JPH04198916A - Thin-film laminated device - Google Patents

Thin-film laminated device

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Publication number
JPH04198916A
JPH04198916A JP2325322A JP32532290A JPH04198916A JP H04198916 A JPH04198916 A JP H04198916A JP 2325322 A JP2325322 A JP 2325322A JP 32532290 A JP32532290 A JP 32532290A JP H04198916 A JPH04198916 A JP H04198916A
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JP
Japan
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film
substrate
hard carbon
thickness
plastic
Prior art date
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Pending
Application number
JP2325322A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuyuki Yamada
勝幸 山田
Hitoshi Kondo
均 近藤
Hidekazu Ota
英一 太田
Yuji Kimura
裕治 木村
Kenji Kameyama
健司 亀山
Masayoshi Takahashi
高橋 正悦
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
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Publication date
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Publication of JPH04198916A publication Critical patent/JPH04198916A/en
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Abstract

PURPOSE:To prevent the deformation of a plastic film substrate, curling, film peeling, etc., and to reduce the cost and weight of the above device by forming inorg. material layers on the plastic film substrate with the thickness enough to cover the surface projecting parts of the substrate. CONSTITUTION:The inorg. material layers 2a, 2b are formed on the plastic film substrate 1 with thickness enough to cover the surface projecting parts of the plastic film substrate 1. SiO2 and Si3N4 are preferable as the inorg. material. These materials are formed at the film thickness larger than the height of the projecting parts of the plastic film substrate 1 and the more preferable thickness is <=10,000Angstrom . The thin-film laminated device which obviates the deformation of the substrate in the element production process, is light in weight and low in cost, and is free from the film peeling and curling is obtd. in this way.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、薄膜積層デバイスに関し、詳しくは○へ機器
用やTV用等のフラットパネルティスプレィなどに好適
に使用しうるスイッチング素子に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a thin film laminated device, and more particularly to a switching element that can be suitably used in flat panel displays for devices, TVs, and the like.

〔従来技術〕[Prior art]

OA機器端末機や液晶TVは大面積液晶パネルの使用の
要望が強く、そのため、アクティブ・マトリックス方式
では各画素ごとにスイッチを設け、電圧を保持するよう
に工夫されている。
There is a strong demand for the use of large-area liquid crystal panels for office automation equipment terminals and liquid crystal TVs, and for this reason, in the active matrix method, a switch is provided for each pixel to maintain the voltage.

また、近年液晶パネルの軽量化、低コスト化が盛んに行
なわれており、スイッチング素子の基板にプラスチック
を用いることが検討されている。
Further, in recent years, there have been active efforts to reduce the weight and cost of liquid crystal panels, and the use of plastic for the substrates of switching elements is being considered.

しかし、プラスチック上に、薄膜積層スイッチング素子
を形成するとプラスチック基板の変形やカールを生じ、
膜ハガレ等の問題があった。
However, forming a thin film laminated switching element on plastic causes deformation and curling of the plastic substrate.
There were problems such as peeling of the film.

また、薄膜積層スイッチング素子を作製する際、酸、ア
ルカリ、水等の溶液中にプラスチックを浸漬する工程が
あり、プラスチック内に酸、アルカリ、水等が残存し、
素子劣化の原因となった。
In addition, when manufacturing thin film laminated switching elements, there is a process of immersing plastic in solutions such as acids, alkalis, and water, which may leave acids, alkalis, water, etc. in the plastic.
This caused element deterioration.

また、プラスチックフィルム基板を使用すると、従来の
ガラス基板に適用していた配向処理が困難になった。
Furthermore, when a plastic film substrate is used, it becomes difficult to perform the alignment treatment that has been applied to conventional glass substrates.

即ち、従来のガラス基板に採用される配向処理手段とし
ては、 (1)斜め蒸着による方法 (2)加速イオンの放射による方法 (3)ラビングによる方法 (4)延伸フィルムの貼着による方法 等があったが、これらの方法はいずれも不具合を生じ好
ましい方法ではなくなってしまうため。
That is, the orientation treatment methods used for conventional glass substrates include (1) oblique vapor deposition, (2) accelerated ion radiation, (3) rubbing, and (4) stretching film attachment. However, all of these methods cause problems and are no longer preferred.

基板としてプラスチックフィルムを使用する場合は、あ
らかじめその表面に特定の前処理をほどこしておく必要
があった(例えば特公平l−47769号公報参照)。
When a plastic film is used as a substrate, it is necessary to subject its surface to a specific pretreatment (for example, see Japanese Patent Publication No. 1-47769).

〔目  的〕〔the purpose〕

本発明の目的は、プラスチックフィルム基板を使用した
ときの従来の課題を解決し、軽量、低コスト、膜ハガレ
、カールのない薄膜積層デバイスを提供する点にある。
An object of the present invention is to solve the conventional problems when using a plastic film substrate, and to provide a thin film laminated device that is lightweight, low cost, and free from peeling and curling.

〔構  成〕〔composition〕

上記の目的を達成させるため、本発明者らは、軽量、安
価なプラスチック上にスイッチング素子を作製すること
を検討し、研究を重ねた結果、素子作製プロセスにおけ
るプラスチック基板の変形がプラスチックフィルムの場
合ではカールが最大の問題であることが明らかとなった
。プラスチックの変形やプラスチックフィルムのカール
の原因は、積層する薄膜の内部応力、プラスチックの熱
伸縮、酸、アルカリ、水による膨潤なとであることを知
見し、無機物質からなる薄膜を両面に形成したプラスチ
ック基板を用いることが効果的であることが明らかとな
った。
In order to achieve the above object, the present inventors considered fabricating a switching element on lightweight and inexpensive plastic, and as a result of repeated research, found that the deformation of the plastic substrate during the element fabrication process is caused by the plastic film. It became clear that curl was the biggest problem. We discovered that the causes of plastic deformation and plastic film curling are internal stress in the laminated thin films, thermal expansion and contraction of the plastic, and swelling due to acids, alkalis, and water.We formed a thin film made of an inorganic substance on both sides. It has become clear that using a plastic substrate is effective.

