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JPH04249366A - Thin film laminated device with substrate - Google Patents

Thin film laminated device with substrate

Info

Publication number
JPH04249366A
JPH04249366A JP3035538A JP3553891A JPH04249366A JP H04249366 A JPH04249366 A JP H04249366A JP 3035538 A JP3035538 A JP 3035538A JP 3553891 A JP3553891 A JP 3553891A JP H04249366 A JPH04249366 A JP H04249366A
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JP
Japan
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film
substrate
plastic
hard carbon
thin film
Prior art date
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Granted
Application number
JP3035538A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2989285B2 (en
Inventor
Katsuyuki Yamada
勝幸 山田
Hitoshi Kondo
均 近藤
Hidekazu Ota
英一 太田
Masayoshi Takahashi
高橋 正悦
Yuji Kimura
裕治 木村
Kenji Kameyama
健司 亀山
Makoto Tanabe
誠 田辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP3553891A priority Critical patent/JP2989285B2/en
Publication of JPH04249366A publication Critical patent/JPH04249366A/en
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Publication of JP2989285B2 publication Critical patent/JP2989285B2/en
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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To eliminate shift in pattern formation due to elastic anisotropy of a plastic in the case where the plastic is used as a substrate of a thin film laminated layer device. CONSTITUTION:Conventionally, a crystalline plastic which is extended and processed as a plastic substrate is used. However, since this is a cause for generating a shift in pattern formation, an amorphous plastic is adopted as a substrate.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【技術分野】本発明は、薄膜積層デバイスに関し、詳し
くはOA機器用やTV用等のフラットパネルディスプレ
イなどに好適に使用しうるスイッチング素子に関する。
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 office automation equipment, TVs, and the like.

【0002】0002

【従来技術】OA機器端末機や液晶TVは大面積液晶パ
ネルの使用の要望が強く、そのため、アクティブ・マト
リックス方式では各画素ごとにスイッチを設け、電圧を
保持するように工夫されている。また、近年液晶パネル
の軽量化、低コスト化が盛んに行なわれており、スイッ
チング素子の基板にプラスチックを用いることが検討さ
れている。しかし、プラスチック上に、薄膜積層スイッ
チング素子を形成するとプラスチック基板の変形やカー
ルを生じ、膜ハガレ等の問題があった。また、薄膜積層
スイッチング素子を作製する際、酸、アルカリ、水等の
溶液中にプラスチックを浸漬するフォトリソグラフィー
の工程があり、プラスチック内に酸、アルカリ、水等が
残存し、素子劣化の原因となった。薄膜積層デバイスを
微細パターン化する場合、基板の伸縮によってパターン
ずれを生じ、大面積を一括露光することが困難であった
。また、基板伸縮の異方性は、パターン形成をさらに困
難なものとした。プラスチックフィルム基板を用いた液
晶表示装置の作製において、配向処理の際、プラスチッ
ク特有の配向方法を行なう必要があった。しかしSiO
2層をプラスチックフィルムの片面に形成することによ
って、ガラス基板と同様の方法で配向処理ができるよう
にしたことが特公平1−47769号公報に開示されて
いる。
2. Description of the Related Art There is a strong demand for the use of large-area liquid crystal panels in office automation equipment terminals and liquid crystal TVs, and for this reason, in the active matrix system, a switch is provided for each pixel to maintain the voltage. 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. However, when a thin film laminated switching element is formed on plastic, there are problems such as deformation and curling of the plastic substrate, and film peeling. Additionally, when manufacturing thin film laminated switching elements, there is a photolithography process in which plastic is immersed in a solution of acid, alkali, water, etc., and acid, alkali, water, etc. remain in the plastic, which can cause element deterioration. became. When finely patterning a thin film stacked device, expansion and contraction of the substrate causes pattern shift, making it difficult to expose a large area at once. Furthermore, the anisotropy of substrate expansion and contraction made pattern formation even more difficult. In manufacturing a liquid crystal display device using a plastic film substrate, it is necessary to use an alignment method unique to plastics during alignment treatment. However, SiO
Japanese Patent Publication No. 1-47769 discloses that by forming two layers on one side of a plastic film, alignment treatment can be performed in the same manner as for glass substrates.

