極の各厚さの合計)とほぼ等しくしておくか、表示画
素電極で上部電極を兼用させるようにすればよい。
Next, a liquid crystal display device is obtained by placing the respective substrates facing each other with the respective pixel electrodes facing inside and pasting them together with a gap material interposed therebetween, and further filling the thus formed cell with a liquid crystal material. In addition, in the liquid crystal display device manufactured in this way. The highest point W of the MIM element (i.e., the top surface of the upper electrode)
When the MIM element is located higher than the top surface of the pixel electrode, an insulating substrate having an MIM element and a transparent substrate having a common electrode are usually placed opposite to each other with a spacer interposed therebetween. However, it is difficult to control the cell gap to a desired value; There is a problem that the display responsiveness and color tone of the obtained liquid crystal display panel vary within the panel or depending on the product.Also, even if a uniform gap is obtained throughout the substrate, the difference between the element part and the display pixel There is a gap difference (optical path difference) between the parts, and when this exceeds a certain value, color unevenness occurs. Taking this into consideration, a transparent border film is provided between the display pixel electrode and the transparent substrate, and the difference in height between the top surface of the display image electrode and the top surface of the nonlinear two-terminal element is set to 0.5 μm or less. ,
It is desirable that the ugliness is preferably 0.3μ or less. Specifically, transparent insulating film J8J. MI
It may be made approximately equal to the thickness of the M element (the sum of the thicknesses of the lower electrode, hard Jf! insulating film, and J bipart electrode), or the display pixel electrode may also serve as the upper electrode.

以上の液品表示装置は白黒表示のものについて説明した
がこれに限られず、カラーフィルターをセルの内側又は
外側に設けたカラー液晶表示装置としてもよい。
Although the liquid product display device described above is a monochrome display device, the present invention is not limited to this, and may be a color liquid crystal display device in which a color filter is provided inside or outside the cell.

ところで、これまでの説明でMIM素子については、硬
質炭素1模の厚さ、比抵抗を中心に述べてきたが,SP
J量(S P’/(S P2+ S P’))は概ね0
.6以上がよく、好ましくは0.66以上である(第3
1図)。
By the way, in the explanation so far, we have mainly talked about the thickness and specific resistance of the hard carbon 1 model regarding MIM elements, but SP
The amount of J (S P'/(S P2+ S P')) is approximately 0
.. 6 or more is good, preferably 0.66 or more (third
Figure 1).

硬質炭素膜の硬度は、膜巾のSP3結合量と関連があり
、SP3量(ダイヤモンド的結合量)が滅少し、SP′
ff(グラファイト的結合量)が増加すると硬度は減少
する.このため、SP3量は実用上支障をもたらさない
前記値を満たすような硬質炭素膜の使用が有利である. 本発明において製膜された硬質炭素膜の絶縁耐圧は1模
中の水素量と関連し、ある範囲を逸脱すると絶縁破壊を
起しやすくなる(第32図).従って,膜中の水素量は
10〜50atomic%が好ましく、更に好ましくは
20〜45atoa+ic%である.なお,素子の劣化
はIJ!Jのスピン密度N5が大きいと著しい.即ち,
ある条件下で成膜された硬質炭素膜を使用したMIM素
子では,往々にして特性の経時劣化(ON電流の減少)
が生じる。その原因は■上記電極の酸化であって,この
ことは電極の剥離による素子面積の減少につながり,ま
た■膜中の欠陥の減少であって、このことは膜の高抵抗
化につながる.前記■については酸化されにくい金属を
使用することで対拠できる.ところが、前記■について
は、欠陥数の多い膜の使用でよいと思われ勝ちであるが
、欠陥数の多い膜では欠陥の減少する確率が高いため、
膜の高抵抗化(劣化)は著しい.しかし,初期の欠陥数
が少なければ欠陥の減少剤合も少なく、また,全体に対
する影響も殆ど無視できるようになる.従って、この■
への対応には元々欠陥数の少ない膜を使用するのが望ま
しい。欠陥数はj漠のスピン密度Nsによっても代替で
き,このスピン密度NsとMIM素子の特性劣化とは第
33図に示したような関係にある。図中、Ioは初期の
MIM素子の電流値、■は一カ月のMIM素子の電流値
である。特性劣化で許容される範四(保存率)は0.9
〜1であり、従って、本発明に係るMIM素子での硬質
炭素膜でのスピン密度は5X]01g以下、好ましくは
101″以下である。
The hardness of a hard carbon film is related to the amount of SP3 bonding in the film width, and the amount of SP3 (diamond-like bonding amount) decreases and the amount of SP'
As ff (graphitic bond content) increases, hardness decreases. For this reason, it is advantageous to use a hard carbon film whose SP3 amount satisfies the above-mentioned value without causing any practical problems. The dielectric strength voltage of the hard carbon film formed in the present invention is related to the amount of hydrogen in the film, and if it deviates from a certain range, dielectric breakdown is likely to occur (Figure 32). Therefore, the amount of hydrogen in the film is preferably 10 to 50 atomic%, more preferably 20 to 45 atomic%. Note that the deterioration of the element is due to IJ! This is remarkable when the spin density N5 of J is large. That is,
MIM devices using hard carbon films formed under certain conditions often experience deterioration of characteristics over time (reduction in ON current).
occurs. The causes are (1) oxidation of the electrodes, which leads to a reduction in the device area due to peeling of the electrodes, and (2) a decrease in defects in the film, which leads to higher resistance of the film. The above item (■) can be countered by using metals that are difficult to oxidize. However, regarding the above-mentioned item (2), although it seems likely that a film with a large number of defects can be used, there is a high probability that the number of defects will decrease with a film with a large number of defects.
The increase in resistance (deterioration) of the film is significant. However, if the initial number of defects is small, the number of defect reduction agents will be small, and the overall effect will be almost negligible. Therefore, this ■
To deal with this, it is desirable to use a film that originally has a small number of defects. The number of defects can also be replaced by a random spin density Ns, and the spin density Ns and the characteristic deterioration of the MIM element have a relationship as shown in FIG. 33. In the figure, Io is the initial current value of the MIM element, and ■ is the current value of the MIM element after one month. The acceptable range for characteristic deterioration (storage rate) is 0.9
˜1, and therefore, the spin density in the hard carbon film in the MIM device according to the present invention is 5×]01 g or less, preferably 101″ or less.