しかし、無機物質からなる薄膜をプラスチック基板に形
成した場合、微細加工した薄膜積層デバイスを作製する
際、フォトリソグラフィーの工程において、上記無機物
質からなる薄膜がはがれるという問題を生じた。種々検
討を重ねた結果、プラスチックに含まれるフィラーやプ
ラスチックフィルムの成形時に生じるダイライン等によ
って生ずるプラスチック上の突起状物が核となり、上記
無機物質からなる薄膜がはがれることを知見し、無機物
質からなる薄膜の厚さが突起状物の高さよりも大きいと
きに効果的にはがれがなくなることを見出し本発明に至
った。プラスチックに含まれるフィラーは、主としてC
a COs、SiC2、タルク等からなり、プラスチッ
クの滑性、剛性、熱特性の改良のために用いられている
。一方、プラスチックフィルムのダイラインは押出成形
時の押出工程で生じる。
However, when a thin film made of an inorganic substance is formed on a plastic substrate, a problem arises in that the thin film made of the inorganic substance peels off during the photolithography process when producing a microfabricated thin film stacked device. As a result of various studies, we discovered that the filler contained in plastic and the protrusions on plastic formed by die lines, etc. that occur during molding of plastic film act as nuclei, and the thin film made of the above-mentioned inorganic substance peels off. The inventors have discovered that peeling is effectively eliminated when the thickness of the thin film is greater than the height of the protrusions, leading to the present invention. The filler contained in plastic is mainly C.
a It consists of COs, SiC2, talc, etc., and is used to improve the lubricity, rigidity, and thermal properties of plastics. On the other hand, die lines for plastic films are formed during the extrusion process during extrusion molding.

すなわち、本発明は、プラスチックフィルム基板の表面
凸部を覆うにたる厚みで該プラスチックフィルム基板上
に無機材料層を形成してなることを特徴とするプラスチ
ックフィルムを基板とした薄膜積層デバイスに関する。
That is, the present invention relates to a thin film laminated device using a plastic film as a substrate, characterized in that an inorganic material layer is formed on a plastic film substrate with a thickness sufficient to cover the convex portions on the surface of the plastic film substrate.

薄膜積層デバイスとしては、金属−絶縁体−金属層構成
のMIM型素子、特開昭61−275811号公報でい
うところのMSI素子(MetaQ−5eyai−In
sulator)、半導体−絶縁体一半導体層構成のS
IS素子、特開昭64−7577号公報に記載の金属−
絶縁体一金属一絶縁体一金属のM I M I M素子
など′がある。なかでも、MIM型素子とくにN縁体に
硬質炭素膜を用いたMIM型素子が有利である6無機材
料としてはSiC2やSl。
As a thin film stacked device, an MIM type element with a metal-insulator-metal layer structure, an MSI element (MetaQ-5EYAI-In
sulator), S of semiconductor-insulator-semiconductor layer structure
IS element, metal described in JP-A No. 64-7577
There are MIM elements with one insulator and one metal, and one insulator and one metal. Among these, MIM type elements, especially MIM type elements using a hard carbon film for the N-edge body, are advantageous.6 Examples of inorganic materials include SiC2 and Sl.

N4が好ましい。N4 is preferred.

本発明の薄膜積層デバイスを作製するためには、まずポ
リエチレンテレフタレート、ボリアリレート、ポリエー
テルサルフオン、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポ
リメチルメタクリレート、ポリイミドなどのプラスチッ
クあるいはプラスチックフィルム両面に5in2、Si
n、Si :O:N、Si :○:H,Si:N : 
H,S i : O: N : H,S i3N4、T
iO2、ZnS、ZnO,AQ、Ol、AflN、Mg
O1Ge○、ZrO23Nb2O,,5iC1Ta20
.などの無機物質をスパッタ法、蒸着法。
In order to produce the thin film laminated device of the present invention, first, 5in2, Si
n, Si:O:N, Si:○:H, Si:N:
H, Si: O: N: H, Si3N4, T
iO2, ZnS, ZnO, AQ, Ol, AflN, Mg
O1Ge○, ZrO23Nb2O,,5iC1Ta20
.. Inorganic materials such as sputtering and vapor deposition methods.

プラズマCVD法等により形成する。形成される薄膜は
、プラスチックフィルム基板の凸部の高さよりも大きな
膜厚を有するが、10000人以下であることが好まし
い。膜厚が10000Å以上となると膜ストレスによる
はがれ、プラスチックフィルム基板との密着性に問題を
生じるためである。
It is formed by a plasma CVD method or the like. The formed thin film has a thickness greater than the height of the convex portion of the plastic film substrate, but preferably has a thickness of 10,000 or less. This is because if the film thickness exceeds 10,000 Å, the film may peel off due to stress, causing problems in adhesion to the plastic film substrate.

プラスチックの厚さは、50μm〜2mmのものが好ま
しい。
The thickness of the plastic is preferably 50 μm to 2 mm.

次に薄膜積層デバイスに硬質炭素膜をI/f!縁層とし
たMIM素子を用いた本発明の薄膜積層デバイスの製法
について詳細に説明する。
Next, attach a hard carbon film to the thin film laminated device! A method for manufacturing a thin film laminated device of the present invention using an MIM element as an edge layer will be described in detail.

まず、前記の無機物質を片面あるいは両面にコート(2
a、2b)したプラスチック基板1上に画素電極用透明
電極材料を蒸着、スパッタリング等の方法で堆積し、所
定のパターンにバターニングし、画素電極4、次に、蒸
着、スパッタリング等の方法で下部電極用導体薄膜を形
成し、ウェット又はドライエツチングにより所定のパタ
ーンにパターニングして下部電極となる第1導体7とし
、その上にプラズマCVD法、イオンビーム法等により
硬質炭素膜2′を被覆法、ドライエツチング、ウェット
エツチング又はレジストを用いるリフトオフ法により所
定のパターンにパターニングして絶縁膜とし、次にその
上に蒸着、スパッタリング等の方法によりパスライン用
導体薄膜を被覆し、所定のパターンにバターニングして
パスラインとなる第2導体6を形成し、最後に下部電極
7の不必要部分を除去し、透明電極パターンを露出させ
、画素電極4とする。この場合、MIM素子の構成はこ
れに限られるものではなく、MIM素子の作製後、最上
層に透明電極を設けたもの、透明電極が上部又は下部電
極を兼ねた構成のもの、下部電極の側面にMIM素子を
形成したもの等、種々の変形が可能である。
First, coat one or both sides with the above-mentioned inorganic substance (2
a, 2b) A transparent electrode material for the pixel electrode is deposited on the plastic substrate 1 by a method such as vapor deposition or sputtering, and patterned into a predetermined pattern. A method of forming a conductor thin film for an electrode, patterning it into a predetermined pattern by wet or dry etching to form a first conductor 7 that will become a lower electrode, and covering it with a hard carbon film 2' by a plasma CVD method, an ion beam method, etc. The insulating film is patterned into a predetermined pattern using dry etching, wet etching, or a lift-off method using a resist. Next, a conductor thin film for pass lines is coated on the insulating film by a method such as vapor deposition or sputtering, and then butter is applied to the predetermined pattern. A second conductor 6 is formed as a pass line.Finally, an unnecessary portion of the lower electrode 7 is removed to expose the transparent electrode pattern to form the pixel electrode 4. In this case, the configuration of the MIM element is not limited to this, but after the MIM element is fabricated, a transparent electrode is provided on the top layer, a transparent electrode also serves as an upper or lower electrode, a side surface of the lower electrode, etc. Various modifications are possible, such as one in which an MIM element is formed on the top.