【0003】0003

【目的】本発明は前記従来の課題を解決し、軽量、低コ
スト、膜ハガレ、カール等がなく、信頼性の良好な薄膜
積層デバイスを提供することを目的としている。
[Object] The object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and provide a thin film laminated device that is lightweight, low cost, free of film peeling, curling, etc., and has good reliability.

【0004】0004

【構成】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、水による膨潤などである
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。さらに、薄膜積層デバイスを上記基板上
で微細加工する場合、プラスチック基板の伸縮異方性が
問題となった。その原因は、プラスチック基板の構造異
方性であることを知見し、無機物質からなる薄膜を両面
に形成した非晶性プラスチック基板を用いることが効果
的であることを見出し、本発明を完成するに至った。す
なわち、本発明は、基板と該基板上に形成された薄膜積
層デバイスにおいて、基板がその両面に無機物質からな
る薄膜を形成した非晶性プラスチックスであることを特
徴とする基板付薄膜積層デバイスに関する。また、上記
薄膜積層デバイスの非晶性プラスチック基板の透過率は
波長400〜850nmにおいて80%以上であること
が好ましい。プラスチック基板への無機物質薄膜の形成
はその上に作製する薄膜積層デバイスのはがれなどの問
題解決のため重要である。プラスチック基板(フィルム
)の片面のみに前記薄膜を形成したのでは無機物質薄膜
の内部応力に応じたカールが発生し、ハンドリングなど
の問題を生じる。これを回避するためプラスチック基板
(フィルム)の両面に無機物質薄膜を形成することが大
切である。本発明の薄膜積層デバイスを液晶表示駆動素
子に用いる場合、表示コントラストを確保するため、プ
ラスチック基板の透過率が波長400〜850nmにお
いて80%以上有することが好ましい。本発明の薄膜積
層デバイスを作製するためには、まずポリアリレート、
ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリサ
ルフォンなどの非晶性プラスチックあるいはプラスチッ
クフィルム両面にSiOx(1≦x≦2)、Si:O:
N、Si:O:H、Si:N:H、Si:O:N:H、
Si3N4、TiO2、ZnS、ZnO、Al2O3、
AlN、MgO、GeO、ZrO2、Nb2O5、Si
C、Ta2O5などの無機物質をスパッタ法、蒸着法、
プラズマCVD法等により300〜10000Åの厚さ
で形成する。無機物質は、結晶質でも非晶質でもよいが
非晶質の方が伸縮異方性がなく、また結晶粒界からの水
分の侵入などがないので好ましい。これら無機物質を非
晶質にするためには基板温度を200℃以下、好ましく
は150℃以下にし、スパッタ法あるいはプラズマCV
D法で作製することが好ましい。形成される薄膜は、必
ずしも両面の無機物質が同一である必要はなく、また膜
厚も同一である必要はない。特に好ましい無機物質とし
てはSiO2、Si3N4、Si:N:O、Si:O:
H、Si:N:H、Si:O:N:H、AlNなどがあ
る。 プラスチックの厚さは、50μm〜2mmのものを使用
するが、500μm以下、特に300μm以下が好まし
い。プラスチックのガラス転移点は150℃以上、特に
好ましくは180℃以上が好ましい。さらに、無機物質
で両面コートされたプラスチックの上に、薄膜積層デバ
イスを形成する。薄膜積層デバイスとしては、金属−絶
縁体−金属層構成のMIM型素子、特開昭61−275
811号公報でいうところのMSI素子(Metal−
Semi−Insulator)、半導体−絶縁体−半
導体層構成のSIS素子、特開昭64−7577号公報
に記載の金属−絶縁体−金属−絶縁体−金属のMIMI
M素子などがある。なかでも、絶縁体に硬質炭素膜を用
いたMIM型素子が有利である。硬質炭素膜を絶縁層に
用いた場合プラスチック基板(フィルム)は大きくカー
ルするので基板両面に無機物質膜を形成し基板の剛性を
大きくすることにより対応する。
[Structure] In order to achieve the above object, the present inventors
As a result of repeated research and consideration of fabricating switching elements on lightweight, inexpensive plastic, it became clear that curling is the biggest problem when using plastic film due to the deformation of the plastic substrate during the element fabrication process. . It was discovered that the causes of plastic deformation and plastic film curling are the internal stress of laminated thin films, thermal expansion and contraction of plastic, and swelling due to acids, alkalis, and water, and developed plastics with thin films made of inorganic substances formed on both sides. It has become clear that using a substrate is effective. Furthermore, when thin film laminated devices are microfabricated on the above-mentioned substrates, the stretching anisotropy of the plastic substrates has become a problem. They discovered that the cause of this was the structural anisotropy of the plastic substrate, and found that it was effective to use an amorphous plastic substrate with a thin film made of an inorganic substance formed on both sides, and completed the present invention. reached. That is, the present invention provides a thin film laminated device with a substrate and a