これに加えて.MIM素子の硬質炭素膜の厚さについて
さらに鋭意研究を重ねた結果、硬質炭素膜の剥離がほぼ
皆無であることを強調するなら(硬質炭素膜の密着性は
下地材料によって異なることがわかっており、いかなる
材料の」二であっても良好な密着性を有するために)1
00〜900大の範囲がよく、好ましくは200〜90
0入、さらにiIfましくは300〜900入がよい。
In addition to this. As a result of further intensive research on the thickness of the hard carbon film of MIM elements, we would like to stress that there is almost no peeling of the hard carbon film (it is known that the adhesion of the hard carbon film varies depending on the underlying material). , for any material to have good adhesion)1)
A good range is from 00 to 900, preferably from 200 to 90.
0, more preferably 300 to 900.

一方、ピンホールあるいは段差サイドでの短絡、段切等
による素子の欠陥率がほぼOであること及び素子特性の
バラツキの許容量から膜厚のバラツキが望ましくは±3
%未満であることを強調するなら(ビンホールがほぼ皆
無であり、段差サイドのカバレージが充分であるため、
更には、膜厚制御の限界値(約30入)が前膜厚の3%
未満であるために) 1100〜8000人の範囲がよ
く、好ましくはtioo〜6000入,さらに好ましく
は1100〜4000入がよい.なお,ここでいう素子
の欠陥は初期欠陥とは限らず,動作寿命が短い等の場合
も含んでいる.〔実施例) 本発明を実施例によってさらに詳細に説明する。
On the other hand, considering that the defect rate of the device due to pinholes, short circuits on the step side, step breaks, etc. is approximately O, and the allowable amount of variation in device characteristics, the film thickness variation is preferably ±3.
If you want to emphasize that it is less than % (because there are almost no bottle holes and there is sufficient coverage on the step side,
Furthermore, the limit value for film thickness control (approximately 30 pieces) is 3% of the previous film thickness.
1,100 to 8,000 people, preferably 1,100 to 6,000 people, and more preferably 1,100 to 4,000 people. Note that the element defects referred to here are not limited to initial defects, but also include cases where the operating life is short. [Example] The present invention will be explained in more detail with reference to Examples.

実施例1 一方の透明基板としてバイレックスガラス基板上にIT
Oをスパッタリング法により約tooo入厚に堆積後,
パターン化して画素電極を形成した。
Example 1 IT was placed on a Vilex glass substrate as one transparent substrate.
After depositing O to a thickness of about 100 ml by sputtering,
A pixel electrode was formed by patterning.

次に,能動素子としてMIM素子を次にようにして設け
た.まず,基板の画素電極上にAαを蒸着法により約l
000入厚に堆積後、パターン化して下部電極を形或し
た.その上に絶縁膜として硬質炭素膜をプラズマCVD
法により約900人淳に堆積後、ドライエッチングによ
りパターン化した.この時の戎膜条件は以下の通りであ
る。
Next, an MIM element was provided as an active element as follows. First, about 1 liter of Aα is deposited on the pixel electrode of the substrate by vapor deposition.
After depositing to a thickness of 0.000 mm, it was patterned to form the lower electrode. On top of that, a hard carbon film is deposited as an insulating film by plasma CVD.
After approximately 900 layers were deposited by the method, it was patterned by dry etching. The coating conditions at this time were as follows.