ここで下部電極、上部電極及び透明電極の厚さは通常、
夫々数百〜数千人、数百〜数千人、数百〜数千人の範囲
である。硬質炭素膜の厚さは100〜8000人、望ま
しくは200〜5000人、さらに望ましくは300〜
4000人の範囲である。又は、プラスチック基板の場
合、いままでその耐熱性から能動素子を用いたアクティ
ブマトリクス装置の作製が非常に困難であった。しかし
硬質炭素膜は室温程度の基板温度で良質な膜の作製が可
能であり、プラスチック基板においても作製が可能であ
り非常に有効な画質向上手段である。
Here, the thickness of the lower electrode, upper electrode and transparent electrode is usually
They range from several hundred to several thousand people, several hundred to several thousand people, and several hundred to several thousand people, respectively. The thickness of the hard carbon film is 100 to 8,000, preferably 200 to 5,000, more preferably 300 to 5,000.
The number is in the range of 4,000 people. Alternatively, in the case of plastic substrates, it has been extremely difficult to fabricate active matrix devices using active elements due to their heat resistance. However, a hard carbon film can be produced at a substrate temperature of about room temperature, and can also be produced on a plastic substrate, making it a very effective means for improving image quality.

次に本発明で使用されるMIM素子の材料について更に
詳しく説明する。
Next, the material of the MIM element used in the present invention will be explained in more detail.

下部電極となる第1導体7の材料としては、AQ、Ta
、Cr、W、Mo、Pt3Ni、Ti、Cu、Au、W
、ITO,ZnO:AIl!。
The material of the first conductor 7, which becomes the lower electrode, is AQ, Ta.
, Cr, W, Mo, Pt3Ni, Ti, Cu, Au, W
, ITO, ZnO:AIl! .

In2O,,5n02等種々の導電体が使用される。Various conductors such as In2O, 5n02, etc. are used.

次にパスラインとなる第2導体6の材料としては、AQ
、Cr3Ni、Mo、Pt+ Ag。
Next, the material of the second conductor 6 which becomes the pass line is AQ.
, Cr3Ni, Mo, Pt+Ag.

Ti、Cu、Au+ W+ Ta、ITO,ZnO:A
Q、I n20..5n02等種々の導電体が使用され
るが、I−V特性の安定性及び信頼性が特に優れている
点からNi、Pt、Agが好ましい。絶縁膜として硬質
炭素膜を用いたMIM素子は電極の種類を変えても対称
性が変化せず、またQnI”v’vの関係からプールフ
レンケル型の伝導をしていることが判る。またこのこと
からこの種のMIM素子の場合、上部電極と下部電極と
の組合せをどのようにしてもよいことが判る。しかし硬
質炭素膜と電極との密着力や界面状態により素子特性(
I−V特性)の劣化及び変化が生じる。これらを考慮す
ると3Ni。
Ti, Cu, Au+ W+ Ta, ITO, ZnO:A
Q, I n20. .. Although various conductors such as 5n02 can be used, Ni, Pt, and Ag are preferred because they have particularly excellent stability and reliability of IV characteristics. The symmetry of the MIM device using a hard carbon film as an insulating film does not change even if the type of electrode is changed, and the relationship QnI''v'v shows that Poole-Frenkel type conduction occurs. This shows that in the case of this type of MIM device, the upper and lower electrodes can be combined in any way.However, the device characteristics (
deterioration and change of IV characteristics) occur. Considering these, 3Ni.

Pt、Agが良いことがわかった。It was found that Pt and Ag are good.

本発明のMIM素子の電流−電圧特性は第4図のように
示され、この特性は近似的には以下に示すような伝導式
で表わされる。
The current-voltage characteristic of the MIM element of the present invention is shown in FIG. 4, and this characteristic is approximately expressed by the conduction equation shown below.

士 ■=にexp (βV)        ・・・(1)
I:電流V:印加電圧に:導電係数β:プールフレンケ
ル係数n:キャリヤ密度  μ:キャリャモビリテイq
:電子の電荷量  Φニドラップ深さρ:比抵抗   
  d:絶縁膜の厚さ(人)k:ボルツマン定数 T:
雰囲気温度 ε:絶縁膜の誘電率 次に第3図にて液晶表示装置の作製法を述へる。
Shi = exp (βV) ... (1)
I: Current V: Applied voltage: Conductivity coefficient β: Poole-Frenkel coefficient n: Carrier density μ: Carrier mobility q
: Charge amount of electron Φnidrap depth ρ : Specific resistance
d: Thickness of insulating film (person) k: Boltzmann constant T:
Ambient temperature ε: dielectric constant of insulating film Next, a method for manufacturing a liquid crystal display device will be described with reference to FIG.

まず、絶縁基板1′上に共通電極4′用の透明導体1例
えばITO,ZnO:Ajl、ZnO:Si、5nOz
t  In2O3等とスパッタリング。
First, a transparent conductor 1 for the common electrode 4', such as ITO, ZnO:Ajl, ZnO:Si, 5nOz, is placed on an insulating substrate 1'.
t Sputtering with In2O3 etc.

蒸看等で数百人から数μm堆積させ、ストライプ状にパ
ターニングして共通電極4′とする。
It is deposited to a thickness of several hundred to several micrometers by steaming or the like, and patterned into stripes to form the common electrode 4'.

この共通電極4′を設けた基板1′と先にMIM素子を
マトリックス状に設けた基板1の各々の表面にポリイミ
ドのような配向材8を付け、ラビング処理を行ない、シ
ール材を付け、ギャップ材9を入れてギャップを一定に
し、液晶3を封入して液晶表示装置とする。このように
して液晶表示装置が得られる。
An alignment material 8 such as polyimide is applied to each surface of the substrate 1' on which the common electrode 4' is provided and the substrate 1 on which the MIM elements are provided in a matrix, a rubbing process is performed, a sealing material is applied, and the gap is A material 9 is inserted to maintain a constant gap, and a liquid crystal 3 is sealed to form a liquid crystal display device. In this way, a liquid crystal display device is obtained.

本発明デバイスのMIM素子に使用する硬質炭素膜につ
いて詳しく説明する。
The hard carbon film used in the MIM element of the device of the present invention will be explained in detail.

こうした硬質炭素膜を形成するためには有機化合物ガス
、特に炭化水素ガスが用いられる。
In order to form such a hard carbon film, an organic compound gas, particularly a hydrocarbon gas, is used.

二九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、加熱或い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 the raw material does not necessarily have to be a gas phase at room temperature and pressure, but it can be used in either a liquid or solid phase as long as it can be vaporized through melting, evaporation, sublimation, etc. by heating or reduced pressure. It is possible.