thin film laminated device formed on the substrate, wherein the substrate is an amorphous plastic with thin films made of an inorganic substance formed on both surfaces thereof. Regarding. Further, the transmittance of the amorphous plastic substrate of the thin film laminated device is preferably 80% or more at a wavelength of 400 to 850 nm. Formation of inorganic thin films on plastic substrates is important for solving problems such as peeling of thin film laminated devices fabricated thereon. If the thin film is formed only on one side of the plastic substrate (film), curling will occur depending on the internal stress of the inorganic thin film, resulting in problems such as handling. In order to avoid this, it is important to form inorganic thin films on both sides of the plastic substrate (film). When the thin film laminated device of the present invention is used in a liquid crystal display driving element, in order to ensure display contrast, it is preferable that the plastic substrate has a transmittance of 80% or more in the wavelength range of 400 to 850 nm. In order to produce the thin film laminated device of the present invention, first, polyarylate,
SiOx (1≦x≦2), Si:O: on both sides of amorphous plastic or plastic film such as polyethersulfone, polyetherimide, polysulfone, etc.
N, Si:O:H, Si:N:H, Si:O:N:H,
Si3N4, TiO2, ZnS, ZnO, Al2O3,
AlN, MgO, GeO, ZrO2, Nb2O5, Si
Inorganic substances such as C and Ta2O5 are deposited by sputtering, vapor deposition,
It is formed to a thickness of 300 to 10,000 Å by a plasma CVD method or the like. The inorganic substance may be crystalline or amorphous, but amorphous is preferable because it has no stretching anisotropy and does not allow moisture to enter through grain boundaries. In order to make these inorganic substances amorphous, the substrate temperature is set to 200°C or lower, preferably 150°C or lower, and sputtering or plasma CV
It is preferable to produce by method D. The formed thin film does not necessarily need to have the same inorganic substance on both sides, nor does it need to have the same film thickness. Particularly preferred inorganic substances include SiO2, Si3N4, Si:N:O, Si:O:
Examples include H, Si:N:H, Si:O:N:H, and AlN. The thickness of the plastic used is 50 μm to 2 mm, but preferably 500 μm or less, particularly 300 μm or less. The glass transition point of the plastic is preferably 150°C or higher, particularly preferably 180°C or higher. Furthermore, a thin film laminated device is formed on the plastic coated on both sides with an inorganic material. As a thin film laminated device, an MIM type element with a metal-insulator-metal layer structure, JP-A-61-275
MSI element (Metal-
Semi-Insulator), SIS element with semiconductor-insulator-semiconductor layer structure, MIMI of metal-insulator-metal-insulator-metal described in JP-A-64-7577
There are M elements, etc. Among these, an MIM type element using a hard carbon film as an insulator is advantageous. When a hard carbon film is used as an insulating layer, the plastic substrate (film) will curl significantly, so this can be countered by forming an inorganic film on both sides of the substrate to increase the rigidity of the substrate.