圧     力: 0,035TorrCH4  流量
: 20SCCM RFパワー : 0.2W/c+*z 更に硬質炭素絶縁膜上にNiを蒸着法により約1000
入厚に堆積後,パターン化して上部電極を形成した. 次に、他方に透明基板(対向基板)としてパイレックス
基板上にITOをスパッタリング法により約100OA
厚に堆積後、ストライプ状にパターン化して共通画素電
極を形成した. 続いて,両基板の上に配向膜としてポリイミド膜を形成
しラビング処理を行なった。
Pressure: 0,035TorrCH4 Flow rate: 20SCCM RF power: 0.2W/c+*z Further, Ni is deposited on the hard carbon insulating film by vapor deposition to approx.
After depositing it to a certain thickness, it was patterned to form the upper electrode. Next, as the other transparent substrate (counter substrate), ITO was deposited on a Pyrex substrate with a thickness of approximately 100 OA by sputtering.
After depositing it thickly, it was patterned into stripes to form a common pixel electrode. Subsequently, a polyimide film was formed as an alignment film on both substrates, and a rubbing process was performed.

これらの基板を各画素電極側を内側にして対向させ,約
5μ園径のギャップ材を介して貼合せ,1ゼにこうして
形成されたセル内に市販の液晶材料を封入することによ
り第24図に示すような液晶表示装置を作った。第24
図中、1a及び1bは透明基板.5は画素電極、5′は
共通画素電極,6はMIM.+1子、7は共通@極又は
共通配線、8a及び8bは配向膜、9はギャップ材、1
0は液晶材料である.実施例2 ガラス板上に蒸着法により約l000入厚のAQu膜を
形成し、ついでエッチングによりパターニングして下部
電極とし、その上に約1200人厚の硬質炭素膜を被覆
し,ドライエッチングによってパタニングして絶縁膜と
し、更に硬質炭素膜上にE.B.蒸着法により約l00
0人厚のITO膜を被覆し,エッチングによりパターニ
ングして上部透明画素電極を形成することにより、第2
5図に示したタイプのMIM素子を作った。第25図中
、laは透明基板、2は下部電極、3は硬質炭素絶縁膜
、5は透明電極である. 硬質炭素膜の戒膜条件は次のとおりである。
These substrates are placed facing each other with each pixel electrode side facing inside, and are pasted together with a gap material having a diameter of approximately 5 μm interposed therebetween, and a commercially available liquid crystal material is sealed in the cells thus formed. I made a liquid crystal display device like the one shown below. 24th
In the figure, 1a and 1b are transparent substrates. 5 is a pixel electrode, 5' is a common pixel electrode, and 6 is an MIM. +1 child, 7 is common @ pole or common wiring, 8a and 8b are alignment films, 9 is gap material, 1
0 is the liquid crystal material. Example 2 An AQu film with a thickness of about 1000 mm was formed on a glass plate by vapor deposition, and then patterned by etching to form a lower electrode.A hard carbon film with a thickness of about 1200 mm was coated on top of it, and patterned by dry etching. An insulating film is formed on the hard carbon film, and an E. B. Approximately 100 by vapor deposition method
The second layer is coated with a zero-thick ITO film and patterned by etching to form an upper transparent pixel electrode.
An MIM device of the type shown in Figure 5 was made. In FIG. 25, la is a transparent substrate, 2 is a lower electrode, 3 is a hard carbon insulating film, and 5 is a transparent electrode. The conditions for the hard carbon film are as follows.

圧     力: 0.05Torr CH.  流量: IOSCCM RFバ’7   : 0. 11/c+a”次に、対向
基板としてプラスチックフイルム上にスパッタリング法
によりIT○を約500λ厚に堆積後、ストライプ状に
パターン化して共通画素電極を形成した.引続き、その
上に実施例1と同様にポリイミド1換を設け,ラビング
処理した.これら2枚の基板を実施例上と同様にギャッ
プ材を介して貼合せた後、市販の液晶材料を封入するこ
とにより液晶表示装置を作った。
Pressure: 0.05Torr CH. Flow rate: IOSCCM RF bar'7: 0. 11/c+a" Next, IT○ was deposited to a thickness of about 500λ by sputtering on a plastic film as a counter substrate, and patterned into stripes to form a common pixel electrode. Subsequently, a common pixel electrode was formed on it in the same manner as in Example 1. Polyimide 1 was applied to the substrate and rubbed.After bonding these two substrates together via a gap material in the same manner as in the example, a liquid crystal display device was produced by filling a commercially available liquid crystal material.

実施例3 ガラス板上に実施例1と同様にして下部電極及び絶縁膜
として硬質炭素膜(厚さ約800入)を形威した後、硬
質炭素膜上に蒸着法によって約500入ノブのptll
!Jを形成し、パターニングを行なって補助電極を形或
し、さらにその上に、実施例2と同様にして、上部透明
画素電極を形或することにより,第26図に示したタイ
プのMIM素子を作った。
Example 3 After forming a hard carbon film (approximately 800 mm thick) as a lower electrode and insulating film on a glass plate in the same manner as in Example 1, a PTLL of approximately 500 mm thick was formed on the hard carbon film by vapor deposition.
! A MIM element of the type shown in FIG. 26 is obtained by forming an auxiliary electrode by forming an auxiliary electrode, and then forming an upper transparent pixel electrode thereon in the same manner as in Example 2. made.