原料ガスとしての炭化水素ガスについては、例えばCH
4,C2H,、C,Hlo等のパラフィン系炭化水素、
C2H4等のオレフィン系炭化水素。
Regarding hydrocarbon gas as a raw material gas, for example, CH
4, paraffinic hydrocarbons such as C2H, C, Hlo,
Olefinic hydrocarbons such as C2H4.

ジオレフィン系炭化水素、アセチレン系炭化水素、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。
Gases containing at least all hydrocarbons such as diolefinic hydrocarbons, acetylenic hydrocarbons, and even aromatic hydrocarbons can be used.

また、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、エステル類等であって少なくとも炭素
元素を含む化合物であれば使用可能である。
In addition, compounds other than hydrocarbons, such as alcohols, ketones, ethers, esters, etc., can be used as long as they contain at least a carbon element.

本発明における原料ガスからの硬質炭素膜の形成方法と
しては、成膜活性種が直流、低周波、高周波或いはマイ
クロ波等を用いたプラズマ法により生成されるプラズマ
状態を経て形成される方法が好ましいが、より大面積化
、均−性向上及び/又は低温製膜の目的で低圧下で堆積
を行わせしめるのには磁界効果を利用する方法がさらに
好ましい。また、高温における熱分解によっても活性種
を形成できる。
In the present invention, the method for forming a hard carbon film from a raw material gas is preferably a method in which active species for film formation are formed through a plasma state generated by a plasma method using direct current, low frequency, high frequency, microwave, etc. However, in order to perform deposition under low pressure for the purpose of increasing the area, improving uniformity, and/or forming a film at a low temperature, a method using a magnetic field effect is more preferable. Active species can also be formed by thermal decomposition at high temperatures.

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。
In addition, it may be formed through an ion state generated by an ionization vapor deposition method or an ion beam vapor deposition method, or it may be formed from neutral particles generated by a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, etc. Furthermore, it may be formed by a combination of these.

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。
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 二0.1〜50111/d 圧力   :  IF”10 Torr堆積温度 : 
室温〜300℃で行うことができるが、好ましくは室温
〜250℃。
RF output 20.1~50111/d Pressure: IF”10 Torr Deposition temperature:
It can be carried out at room temperature to 300°C, preferably room temperature to 250°C.

このプラズマ状態により原料ガスがラジカルとイオンと
に分解され反応することによって、基板上に炭素原子C
と水素原子Hとからなるアモルファス(非晶質)及び微
結晶質(結晶の大きさは数1(IA〜数μm)の少くと
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。
Due to this plasma state, the raw material gas is decomposed into radicals and ions and reacts, thereby forming carbon atoms on the substrate.
A hard carbon film containing at least one of amorphous (non-crystalline) and microcrystalline (crystal size is several 1A to several μm) is deposited. Characteristics of hard carbon film are shown in Table-1.

注)測定法; 比抵抗(ρ):コプレナー型セルによるI−V特性より
求める。
Note) Measurement method: Specific resistance (ρ): Determined from the IV characteristics using a coplanar cell.

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、 (a h v )  =B(h v −Egopt)の
関係より決定する。
Optical band gap (Egopt): Obtain the absorption coefficient (α) from the spectral characteristics and determine from the relationship (ah v ) = B (h v −Egopt).

膜中水素量(C,):赤外吸収スペクトルから、290
0■−1付近のピークを積分し、吸収断面積Aを掛けて
求める。
Amount of hydrogen in the film (C,): 290 from infrared absorption spectrum
It is determined by integrating the peak around 0■-1 and multiplying it by the absorption cross section A.

すなわち SP”/SP2比:赤外吸収スペクトルを、SP3.S
P2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。
That is, SP''/SP2 ratio: infrared absorption spectrum, SP3.S
It is decomposed into Gaussian functions respectively attributed to P2, and determined from the area ratio thereof.

ビッカース硬度(H):マイクロビッカース計による・
屈折率(n):エリプソメーターによる。
Vickers hardness (H): by micro Vickers meter.
Refractive index (n): by ellipsometer.

欠陥密度:ESRによる。Defect density: Based on ESR.

これらをグラフに示したのが第5.6図および第7図で
ある。
These are shown in graphs in Figures 5.6 and 7.

こうして形成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、炭素原子に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。SP3結合とSP2結
合との比率は。
As a result of analysis using IR absorption and Raman spectroscopy, it was revealed that the hard carbon film thus formed contained a mixture of interatomic bonds that formed the SP3 hybrid orbital and the SP2 hybrid orbital in the carbon atoms. There is. What is the ratio of SP3 bonds to SP2 bonds?

IRスペクトルをピーク分離することで概ね推定できる
。IRスペクトルには、2800〜31500!l−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、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S P3/S 
P2を知ることができる。
It can be roughly estimated by peak-separating the IR spectrum. The IR spectrum has 2800-31500! l-1
Although the spectra of many modes overlap and are measured,
The attribution of the peaks corresponding to each wavenumber is clear, and by performing peak separation using a Gaussian distribution, calculating the area of each peak, and finding the ratio, S P3/S
P2 can be known.

また、前記硬質炭素膜は、X線及び電子線回折分析によ
ればアモルファス状態(a−C:H)、及び/又は約5
0人〜5μm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。
Further, according to X-ray and electron diffraction analysis, the hard carbon film is in an amorphous state (a-C:H) and/or about 5
It is known that it is in an amorphous state containing microcrystalline grains of about 0 to 5 μm in size.

一般に量産に適しているプラズマCVD法の場合にはR
F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、且つ比抵抗及び硬度
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
抵抗の増加により効果的である。
In the case of plasma CVD method, which is generally suitable for mass production, R
The smaller the F output, the more the specific resistance value and hardness of the membrane increase,
The lower the pressure, the longer the life of the active species, the lower the temperature of the substrate, the more uniform it can be over a large area, and the more specific resistance and hardness tend to increase. Furthermore, since the plasma density decreases at low pressures, methods using magnetic field confinement effects are more effective in increasing resistivity.

さらに、このプラズマCVD法は常温〜150℃程度の
比較的低い温度条件でも同様に良質の硬質炭素膜を形成
できるという特徴を有しているため、MIM素子製造プ
ロセスの低温化には最適である。したがって、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。また硬質炭素膜の構造、物性は、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
のMIM素子に使用されていたTa2O,、AM20.
、 SiNxと比較して小さいため、同じ電気容量を持
った素子を作る場合、素子サイズが大きくてすむので、
それほど微細加工を必要とせず、歩留りが向上する(I
Ii動条件の関係からLCDとaJ I M素子の容量
比はCLCD/CMIM= 10/ 1程度必要である
。)。
Furthermore, this plasma CVD method has the characteristic of being able to form a high-quality hard carbon film even under relatively low temperature conditions of room temperature to 150°C, making it ideal for lowering the temperature of the MIM element manufacturing process. . Therefore, the degree of freedom in selecting the substrate material to be used is increased, and a uniform film can be obtained over a large area to facilitate control of the substrate temperature. Furthermore, since the structure and physical properties of the hard carbon film 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 2 to 6, which is Ta2O, AM20, which is used in conventional MIM devices.
, is smaller than SiNx, so when creating an element with the same capacitance, the element size only needs to be larger.
It does not require much microfabrication and the yield improves (I
In view of the Ii dynamic conditions, the capacitance ratio between the LCD and the aJIM element must be approximately CLCD/CMIM=10/1. ).