【0005】次に前記素子の製法について図1〜3を参
照して詳細に説明する。まず、前記の無機物質を両面に
コート(2a,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、所定のパターンにパターニングし、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、ウエット又はドライエッチングにより
所定のパターニングして下部電極となる第1導体7とし
、その上にプラズマCVD法、イオンビーム法等により
硬質炭素膜2を被覆後、ドライエッチング、ウエットエ
ッチング又はレジストを用いるリフトオフ法により所定
のパターンにパターニングして絶縁膜とし、次にその上
に蒸着、スパッタリング等の方法によりバスライン用導
体薄膜を被覆し、所定のパターンにパターニングしてバ
スラインとなる第2導体6を形成し、最後に下部電極の
不必要部分を除去し、透明電極パターンを露出させ、画
素電極4とする。この場合、MIM素子の構成はこれに
限られるものではなく、MIM素子の作製後、最上層に
透明電極を設けたもの、透明電極が上部又は下部電極を
兼ねた構成のもの、下部電極の側面にMIM素子を形成
したもの等、種々の変形が可能である。ここで下部電極
、上部電極及び透明電極の厚さは通常、夫々数百〜数千
Å、数百〜数千Å、数百〜数千Åの範囲である。硬質炭
素膜の厚さは、100〜8000Å、望ましくは200
〜6000Å、さらに望ましくは300〜4000Åの
範囲である。又プラスチック基板の場合、いままでその
耐熱性から能動素子を用いたアクティブマトリックス装
置の作製が非常に困難であった。しかし硬質炭素膜は室
温程度の基板温度で良質な膜の作製が可能であり、プラ
スチック基板においても作製が可能であり、非常に有効
な画質向上手段である。
Next, a method for manufacturing the above-mentioned element will be explained in detail with reference to FIGS. 1 to 3. First, a transparent electrode material for a pixel electrode is deposited by a method such as vapor deposition or sputtering on a plastic substrate 1 whose both sides are coated with the above-mentioned inorganic substance (2a, 2b), and patterned into a predetermined pattern.
Next, a conductor thin film for the lower electrode is formed by a method such as vapor deposition or sputtering, and a predetermined pattern is formed by wet or dry etching to form the first conductor 7 that will become the lower electrode. After coating the hard carbon film 2 using methods such as dry etching, wet etching, or a lift-off method using a resist, it is patterned into a predetermined pattern to form an insulating film, and then a conductive thin film for a bus line is formed on the insulating film by a method such as vapor deposition or sputtering. is coated and patterned into a predetermined pattern to form a second conductor 6 that will become a bus line.Finally, an unnecessary portion of the lower electrode is removed to expose a transparent electrode pattern to form a 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. Here, the thickness of the lower electrode, the upper electrode, and the transparent electrode is usually in the range of several hundred to several thousand Å, several hundred to several thousand Å, and several hundred to several thousand Å, respectively. The thickness of the hard carbon film is 100 to 8000 Å, preferably 200 Å.
~6000 Å, more preferably 300 to 4000 Å. Furthermore, 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.

【0006】次に本発明で使用されるMIM素子の材料
について更に詳しく説明する。下部電極となる第1導体
1の材料としては、Al,Ta,Cr,W,Mo,Pt
,Ni,Ti,Cu,Au,W,ITO,ZnO:Al
,In2O3,SnO2等種々の導電体が使用される。
Next, the material of the MIM element used in the present invention will be explained in more detail. The material of the first conductor 1 serving as the lower electrode includes Al, Ta, Cr, W, Mo, and Pt.
, Ni, Ti, Cu, Au, W, ITO, ZnO:Al
, In2O3, SnO2, etc. are used.