第26図中、1aは透明基板、2は下部電極,3は硬質
炭素絶縁膜、5は透明電極、1lは補助電極である. 硬質炭素膜の成膜条件は次のとおりである.圧    
  力:  2 X 10−3TorrCH, COC
H,流fit:ISCCMRFパワー:IV/c厘 次に,対向基板としてパイレックス基板にI TOをマ
グネトロンスパッタリング法により約800人厚に堆積
後、ストライプ状にパターン化して共通画素電極を形威
した.引続き、その上に実施例1と同様にしてポリイミ
ド膜を設け、ラビング処理した後、これら2枚の基板を
実施例1と同じようにギャップ材を介して貼合せた後,
市販の液晶材料を封入することにより液晶表示装置を作
った.実施例4 第27図(a)に示すように透明基板1上に下部電極2
、硬質炭素膜3を積層形成した.下部電極2の材料とし
てはNiCrを使用し,膜厚は約7000入とした。硬
質炭素膜3の成膜条件は次のとおりである. 圧    力:  I XIO””torrCH, O
H流i:lsecM H,O流f :50SCCM マイクロ波パワー: 5001 基板温度:600℃ 膜厚は約5000人とした. 次に、第27図(b)に示すように、硬質炭素11κ3
と下部電極2とをドライエッチング法により順次エッチ
ングし,所定パターンにパターン化した。
In FIG. 26, 1a is a transparent substrate, 2 is a lower electrode, 3 is a hard carbon insulating film, 5 is a transparent electrode, and 1l is an auxiliary electrode. The conditions for forming the hard carbon film are as follows. pressure
Force: 2 X 10-3TorrCH, COC
H, flow fit: ISCCMRF power: IV/c Next, ITO was deposited on a Pyrex substrate as a counter substrate to a thickness of approximately 800 nm by magnetron sputtering, and then patterned into stripes to form a common pixel electrode. Subsequently, a polyimide film was provided thereon in the same manner as in Example 1, and after rubbing treatment, these two substrates were bonded together via a gap material in the same manner as in Example 1.
A liquid crystal display device was created by encapsulating a commercially available liquid crystal material. Example 4 As shown in FIG. 27(a), a lower electrode 2 is placed on a transparent substrate 1.
, a hard carbon film 3 was laminated. NiCr was used as the material for the lower electrode 2, and the film thickness was about 7000 μm. The conditions for forming the hard carbon film 3 are as follows. Pressure: I XIO””torrCH, O
H flow i: lsecM H, O flow f: 50SCCM Microwave power: 5001 Substrate temperature: 600°C Film thickness was approximately 5000 mm. Next, as shown in FIG. 27(b), hard carbon 11κ3
and the lower electrode 2 were sequentially etched by dry etching to form a predetermined pattern.

これらの硬質炭素膜3と下部電極2とを順次エッチング
する処理は、同一チャンバー中でガス種、圧力,放電パ
ワー等を選択設定することにより連続的に行なうことが
できる。
The process of sequentially etching the hard carbon film 3 and the lower electrode 2 can be performed continuously in the same chamber by selectively setting the gas type, pressure, discharge power, etc.

更に、第27図(c)に示すように、パターン化された
硬質炭素膜3上面及び側面及び下部電極2側面を覆うよ
うに第2の硬質炭素膜3aを形成した.この第2の硬質
炭素膜3a (組成は実施例1と同じ)の膜厚は約50
0人とした. これらの硬質炭素膜3,3aによりMIM素子の絶縁脱
が構威されるが,硬質炭素膜3,3aがM層されている
下部電極2表面では膜厚が両者の和によりエリくなり、
段差部即ち下部電極2の側面個所では硬質炭素膜3aだ
けであり,膜厚が薄くなるように構威されている. 更に、第27図(d)に示すように,画素電極となる透
明電極5をE.B.蒸着法により形成し、所定のパター
ンニングを行なった。透明電極5の材料としてはITO
を用い、lI’J厚は約900人とした.このような構
成において.MIM素子として動作するのは下部電極2
側面の硬質炭素膜3aの薄い個所,即ち下部電極2一第
2の硬質炭素膜(M縁層) 3a一透明電極5が横方向
に積層された個所Aである.なお.MIM素子の面積は
下部電極2の段差部(膜厚)と透明電極5のパターンと
により決定される. このMIM素子の斜視図を第28図に示す.このように
して得られたMIM素子の基板上に実施例1と同様にポ
リイミド膜を設け,ラビング処理した. 次に,対向基板としてプラスチックフイルム上にITO
をスパッタリング法によりITOを約500人厚に堆積
後、ストライプ状にパターン化して共通画素電極を形成
した.引続き,その上に実施例工と同様にポリイミド膜
を設け、ラビング処理した. これら2枚の基板を実施例1と同じようにギャップ材を
介して貼合せた後、市販の液晶材料を封入することによ
り液晶表示装置を作った。
Furthermore, as shown in FIG. 27(c), a second hard carbon film 3a was formed to cover the top and side surfaces of the patterned hard carbon film 3 and the side surfaces of the lower electrode 2. The thickness of this second hard carbon film 3a (composition is the same as in Example 1) is approximately 50 mm.
There were 0 people. These hard carbon films 3 and 3a provide insulation of the MIM element, but on the surface of the lower electrode 2 where the hard carbon films 3 and 3a are M-layered, the film thickness becomes erratic due to the sum of both.
At the stepped portion, that is, at the side surface of the lower electrode 2, there is only the hard carbon film 3a, and the film thickness is designed to be thin. Furthermore, as shown in FIG. 27(d), the transparent electrode 5 that will become the pixel electrode is coated with E. B. It was formed by a vapor deposition method and subjected to predetermined patterning. ITO is the material for the transparent electrode 5.
was used, and the lI'J thickness was approximately 900 people. In such a configuration. The lower electrode 2 operates as an MIM element.
This is a thin part of the hard carbon film 3a on the side surface, that is, a part A where the lower electrode 2, the second hard carbon film (M edge layer) 3a, and the transparent electrode 5 are laminated in the horizontal direction. In addition. The area of the MIM element is determined by the stepped portion (film thickness) of the lower electrode 2 and the pattern of the transparent electrode 5. A perspective view of this MIM element is shown in Figure 28. A polyimide film was provided on the substrate of the MIM device thus obtained in the same manner as in Example 1, and subjected to rubbing treatment. Next, ITO was placed on a plastic film as a counter substrate.
A common pixel electrode was formed by depositing ITO to a thickness of about 500 nm by sputtering and patterning it into stripes. Subsequently, a polyimide film was applied on top of it in the same manner as in the example work, and a rubbing treatment was performed. These two substrates were bonded together via a gap material in the same manner as in Example 1, and then a commercially available liquid crystal material was encapsulated to produce a liquid crystal display device.