あるため、誘電率εが小さければ急峻性は大きくなり、
オン電流Ionとオフ電流I offの比が大きくとれ
るようになる。このためより低デユーティ比でのLCD
I!動が可能となり、高密度のLCDが実現できる。さ
らに膜の硬度が高いため、液晶材料封入時のラビング工
程による損傷が少なくこの点からも歩留まりが向上する
Therefore, if the dielectric constant ε is small, the steepness becomes large,
The ratio between the on-current Ion and the off-current Ioff can be increased. Therefore, LCD with lower duty ratio
I! This makes it possible to realize high-density LCDs. Furthermore, since the film has high hardness, there is little 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LCDが実現できる
In view of the above points, by using a hard carbon film, a low-cost, gradation (color), and high-density LCD can be realized.

さらにこの硬質炭素膜が炭素原子及び水素原子の他に、
周期律表第■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
素原子、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、第■族、第■族元素、アルカリ金属元素、アルカ
リ土類金属元素、窒素原子又は酸素原子を導入したもの
は硬質炭素膜の膜厚をノンドープのものに比べて約2〜
3倍に厚くすることができ、またこれにより素子作製時
のピンホールの発生を防止すると共に、素子の機械的強
度を飛躍的に向上することができる。更に窒素原子又は
酸素原子の場合は以下に述べるような周期律表第■族元
素等の場合と同様な効果がある。
In addition to carbon atoms and hydrogen atoms, this hard carbon film
It may contain as a constituent element an element of Group 1 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 atom, a chalcogen-based element, or a halogen atom. The thickness of the hard carbon film is non-doped in the case of introducing an element from Group ■, Group ■, Group ■ of the periodic table, an alkali metal element, an alkaline earth metal element, a nitrogen atom, or an oxygen atom as one of the constituent elements. Approximately 2~
It is possible to increase the thickness by three times, thereby preventing the occurrence of pinholes during device fabrication, and dramatically improving the mechanical strength of the device. Further, in the case of a nitrogen atom or an oxygen atom, the same effect as in the case of an element of group Ⅰ of the periodic table as described below can be obtained.

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
素膜中に存在する活性な2重結合を減少させるからであ
り、またハロゲン元素の場合は、1)水素に対する引抜
き反応により原料ガスの分解を促進して膜中のダングリ
ングボンドを減少させ、2)成膜過程でハロゲン元素X
がC−H結合中の水素を引抜いてこれと置換し、C−X
結合として膜中に入り、結合エネルギーが増大する(C
−H間及びC−X間の結合エネルギーはC−X間の方が
大きい)からである。
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 made. These effects can be obtained because in the case of group Ⅰ elements and chalcogen elements, active double bonds existing in the hard carbon film are reduced, and in the case of halogen elements, 1) abstraction for hydrogen is achieved. The reaction promotes the decomposition of the raw material gas and reduces dangling bonds in the film, and
extracts the hydrogen in the C-H bond and replaces it, C-X
It enters the membrane as a bond, increasing the bond energy (C
This is because the bond energy between -H and between C-X is larger for C-X.

これらの元素を膜の構成元素とするためには、原料ガス
としては炭化水素ガス及び水素の他に必要に応じてドー
パントとして膜中に周期律表第■族元素、同第■族元素
、同第V族元素、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属
元素、窒素原子、酸素原子、カルコゲン系元素又はハロ
ゲン元素を含有させるために、これらの元素又は原子を
含む化合物(又は分子)(以下、これらを[他の化合物
jということもある)のガスを用   −いることがで
きる。
In order to use these elements as constituent elements of the film, in addition to hydrocarbon gas and hydrogen as raw material gases, if necessary, dopants such as Group Ⅰ elements of the periodic table, Group Ⅰ elements, and In order to contain Group V elements, alkali metal elements, alkaline earth metal elements, nitrogen atoms, oxygen atoms, chalcogen elements, or halogen elements, compounds (or molecules) containing these elements or atoms (hereinafter referred to as these) [sometimes referred to as other compound j] can be used.

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(OC21(S))l azl(l、+ BCf1
31 BBr、。
Here, as a compound containing an element of group Ⅰ of the periodic table, for example, B(OC21(S))l azl(l, + BCf1
31 BBr,.

BF、、AΩ(0−i−C,H,)□、 (CH,)、
Al1. (C2H,)3AL(i−C4H,)、AQ
、 AnCQ31 Ga(0−i−C)I7)3.(C
H3)5Gat(C2H,)、Ga、 GaCQ3. 
GaBr、! (0−i−C1l(7)3Inl(c2
H5)! r口等がある。
BF,,AΩ(0-i-C,H,)□, (CH,),
Al1. (C2H,)3AL(i-C4H,), AQ
, AnCQ31 Ga(0-i-C)I7)3. (C
H3) 5Gat(C2H,), Ga, GaCQ3.
GaBr,! (0-i-C1l(7)3Inl(c2
H5)! There are r mouths etc.

周期律表第■族元素を含む化合物としては、例えばSi
、H,、(C2H,)、SiH,SiF4.5iH2C
Q2゜5ICI2415i(Ocuj4,5l(OC2
H5)415xcoczHt)4tGeCLt GeH
at Ge(OCzHs)4.Ge(CzHs)4+(
CHi)asn+(cznsLsnt 5nCQ4等が
ある。
Examples of compounds containing Group Ⅰ elements of the periodic table include Si.
,H,,(C2H,),SiH,SiF4.5iH2C
Q2゜5ICI2415i (Ocuj4,5l(OC2
H5)415xcoczHt)4tGeCLtGeH
at Ge(OCzHs)4. Ge(CzHs)4+(
CHi)asn+(cznsLsnt 5nCQ4, etc.).

周期律表第V族元素を含む化合物としては、例えばPH
,、PF、、 PF5. PCQ2F、、 PCQ、、
 PCQ2F。
Examples of compounds containing Group V elements of the periodic table include PH
,,PF,, PF5. PCQ2F,, PCQ,,
PCQ2F.

PBr、 、 PO(OCJ)3r P(C2H5)3
 + POCl23 r ASH3+AsCQ、、As
Br、、AsF、、AsF、、AsCQ、、5bHyr
SbFzrsbcら、 5b(QC21(、)、等があ
る。
PBr, , PO(OCJ)3r P(C2H5)3
+ POCl23 r ASH3+AsCQ,,As
Br,,AsF,,AsF,,AsCQ,,5bHyr
SbFzrsbc et al., 5b (QC21(, ), etc.).