【0007】次にバスラインとなる第2導体3の材料と
しては、Al,Cr,Ni,Mo,Pt,Ag,Ti,
Cu,Au,W,Ta,ITO,ZnO:Al,In2
O3,SnO2等種々の導電体が使用されるが、I−V
特性の安定性及び信頼性が特に優れている点からNi,
Pt,Agが好ましい。絶縁膜として硬質炭素膜2を用
いたMIM素子は電極の種類を変えても対称性が変化せ
ず、またlnI∝√vの関係からプールフレンケル型の
伝導をしていることが判る。またこの事からこの種のM
IM素子の場合、上部電極と下部電極との組合せをどの
ようにしてもよいことが判る。しかし硬質炭素膜と電極
との密着力や界面状態により素子特性(I−V特性)の
劣化及び変化が生じる。これらを考慮すると、Ni,P
t,Agが良いことがわかった。本発明のMIM素子の
電流−電圧特性は図2のように示され、近似的には以下
に示すような伝導式で表わされる。
Next, the materials for the second conductor 3 that will become the bus line include Al, Cr, Ni, Mo, Pt, Ag, Ti,
Cu, Au, W, Ta, ITO, ZnO:Al, In2
Various conductors such as O3 and SnO2 are used, but I-V
Ni, because of its particularly excellent stability and reliability of properties,
Pt and Ag are preferred. In the MIM element using the hard carbon film 2 as an insulating film, the symmetry does not change even if the type of electrode is changed, and it can be seen from the relationship lnI∝√v that Poole-Frenkel type conduction is performed. Also, from this fact, this kind of M
It can be seen that in the case of an IM element, the upper electrode and lower electrode may be combined in any manner. However, the device characteristics (IV characteristics) deteriorate and change depending on the adhesion between the hard carbon film and the electrode and the state of the interface. Considering these, Ni, P
It was found that t,Ag is good. The current-voltage characteristics of the MIM element of the present invention are shown in FIG. 2, and approximately expressed by the conduction equation shown below.

【0008】[0008]

【数1】[Math 1]

【0009】I:電流  V:印加電圧  κ:導電係
数  β:プールフレンケル係数 n:キャリヤ密度  μ:キャリヤモビリティ  q:
電子の電荷量 Φ:トラップ深さ  ρ:比抵抗  d:硬質炭素の膜
厚(Å) k:ボルツマン定数  T:雰囲気温度  ε1:硬質
炭素の誘電率 ε2:真空誘電率
I: Current V: Applied voltage κ: Conductivity coefficient β: Poole-Frenkel coefficient n: Carrier density μ: Carrier mobility q:
Electron charge Φ: Trap depth ρ: Specific resistance d: Film thickness of hard carbon (Å) k: Boltzmann constant T: Ambient temperature ε1: Dielectric constant of hard carbon ε2: Vacuum dielectric constant