実施例5 ここでは第29図に示すように、概略的にはMIM素子
個所用の上部電極4を独立して形成し、透明電極5との
71的接続をとるようにしたものである。
Embodiment 5 Here, as shown in FIG. 29, the upper electrode 4 for the MIM element is formed independently and connected to the transparent electrode 5 in a 71-way manner.

まず、基板L上に下部電極2、硬質炭素膜3を積層形成
する。硬質炭素膜3の成膜条件は次のとおりである. 圧     力:  3 XIO−’TorrCH4 
流−κ: 2SCCM R Fパワー =3w/cI12 磁界(基板表面近傍):IKガウス 下部電極材料は実施例4の場合と同様であり、またこれ
らのIt’)は順次ドライエッチングして所定パターン
にパターン化した.この場合,下部電極2のエッチング
に際しては段差部が断面テーパ形状となるようにエッチ
ングする.このようなテーバ形状とすることにより、次
工程で形成する第2の硬質炭素膜3aの段差部,即ちテ
ーバ面上での膜厚及びその均一性はいっそう制御し易く
なる。但し、硬質炭素[3aの膜厚は実施例4の場合と
同様である.次に、実施例4と同様にして,第2の硬質
炭素膜3aを形成した後、この実施例では硬質炭素膜3
a上の一部から基板1上にかけて所定パターンで上部電
極4を形成する.この上部電極4は下部電極2と同一材
料を用いて膜厚約4000入に形成した. この後,画素電極となる透明電極5を形威し、その一部
が上部電極4上にかかるようにパターン化する.その結
果,この実施例によれば、透明電極5と硬質炭素膜3a
とが直接接触せず,透明電極5の形成時に硬質炭素膜表
面の炭素に伴う接合状態の劣化が起こらず、素子特性が
より安定化する.このようにして得られたMIM素子基
板上に実施例1と同様にポリイミド膜を設け,ラビング
処理した. 次に,対向基板としてガラス基板上にスパッタリング法
によりIT○を約500人厚に堆積後,ストライブ状に
パターン化して共通画素電極を形或した。引続き,その
上に実施例工と同様ににポリイミド膜を設け、ラビング
処理した。
First, the lower electrode 2 and the hard carbon film 3 are laminated on the substrate L. The conditions for forming the hard carbon film 3 are as follows. Pressure: 3XIO-'TorrCH4
Flow-κ: 2SCCM RF power = 3w/cI12 Magnetic field (near the substrate surface): IK Gauss The lower electrode material is the same as in Example 4, and these It') are sequentially dry etched into a predetermined pattern. Patterned. In this case, when etching the lower electrode 2, the step portion is etched so that it has a tapered cross-sectional shape. By forming such a tapered shape, it becomes easier to control the thickness and uniformity of the second hard carbon film 3a formed in the next step on the stepped portion, that is, the tapered surface. However, the film thickness of hard carbon [3a] was the same as in Example 4. Next, in the same manner as in Example 4, after forming the second hard carbon film 3a, in this example, the hard carbon film 3a is formed.
The upper electrode 4 is formed in a predetermined pattern from a part of the upper part of the upper electrode 4 to the upper part of the substrate 1. This upper electrode 4 was formed using the same material as the lower electrode 2 and had a film thickness of approximately 4000 mm. After this, the transparent electrode 5 that will become the pixel electrode is shaped and patterned so that a part of it overlaps the upper electrode 4. As a result, according to this embodiment, the transparent electrode 5 and the hard carbon film 3a
Since there is no direct contact with the transparent electrode 5, deterioration of the bonding state due to carbon on the surface of the hard carbon film does not occur during the formation of the transparent electrode 5, and the device characteristics are further stabilized. A polyimide film was provided on the MIM element substrate thus obtained in the same manner as in Example 1, and subjected to rubbing treatment. Next, IT◯ was deposited to a thickness of about 500 layers on a glass substrate as a counter substrate by sputtering, and then patterned into stripes to form a common pixel electrode. Subsequently, a polyimide film was provided thereon in the same manner as in the example and subjected to rubbing treatment.