アルカリ金属原子を含む化合物としては例えばLi0−
i−C,I7. Na0−i−C,I7.KO−i−C
,Ht等がある。
Examples of compounds containing alkali metal atoms include Li0-
i-C, I7. Na0-i-C, I7. KO-i-C
, Ht, etc.

アルカリ土類金属原子を含む化合物としては例えばCa
 C0Cz I5 )3 t Mg (OC* I5 
)2 + (C2I5 )2 Mg等がある。
Examples of compounds containing alkaline earth metal atoms include Ca
C0Cz I5 )3t Mg (OC* I5
)2 + (C2I5)2 Mg, etc.

窒素原子を含む化合物としては例えば窒素ガス、アンモ
ニア等の無機化合物、アミノ基、シアノ基等の官能基を
有する有機化合物及び窒素を含む複素環等がある。
Examples of compounds containing nitrogen atoms include nitrogen gas, inorganic compounds such as ammonia, organic compounds having functional groups such as amino groups and cyano groups, and nitrogen-containing heterocycles.

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、−酸化炭素、二酸化炭素
、亜酸化炭素、−酸化窒素。
Examples of compounds containing oxygen atoms include oxygen gas, ozone, water (steam), hydrogen peroxide, carbon oxide, carbon dioxide, suboxide, and nitrogen oxide.

二酸化窒素、三酸化二窒素、五酸化二窒素、三酸化窒素
等の無機化合物、水酸基、アルデヒド基、アシル基、ケ
トン基、ニトロ基、ニトロソ基、スルホン基、エーテル
結合、エステル結合、ペプチド結合、酸素を含む複素環
等の官能基或いは結合を有する有機化合物、更には金属
アルコキシド等が挙げられる。
Inorganic compounds such as nitrogen dioxide, dinitrogen trioxide, dinitrogen pentoxide, nitrogen trioxide, hydroxyl groups, aldehyde groups, acyl groups, ketone groups, nitro groups, nitroso groups, sulfone groups, ether bonds, ester bonds, peptide bonds, Examples include organic compounds having a functional group or bond such as a heterocycle containing oxygen, and metal alkoxides.

カルコゲン系元素を含む化合物としては例えばH2S、
 (CI、)(CH2)4S(CI(2)4CH,、C
H2=CHCH25C)12cH=c)I2. C2H
,5C2H,、C2H,SCH3,チオフェン、HzS
e+ (czus)zse+ H2Te等がある。
Examples of compounds containing chalcogen elements include H2S,
(CI,)(CH2)4S(CI(2)4CH,,C
H2=CHCH25C)12cH=c)I2. C2H
,5C2H,,C2H,SCH3,thiophene,HzS
e+ (czus)zse+ H2Te, etc.

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、塩化水素、塩化臭素、塩化沃素、臭化水素、臭化
沃素、沃化水素等の無機化合物、ハロゲン化アルキル、
ハロゲン化アリール、ハロゲン化スチレン、ハロゲン化
ポリメチレン、ハロホルム等の有機化合物が用いられる
Examples of compounds containing halogen elements include fluorine, chlorine, bromine, iodine, hydrogen fluoride, chlorine fluoride, bromine fluoride, iodine fluoride, hydrogen chloride, bromine chloride, iodine chloride, hydrogen bromide, iodine bromide, Inorganic compounds such as hydrogen iodide, alkyl halides,
Organic compounds such as halogenated aryl, halogenated styrene, halogenated polymethylene, and haloform are used.

液晶駆動用MIM素子として好適な硬質炭素膜は、駆動
条件から膜厚が100〜8000人に、比抵抗が10’
〜1013Ω・Cl11の範囲であることが有利である
。なお、駆動電圧と耐圧(絶縁破jl!電圧)とのマー
ジンを考慮すると膜厚は200Å以上であることが望ま
しく、また1画素部と薄膜二端子素子部の段差(セルギ
ャップ差)に起因する色むらが実用上問題とならないよ
うにするには膜厚は6000Å以下であることが望まし
いことから。
A hard carbon film suitable as an MIM element for driving a liquid crystal has a film thickness of 100 to 8000 mm and a specific resistance of 10' depending on the driving conditions.
A range of ˜10 13 Ω·Cl 11 is advantageous. In addition, considering the margin between the driving voltage and the breakdown voltage (dielectric breakdown jl! voltage), it is desirable that the film thickness is 200 Å or more. This is because the film thickness is desirably 6000 Å or less in order to prevent color unevenness from becoming a practical problem.

硬質炭素膜の膜厚は200〜6000人、比抵抗は5X
IO’〜1012Ω・C1nであることがより好ましい
The thickness of the hard carbon film is 200 to 6000, and the specific resistance is 5X.
More preferably, it is IO' to 1012Ω·C1n.

硬質炭素膜のピンホールによる素子の欠陥数は膜厚が減
少するにともなって増加し、300Å以下では特に顕著
になること(欠陥率は1%を越える)、及び膜厚の面内
分布の均一性(ひいては素子特性の均一性)が確保でき
なくなる(膜厚制御の精度は30人程度が限度で、膜厚
のバラツキが10%を越える)ことから、膜厚は300
Å以上であることがより望ましい。
The number of device defects due to pinholes in hard carbon films increases as the film thickness decreases, and becomes especially noticeable below 300 Å (defect rate exceeds 1%), and the in-plane distribution of film thickness is uniform. (The accuracy of film thickness control is limited to about 30 people, and the variation in film thickness exceeds 10%).
More preferably, it is Å or more.

また、ストレスによる硬質炭素膜の剥離が起こりにくく
するため、及び、より低デユーティ比(望ましくは1/
1000以下)で駆動するために、膜厚は4000Å以
下であることがより望ましい。
In addition, in order to make it difficult for the hard carbon film to peel off due to stress, and to lower the duty ratio (preferably 1/
1000 Å or less), the film thickness is more preferably 4000 Å or less.

これらを総合して考慮すると、硬質炭素膜の膜厚は30
0〜4000人、比抵抗はto’〜1011Ω・C履で
あることが一層好ましい。
Taking all of these into consideration, the thickness of the hard carbon film is 30
It is more preferable that the resistivity is 0 to 4000 people and the specific resistance is to' to 1011 Ω·C.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の詳細な説明するが、本発明はこれらに限定され
るものではない。
Although the present invention will be described in detail, the present invention is not limited thereto.

実施例1 第1図に示すように、100μ閣厚のボリアリレートフ
ィルム1両面にSin、をスパッタリング法によって7
000人の厚さのSin2層(2a。
Example 1 As shown in Fig. 1, 70% of Sin was applied to both sides of a 100 μm thick polyarylate film by sputtering.
000 people thick Sin2 layer (2a.