【0010】本発明における硬質炭素膜について詳しく
説明する。硬質炭素膜を形成するためには有機化合物ガ
ス、特に炭化水素ガスが用いられる。これら原料におけ
る相状態は常温常圧において必ずしも気相である必要は
なく、加熱或は減圧等により溶融、蒸発、昇華等を経て
気化し得るものであれば、液相でも固相でも使用可能で
ある。原料ガスとしての炭化水素ガスについては、例え
ばCH4,C2H6,C3H8,C4H10等のパラフ
ィン系炭化水素、C2H4等のアセチレン系炭化水素、
オレフィン系炭化水素、ジオレフィン系炭化水素、さら
には芳香族炭化水素などすベての炭化水素を少なくとも
含むガスが使用可能である。さらに、炭化水素以外でも
、例えば、アルコール類、ケトン類、エーテル類、エス
テル類、CO,CO2等、少なくとも炭素元素を含む化
合物であれば使用可能である。本発明における原料ガス
からの硬質炭素膜の形成方法としては、成膜活性種が、
直流、低周波、高周波、或いはマイクロ波等を用いたプ
ラズマ法により生成されるプラズマ状態を経て形成され
る方法が好ましいが、より大面積化、均一性向上、低温
成膜の目的で、低圧下で堆積を行なうため、磁界効果を
利用する方法がさらに好ましい。また高温における熱分
解によっても活性種を形成できる。その他にも、イオン
化蒸着法、或いはイオンビーム蒸着法等により生成され
るイオン状態を経て形成されてもよいし、真空蒸着法、
或いはスパッタリング法等により生成される中性粒子か
ら形成されてもよいし、さらには、これらの組み合せに
より形成されてもよい。こうして作製される硬質炭素膜
の堆積条件の一例はプラズマCVD法の場合、次の通り
である。 RF出力:0.1〜50W/cm2     圧    力:1/103〜10Torr堆積
温度:室温〜350℃ このプラズマ状態により原料ガスがラジカルとイオンと
に分解され反応することによって、基板上に炭素原子C
と水素原子Hとからなるアモルファス(非晶質)及び微
結晶質(結晶の大きさは数10Å〜数μm)の少くとも
一方を含む硬質炭素膜が堆積する。また、硬質炭素膜の
諸特性を表1に示す。
The hard carbon film in the present invention will be explained in detail. An organic compound gas, especially a hydrocarbon gas, is used to form a hard carbon film. The phase state of these raw materials does not necessarily 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. Regarding the hydrocarbon gas as the raw material gas, for example, paraffinic hydrocarbons such as CH4, C2H6, C3H8, C4H10, acetylenic hydrocarbons such as C2H4,
Gases containing at least all hydrocarbons such as olefinic hydrocarbons, diolefinic hydrocarbons, and even aromatic 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. In the method of forming a hard carbon film from a raw material gas in the present invention, the film-forming active species is
It is preferable to use a plasma state generated by a plasma method using direct current, low frequency, high frequency, microwave, etc., but for the purpose of increasing the area, improving uniformity, and 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. In addition, it may be formed through an ion state generated by an ionization vapor deposition method, an ion beam vapor deposition method, etc., or a vacuum vapor deposition method,
Alternatively, it may be formed from neutral particles produced by a sputtering method or the like, or may be formed from a combination of these. An example of the deposition conditions for the hard carbon film produced in this manner is as follows in the case of the plasma CVD method. RF output: 0.1 to 50 W/cm2 Pressure: 1/103 to 10 Torr Deposition temperature: Room temperature to 350°C Due to this plasma state, the raw material gas is decomposed into radicals and ions and reacts, thereby forming carbon atoms C on the substrate.
A hard carbon film containing at least one of amorphous (amorphous) and microcrystalline (crystal size is several tens of angstroms to several μm) is deposited. Further, Table 1 shows various properties of the hard carbon film.

【0011】[0011]

【表1】[Table 1]

【0012】注)測定法; 比抵抗(ρ)    :コプレナー型セルによるI−V
特性より求める。 光学的バンドギャップ(Egopt):分光特性から吸
収係数(α)を求め、数2式の関係より決定。
Note) Measurement method; Specific resistance (ρ): I-V using a coplanar cell
Determined from characteristics. Optical bandgap (Egopt): Obtain the absorption coefficient (α) from the spectral characteristics and determine from the relationship shown in Equation 2.

【数2】 膜中水素量〔C(H)〕:赤外吸収スペクトルから29
00/cm近のピークを積分し、吸収断面積Aを掛けて
求める。すなわち、〔C(H)〕=A・∫α(v)/V
・dv SP3/SP2比:赤外吸収スペクトルを、SP3,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。 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。 欠陥密度            :ESRによる。
[Equation 2] Amount of hydrogen in the film [C(H)]: 29 from the infrared absorption spectrum
It is determined by integrating the peak near 00/cm and multiplying it by the absorption cross section A. That is, [C(H)]=A・∫α(v)/V
・dv SP3/SP2 ratio: The infrared absorption spectrum is
It is decomposed into Gaussian functions respectively attributed to P2, and determined from the area ratio thereof. Vickers hardness (H): Based on micro Vickers meter. Refractive index (n): By ellipsometer. Defect density: Based on ESR.