これら2枚の栽板を実施例1と同じようにギャップ材を
介して貼合せた後、市販の液晶材料を封入することによ
り液晶表示装置を作った。
These two planting boards were bonded together via a gap material in the same manner as in Example 1, and then a commercially available liquid crystal material was sealed therein to produce a liquid crystal display device.

実施例6 一方の透明基板としてプラスチック基板上にI1゛○を
スパッタリング法により約1000入厚に堆積後、パタ
ーン化して画素電極を形威した。その上にAMを蒸着法
により約1000人厚に堆積後、パターン化して下部共
通電極を形成した。その上に絶縁膜として実施例1と同
様にして硬質炭素膜をプラズマCVD法により約150
0人厚に堆積後、ストライブ状によりIT○を約500
λ厚に堆積後ドライエッチングによりパターン化した.
更にその上にCrを約2000λ厚に蒸着後,パターン
化して上部電極とした。引続き、その上に実施例1と同
様にポリイミト膜を設け、ラビング処理した。
Example 6 I1゛○ was deposited on a plastic substrate as one transparent substrate to a thickness of about 1,000 yen by sputtering, and then patterned to form a pixel electrode. AM was deposited thereon to a thickness of about 1,000 layers by vapor deposition, and then patterned to form a lower common electrode. As an insulating film, a hard carbon film with a thickness of about 150 ml was applied thereon by the plasma CVD method in the same manner as in Example 1.
After depositing to a thickness of 0, IT○ is approximately 500 thick by striping.
After being deposited to a thickness of λ, it was patterned by dry etching.
Furthermore, Cr was deposited to a thickness of about 2000λ on top of the Cr layer, and then patterned to form an upper electrode. Subsequently, a polyimide film was provided thereon in the same manner as in Example 1, and rubbed.

次に、対向基板としてプラスチックフィルl1上にIT
Oをスパッタリング法によりIT○を約500人厚に堆
積後、ストライプ状にパターン化して共通画素電極を形
成した.引続き、その上に実施例1と同様にポリイミド
収を設け,ラピング処理した後、その反対面にカラーフ
ィルターl2一赤(R),緑(G)、青(B)に一定規
則をもってパターン化されている一を取り付けた. これら2枚の基板を実施例1と同じようにギャップ材を
介して貼合せた後、市販の液晶材料を封入することによ
り第;SO図に示すようなカラー液晶表示装置を作った
. この液晶表示装置にあっては、表示画素電極の各々に少
なくとも1個の能動素子TFT,MIM,PINダイオ
ードなどを配置してもよく、また、カラーフィルターの
代りにプラスチックフイノレム基板をカラーフィルター
と同様に着色して使用してもかまわない. カラーフィルターが用いられる場合には、それぞれの色
によりMIM素子の面積を異なるようにしておくのが望
ましい. 特にフルカラーの場合は、レッド(R),グリーン(G
)及びブルー(B)の相対感度を30:59:11のl
p1合で混合する必要があり、その為MIM素子の面積
を異なるようにしておくのが望ましい.MIM素子の面
積比は、フィルターの透過率,駆動方法、画素面積によ
り異なってくる為. 30:59:11に限られず,画
素面積が一定の場合R : G : B =20〜40
:40〜80:8〜14の範囲が望ましく、この範囲で
あれば、R,G,Bは、任意の面積比をとることができ
る(例えばR:G:B =35:65:10, 26:
60:12, 30:65:8等の比率).画素面積が
R,G,13で異なる場合、マルチカラー表示では,こ
の範囲に限られない.ここでのフルカラーとは現行カラ
ーTVなどのディスプレーなどに使用されている自然色
を再現できるカラーPff調表示のことを意味している
. カラーフィルターの作製方法にはフオ1〜リン法、印刷
法、電着法等があるが特に1つの方法に限定されるもの
ではない。
Next, IT is placed on the plastic film l1 as a counter substrate.
IT○ was deposited to a thickness of approximately 500 mm by sputtering O, and then patterned into stripes to form a common pixel electrode. Subsequently, a polyimide layer was applied thereon in the same manner as in Example 1, and after a wrapping process, a color filter 12 was patterned in red (R), green (G), and blue (B) with a certain regularity on the opposite side. I installed one. These two substrates were bonded together via a gap material in the same manner as in Example 1, and then a commercially available liquid crystal material was encapsulated to produce a color liquid crystal display device as shown in Figure SO. In this liquid crystal display device, at least one active element TFT, MIM, PIN diode, etc. may be arranged in each display pixel electrode, and a plastic finolem substrate may be used as a color filter instead of a color filter. You may also use it by coloring it in the same way. When color filters are used, it is desirable to have different areas of the MIM elements for each color. Especially in the case of full color, red (R), green (G)
) and blue (B) relative sensitivity of 30:59:11.
It is necessary to mix in p1 ratio, so it is desirable to make the areas of the MIM elements different. The area ratio of the MIM element varies depending on the filter transmittance, driving method, and pixel area. Not limited to 30:59:11, but when the pixel area is constant R: G: B = 20 to 40
:40-80:8-14 is desirable, and within this range, R, G, and B can take any area ratio (for example, R:G:B = 35:65:10, 26 :
ratios such as 60:12, 30:65:8). If the pixel areas are different for R, G, and 13, multicolor display is not limited to this range. Full color here means a color Pff style display that can reproduce natural colors, which is used on displays such as current color TVs. Methods for producing color filters include a phosphor method, a printing method, an electrodeposition method, etc., but are not limited to one method in particular.