2b)を作製した。ボリアリレートフィルムの表面あら
さを第8図に示す。3000人程度0高さをもった凸部
(突起状物)が認められた。次にSiO2上にITOを
スパッタリング法により約1000八属に堆積後、パタ
ーン化して画素電極を形成した。
2b) was produced. FIG. 8 shows the surface roughness of the polyarylate film. Approximately 3,000 people had a protrusion with a height of 0. Next, about 1000 ITO was deposited on the SiO2 by a sputtering method, and then patterned to form a pixel electrode.

次に、MIM素子を次のようにして設けた。Next, an MIM element was provided as follows.

まず、Anを蒸着法により約1000八属に堆積後微細
パターン化して下部電極7を形成し、その上に、絶縁層
2′として、硬質炭素膜をプラズマCVD法により約1
000八属に堆積させたのち、ドライエツチングにより
パターン化した。この時の硬質炭素膜の製膜条件は以下
の通りである。
First, ann is deposited to about 1,000 octane by vapor deposition method and then finely patterned to form the lower electrode 7. On top of this, a hard carbon film is deposited by plasma CVD to about 1000 octane as an insulating layer 2'.
0008 was deposited and then patterned by dry etching. The conditions for forming the hard carbon film at this time are as follows.

圧力   :  0.035 TorrCH,流量 :
  20 SCCM RFパワー :0.2す/c! 更にこの上にNiをEB蒸着法により約1000八属に
堆積後パターン化して上部電極6を形成した。それぞれ
の微細化エバターン形成の際に、5102のはがれは観
察されなかった。
Pressure: 0.035 TorrCH, Flow rate:
20 SCCM RF power: 0.2s/c! Furthermore, approximately 1000 nickels of Ni were deposited on this by EB evaporation and patterned to form the upper electrode 6. No peeling of 5102 was observed during the formation of each fine Everturn.

実施例2 第1図に示すように、実施例1で用いた100μm厚の
ボリアリレートフィルム1両面にSi。
Example 2 As shown in FIG. 1, both sides of the 100 μm thick polyarylate film 1 used in Example 1 were coated with Si.

N4をスパッタリング法によって400OAの厚さのS
i3N、層(2a、2b)を作製した。次にSi3N、
上にITOをスパッタリング法により約1000八属に
堆積後、パターン化して画素電極を形成した。
S with a thickness of 400OA by sputtering N4
i3N layers (2a, 2b) were prepared. Next, Si3N,
Approximately 1,000 pieces of ITO were deposited thereon by sputtering, and then patterned to form a pixel electrode.

次に、MIM素子を次のようにして設けた。Next, an MIM element was provided as follows.

まず、 AQを蒸着法により約1000八属に堆積後微
細パターン化して下部電極7を形成し、その上に、絶縁
層2′として、硬質炭素膜をプラズマCVD法により約
1000八属に堆積させたのち。
First, AQ is deposited in about 1,000 layers by vapor deposition, and then finely patterned to form the lower electrode 7. On top of this, a hard carbon film is deposited in about 1,000 layers by plasma CVD as an insulating layer 2'. Life.

ドライエツチングによりパターン化した。この時の硬質
炭素膜の製膜条件は以下の通りである。
Patterned by dry etching. The conditions for forming the hard carbon film at this time are as follows.

圧力   :  0.035 TorrCH4流量 :
  20 SCCM RFパワー :  0.2 w/a! 更にこの上にNiをEB蒸着法により約1000八属に
堆積後パターン化して上部電極6を形成した。それぞれ
の微細化エバターン形成の際に、Si3N4のはがれは
観察されなかった。
Pressure: 0.035 Torr CH4 flow rate:
20 SCCM RF power: 0.2 w/a! Furthermore, approximately 1000 nickels of Ni were deposited on this by EB evaporation and patterned to form the upper electrode 6. No peeling of Si3N4 was observed during the formation of each miniaturized Evaturn.

比較例1 第1図に示すように、実施例1で用いた100μm厚の
ボリアリレートフィルム1両面にSi。
Comparative Example 1 As shown in FIG. 1, both sides of the 100 μm thick polyarylate film used in Example 1 were coated with Si.

N4をスパッタリング法によって1000人の厚さのS
i3N4層(2a 、 2 b)を作製した。次にSi
3N、上にITOをスパッタリング法により約1000
八属に堆積後、パターン化して画素電極を形成した。
1000mm thick S by sputtering N4
i3N4 layers (2a, 2b) were produced. Next, Si
3N, ITO was applied on top by sputtering method to a thickness of about 1000
After eight layers were deposited, they were patterned to form pixel electrodes.

次に、MIM素子を作製するためにAQを蒸着法により
約toooへ属に堆積後微細パターン化して下部電極7
を形成した。しかし、その際、Si3N4のはくりを生
じた。これは無機材料層の厚み1000人は、ボリアリ
レートフィルムの凸部3000人より薄いため、Si3
N4層の存在価値が発揮できないためである。
Next, in order to fabricate an MIM element, AQ is deposited on the lower electrode 7 by a vapor deposition method and then finely patterned.
was formed. However, at that time, peeling of Si3N4 occurred. This is because the thickness of the inorganic material layer of 1000 mm is thinner than the convex portion of the polyarylate film of 3000 mm.
This is because the value of the N4 layer cannot be demonstrated.

比較例2 第1図に示すように、実施例1で用いた10(1μ墓厚
のボリアリレートフィルム1画面にSiO2をスパッタ
リング法によって2000人の厚さのSiO2層(2a
、2b)を作製した。次にS i 02上にITOをス
パッタリング法により約1OOO人厚に堆積後、パター
ン化して画素電極を形成した。
Comparative Example 2 As shown in FIG.
, 2b) was prepared. Next, ITO was deposited on the S i 02 to a thickness of about 100 mm by sputtering, and then patterned to form a pixel electrode.

次に、M I M素子を次のようにして設けた。Next, an MIM element was provided as follows.

まず、AQを蒸着法により約1000八属に堆積後微細
パターン化して下部電極7を形成し、その上に、絶縁層
2′として、硬質炭素膜をプラズマCVD法により約1
000八属に堆積させたのち、トライエツチングにより
パターン化した。この時の硬質炭素膜の製膜条件は以下
の通りである。
First, AQ is deposited in about 1,000 layers by vapor deposition and then finely patterned to form the lower electrode 7. On top of this, a hard carbon film of about 1,000 layers is deposited as an insulating layer 2' by plasma CVD.
0008 was deposited and patterned by tri-etching. The conditions for forming the hard carbon film at this time are as follows.

圧力   :  0,035 TorrCH4流量 :
  20 SCCM RFパワー :  0.2 w/aj 更にこの上にNiをEB蒸着法により約1000八属に
堆積後パターン化して上部電極6を形成した。Niパタ
ーン形成時のフォトリソグラフィーの工程において、S
 i O,のはがれを生じた。
Pressure: 0,035 Torr CH4 flow rate:
20 SCCM RF power: 0.2 w/aj Further, Ni was deposited thereon in a thickness of about 1000 by EB evaporation, and then patterned to form the upper electrode 6. In the photolithography process when forming the Ni pattern, S
i O, peeling occurred.

実施例1および2、比較例1および2より明らかなよう
に、プラスチック基板の表面に存在する凸部(突起状物
)の高さより膜厚の大きな無機物質を形成することで、
膜はがれのない薄膜デバイスを作製できることがわかる
As is clear from Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, by forming an inorganic material whose film thickness is larger than the height of the convex portions (protrusions) existing on the surface of the plastic substrate,
It can be seen that a thin film device without film peeling can be fabricated.

〔効  果〕〔effect〕

本発明は1以上説明したように構成されているから、本
発明の薄膜積層デバイスは、基板の変形、カール膜ハガ
レ等がなく、かつ低コスト、軽量化を達成でき、さらに
薄膜積層デバイスを絶縁層に硬質炭素膜を用いたM I
 M型素子にすると、硬質炭素膜が、 1)プラズマCVD法等の気相合成法で作製されるため
、製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、機械的損傷を受は
難く、また厚膜化によるピンホールの減少も期待できる
、 3)室温付近の低温においても良質な膜を形成できるの
で、基板材質に制約がない、 4)膜厚、膜質の均一性に優れているため、薄膜デバイ
ス用として適している、 5)誘電率が低いので、高度の微細加工技術を必要とせ
ず、従って素子の大面積化に有利であり、さらに誘電率
が低いので素子の急峻性が高< Ion/工off比が
とれるので、低デユーティ比での駆動が可能である、 等の特長を有し、このため特に信頼性の高い液晶表示用
スイッチング素子として好適であって。
Since the present invention is configured as described above, the thin film laminated device of the present invention is free from deformation of the substrate, curling film peeling, etc., and can achieve low cost and weight reduction, and furthermore, the thin film laminated device can be insulated. MI using a hard carbon film for the layer
When used as an M-type element, the hard carbon film is: 1) Since it is produced by a vapor phase synthesis method such as plasma CVD, the physical properties can be controlled over a wide range by changing the film forming conditions, and therefore there is a large degree of freedom in device design. ) Since it is hard and can be made into a thick film, it is less susceptible to mechanical damage and can be expected to reduce pinholes due to the thicker film. 3) A high-quality film can be formed even at low temperatures near room temperature, so it is suitable for substrate materials. 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, thus allowing for large device area. Furthermore, since the dielectric constant is low, the steepness of the element is high, and the Ion/off ratio can be achieved, so it is possible to drive at a low duty ratio. It is suitable as a switching element for liquid crystal display with high performance.

産業上極めて有用である。It is extremely useful in industry.

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

第1図は、本発明の薄膜デバイスの構造を示す断面図、
第2図は本発明の薄膜デバイスにより構成されたMIM
素子の要部説明図、第3図は1本発明薄膜デバイスを組
込んだ液晶表示装置の一部断面斜視図、第4図a、bは
M r M素子のI−V特性曲線、12nrv’v特性
曲線を示すグラフであり、第5図は、本発明のMIM素
子の絶縁層に使用した硬質炭素膜をラマン分光法で分光
した分析結果を示すスペクトル図、第6.7図は、本発
明のMIM素子の絶縁層に使用した硬質炭素膜をIR吸
収法、ラマンスペクトル法で分析した分析結果を示すス
ペクトル図である。第8図は実施例で使用したボリアリ
レートフィルムの表面あらさを示す図である。 1.1′・・・絶縁基板  2′・・・硬質炭素膜2a
、2b・・無機物質 3・・液晶 4・・画素電極   4′・共通電極 5・・・能動素子(MIM素子) 6・・第2導体(パスライン)(上部電極)7・・第1
導体(下部電極) 8・・・配向膜    9・・・ギャップ材特許出願人
 株式会社リコー −− ニゴ− 代理人弁理士 友 松 英 爾ヒ − :−−っ一二ゴ、゛ 7ご弘/ 第1図 第2図 第3図 第4図 ((1)      (b) 第5図 0m−1 (渡歌) 第6図 第7図 ラマンスペクトル(7&1
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of the thin film device of the present invention;
Figure 2 shows an MIM constructed from the thin film device of the present invention.
FIG. 3 is a partial cross-sectional perspective view of a liquid crystal display incorporating the thin film device of the present invention; FIGS. 4 a and b are IV characteristic curves of the M r M element, 12nrv' FIG. 5 is a spectrum diagram showing the results of Raman spectroscopy analysis of the hard carbon film used for the insulating layer of the MIM device of the present invention, and FIG. 6.7 is a graph showing the v characteristic curve. It is a spectrum diagram showing the analysis results of the hard carbon film used for the insulating layer of the MIM element of the invention by IR absorption method and Raman spectroscopy. FIG. 8 is a diagram showing the surface roughness of the polyarylate film used in the examples. 1.1'...Insulating substrate 2'...Hard carbon film 2a
, 2b... Inorganic substance 3... Liquid crystal 4... Pixel electrode 4'... Common electrode 5... Active element (MIM element) 6... Second conductor (pass line) (upper electrode) 7... First
Conductor (lower electrode) 8... Alignment film 9... Gap material patent applicant Ricoh Co., Ltd. -- Nigo -- Representative patent attorney Tomo Hide Matsu - :--Ichingo, ゛7 Gohiro/ Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 ((1) (b) Figure 5 0m-1 (Wataru) Figure 6 Figure 7 Raman spectrum (7&1

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、プラスチックフィルム基板の表面凸部を覆うにたる
厚みで該プラスチックフィルム基板上に無機材料層を形
成してなることを特徴とするプラスチックフィルムを基
板とした薄膜積層デバイス。 2、前記薄膜積層デバイスが硬質炭素膜を絶縁層とした
MIM型素子である請求項1記載のプラスチックフィル
ムを基板とした薄膜積層デバイス。 3、前記無機材料層がSiO_2および/またはSi_
3N_4で構成されている請求項1または2記載のプラ
スチックフィルムを基板とした薄膜積層デバイス。
[Scope of Claims] 1. A thin film laminated device using a plastic film as a substrate, characterized in that an inorganic material layer is formed on the plastic film substrate with a thickness sufficient to cover the convex portions on the surface of the plastic film substrate. 2. The thin film laminated device using a plastic film as a substrate according to claim 1, wherein the thin film laminated device is an MIM type element having a hard carbon film as an insulating layer. 3. The inorganic material layer is SiO_2 and/or Si_
A thin film laminated device using the plastic film according to claim 1 or 2 as a substrate, which is composed of 3N_4.
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