R,G,Hの配置例をfJS34図(a)(b)及び(
C)に示すが、この配置に限定されるものでない。
Examples of the arrangement of R, G, and H are shown in fJS34 diagrams (a), (b), and (
C), but is not limited to this arrangement.

〔効  果〕〔effect〕

本発明のMIM素子,に用いられる硬質炭素膜は1)プ
ラズマCVD法等の気相合或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或できるの
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f on/ I off
比がとれるので、低デューテイ比での能動が可能である
、 等の特長を有し,このため特に信頼性の高い液晶表后用
スイッチング素子として好適である.
The hard carbon film used in the MIM element of the present invention is 1) manufactured by a gas phase deposition method such as plasma CVD, so its physical properties can be controlled over a wide range by changing the film formation conditions, and therefore there is a large degree of freedom in device design. , 2) Since it is hard and can be made into a thick film, it is less susceptible to mechanical damage, and pinholes can be expected to be reduced by thickening the film. 3) A high-quality film can be formed even at low temperatures near room temperature, so it is suitable for substrates. 4) Excellent uniformity in film thickness and film quality, making it suitable for thin film devices; 5) Low dielectric constant, so advanced microfabrication technology is not required; It is advantageous for increasing the area, and since the dielectric constant is low, the steepness of the element is high and f on / I off
Since the ratio can be maintained, it has the following characteristics: it can operate at a low duty ratio, and is therefore particularly suitable as a highly reliable switching element for liquid crystal displays.

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

第1図は本発明に係るMIM素子の1.−V特性を表わ
したグラフである。 第2図は本発明に係るMIM素子を用いた液晶表示装置
に一画等価回路を示すものである。 第3図は液晶表示装置の廓動電圧波形を模式的に表わし
たものである. 第4図,第5図及び第6図はMIM素子の駆動電圧を説
明するためのグラフである。 第7図から第l1図までは本発明における硬質炭素膜の
幾つかの形或手段を示した図である。 第12図,第l3図及び第14図は本発明における硬質
炭素膜の性質を説明するための図である.第15図及び
第16図は本発明に係るMIM素子の製造法の二例を説
明するための図である.第17図から第20図までは、
本発明及び比較のMIM素子の電流一電圧特性図である
。 第21図及び第2z図は上部電極を変えた場合のMIM
素子の温度サイクル試験結果を表わしたものである. 第23図はMIM素子を組み込んだ液晶パネルの一部を
示した図である. 第24図及び第30図は液晶表示装置の二例の一部切欠
斜視図である. 第25図及び第26図はMIM素子の二例の概略断面図
である. 第27図は他のタイプのMIM素子の製造工程を説明す
るための図であり,第28図はこの方法でつくられたM
IM素子の斜視図である. 第29図は上部電極を独立して形成し、透明電極との電
気的接続をとるようにしたタイプのMIM素子の斜視図
である. 第31図はi−Cjl中のSP3量と膜の硬度との関係
を表わしたグラフである. 第32図は硬質炭素膜中の水素量と膜の絶縁耐圧との関
係を表わしたグラフである. 第33図は硬質炭素膜のスピン密度(Ns)とその硬質
炭素膜を用いたHIM素子の特性劣化との関係を表わし
たグラフである. 第34図カラーフィルターのR,G及びBの配置の三例
を示したものである. 1・・・絶縁基板 3・・・硬質炭素膜(#!ll#IJ!J)5・・・透
明vf1極(画素電極) 7・・・共通電極又は共通配線 8a , 8b・・・配向膜 10・・・液品材料 l2・・・カラーフィルター 2・・・下部電極 4,4−・・・上部電極 6・・・M. I M素子 9・・・ギャップ材 11・・・補助電極
FIG. 1 shows 1. of the MIM device according to the present invention. It is a graph showing −V characteristics. FIG. 2 shows a one-stroke equivalent circuit of a liquid crystal display device using an MIM element according to the present invention. Figure 3 schematically represents the rotating voltage waveform of a liquid crystal display device. FIG. 4, FIG. 5, and FIG. 6 are graphs for explaining the driving voltage of the MIM element. FIG. 7 to FIG. 11 are diagrams showing several forms or means of the hard carbon membrane in the present invention. FIG. 12, FIG. 13, and FIG. 14 are diagrams for explaining the properties of the hard carbon film in the present invention. FIGS. 15 and 16 are diagrams for explaining two examples of the method of manufacturing an MIM element according to the present invention. From Figure 17 to Figure 20,
It is a current-voltage characteristic diagram of MIM elements of the present invention and a comparison. Figure 21 and Figure 2z show MIM when the upper electrode is changed.
This shows the temperature cycle test results of the device. Figure 23 is a diagram showing part of a liquid crystal panel incorporating MIM elements. Figures 24 and 30 are partially cutaway perspective views of two examples of liquid crystal display devices. Figures 25 and 26 are schematic cross-sectional views of two examples of MIM elements. Figure 27 is a diagram for explaining the manufacturing process of another type of MIM element, and Figure 28 is a diagram for explaining the manufacturing process of another type of MIM element.
It is a perspective view of an IM element. FIG. 29 is a perspective view of a type of MIM element in which an upper electrode is formed independently and electrically connected to a transparent electrode. FIG. 31 is a graph showing the relationship between the amount of SP3 in i-Cjl and the hardness of the film. Figure 32 is a graph showing the relationship between the amount of hydrogen in a hard carbon film and the dielectric strength of the film. FIG. 33 is a graph showing the relationship between the spin density (Ns) of a hard carbon film and the characteristic deterioration of a HIM element using the hard carbon film. Figure 34 shows three examples of the arrangement of R, G, and B color filters. 1... Insulating substrate 3... Hard carbon film (#!ll#IJ!J) 5... Transparent VF1 pole (pixel electrode) 7... Common electrode or common wiring 8a, 8b... Alignment film 10...Liquid material l2...Color filter 2...Lower electrodes 4, 4-...Upper electrode 6...M. IM element 9...Gap material 11...Auxiliary electrode

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、絶縁基板上に下部電極、絶縁膜及び上部電極を設け
たMIM素子において、絶縁膜が100〜8000Å厚
の硬質炭素膜からなることを特徴とするMIM素子。 2、絶縁基板上に下部電極、100〜8000Å厚の硬
質炭素絶縁膜及び上部電極を設けたMIM素子をスイッ
チング素子として使用し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。
[Scope of Claims] 1. An MIM device having a lower electrode, an insulating film, and an upper electrode provided on an insulating substrate, wherein the insulating film is made of a hard carbon film with a thickness of 100 to 8000 Å. 2. An active matrix type liquid crystal display device characterized in that an MIM element having a lower electrode, a hard carbon insulating film with a thickness of 100 to 8000 Å, and an upper electrode provided on an insulating substrate is used as a switching element.
JP1137795A 1988-06-01 1989-05-30 Mim element and liquid crystal display device using the same Pending JPH0354527A (en)

Applications Claiming Priority (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13602588 1988-06-01
JP63-136025 1988-06-01
JP63-162907 1988-06-29
JP63-179654 1988-07-19
JP63-179653 1988-07-19
JP63-221395 1988-09-06
JP63-224152 1988-09-07
JP63-224153 1988-09-07
JP1-92111 1989-04-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0354527A true JPH0354527A (en) 1991-03-08

Family

ID=15165427

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1137795A Pending JPH0354527A (en) 1988-06-01 1989-05-30 Mim element and liquid crystal display device using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0354527A (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6440929A (en) * 1987-08-07 1989-02-13 Nec Corp Thin film two-terminal element type active matrix liquid crystal display device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6440929A (en) * 1987-08-07 1989-02-13 Nec Corp Thin film two-terminal element type active matrix liquid crystal display device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH02308226A (en) Liquid crystal display device
JPH0354527A (en) Mim element and liquid crystal display device using the same
JPH02259725A (en) Liquid crystal display device
JP2798964B2 (en) Liquid crystal display
JP2987531B2 (en) Liquid crystal display
JPH0411227A (en) Thin film two-terminal element
JP2879747B2 (en) MIM element
JPH04113324A (en) Liquid crystal display device
JP2986933B2 (en) Thin film stacking device
JPH0486810A (en) Liquid crystal display device
JPH0486808A (en) Liquid crystal display device
JPH03181917A (en) Liquid crystal display device
JPH03238424A (en) Liquid crystal display device
JP3155332B2 (en) Switching element
JPH03185425A (en) Liquid crystal display device
JP2798963B2 (en) Liquid crystal display
JP2869436B2 (en) Liquid crystal display
JPH04116529A (en) Liquid crystal display device
JPH03238422A (en) Color liquid crystal display device
JP2994056B2 (en) Thin-film two-terminal element
JPH04204717A (en) Substrate for active matrix
JPH0756194A (en) Active matrix substrate and liquid crystal display device
JPH02264928A (en) Liquid crystal display device
JPH02259729A (en) Liquid crystal display device
JPH03181916A (en) Liquid crystal display device