【0013】こうして形成される硬質炭素膜はラマン分
光法及びIR吸収法による分析の結果、夫々、図5,6
及び7に示すように炭素原子がSP3の混成軌道とSP
2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結合の比
率は、IRスペクトルをピーク分離することで概ね推定
できる。IRスペクトルには、2800〜3150/c
mに多くのモードのスペクトルが重なって測定されるが
、夫々の波数に対応するピークの帰属は明らかになって
おり、図5の如くガウス分布によってピーク分離を行な
い、夫々のピーク面積を算出し、その比率を求めればS
P3/SP2を知ることができる。また、X線及び電子
回折分析によればアモルファス状態(a−C:H)、及
び/又は約50Å〜数μm程度の微結晶粒を含むアモル
ファス状態にあることが判っている。一般に量産に適し
ているプラズマ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、硬度が増加する傾向に
ある。更に、低圧力ではプラズマ密度が減少するため、
磁場閉じ込め効果を利用する方法は比抵抗の増加には特
に効果的である。さらに、この方法は常温〜150℃程
度の比較的低い温度条件でも同様に良質の硬質炭素膜を
形成できるという特徴を有しているため、MIM素子製
造プロセスの低温化には最適である。従って、使用する
基板材料の選択自由度が広がり、基板温度をコントロー
ルし易いために大面積に均一な膜が得られるという特徴
をもっている。また硬質炭素膜の構造、物性は表1に示
したように、広範囲に制御可能であるため、デバイス特
性を自由に設計できる利点もある。さらには膜の比誘電
率も2〜6と従来のMIM素子に使用されていたTa2
O5,Al2O3,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(駆動条件の関係からLCDとMIM素子の
容量比はC(LCD)/C(MIM)=10:1程度必
要である)。また、素子急峻性β∝1/√ε・√dであ
るため、比誘電率εが小さければ急峻性は大きくなり、
オン電流Ionとオフ電流Ioffとの比が大きくとれ
るようになる。このためより低デューティ比でのLCD
駆動が可能となり、高密度のLCDが実現できる。さら
に膜の硬度が高いため、液晶材料封入時のラビング工程
による損傷が少なくこの点からも歩留りが向上する。以
上の点を顧みるに、硬質炭素膜を使用することで、低コ
スト、階調性(カラー化)、高密度LCDが実現できる
The hard carbon film thus formed was analyzed by Raman spectroscopy and IR absorption, and the results are shown in FIGS. 5 and 6, respectively.
and 7, the carbon atom has a hybrid orbital of SP3 and SP
It has become clear that there are interatomic bonds that form a hybrid orbital of 2. The ratio of SP3 bonds to SP2 bonds can be approximately estimated by peak-separating the IR spectrum. IR spectrum includes 2800-3150/c
Although the spectra of many modes overlap in the measurement, the attribution of the peak corresponding to each wave number is clear, and the peak area is calculated by separating the peaks using a Gaussian distribution as shown in Figure 5. , if you find the ratio, S
You can know P3/SP2. Moreover, according to X-ray and electron diffraction analysis, it has been found that it is in an amorphous state (a-C:H) and/or an amorphous state containing microcrystalline grains of about 50 Å to several μm. In the case of the plasma CVD method, which is generally suitable for mass production, the lower the RF output, the higher the specific resistance and hardness of the film, and the lower the pressure, the longer the life of active species, so lowering the substrate temperature and increasing the The area can be made uniform, and the specific resistance and hardness tend to increase. Furthermore, since the plasma density decreases at low pressures,
A method using the magnetic field confinement effect is particularly effective in increasing resistivity. Furthermore, this method has the characteristic that it can form a hard carbon film of good quality even under relatively low temperature conditions of about room temperature to 150° C., so it is optimal 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 the substrate temperature can be easily controlled, so that a uniform film can be obtained over a large area. Furthermore, as shown in Table 1, the structure and physical properties of the hard carbon film can be controlled over a wide range, so there is an advantage that device characteristics can be designed freely. Furthermore, the dielectric constant of the film is 2 to 6, which is Ta2, which is used in conventional MIM devices.
Since it is smaller than O5, Al2O3, and SiNx, when making an element with the same capacitance, the element size only needs to be larger, so microfabrication is not required and the yield is improved (due to the driving conditions, LCD The capacitance ratio of C(LCD)/C(MIM) = approximately 10:1 is required between C(LCD) and MIM element. Also, since the element steepness β∝1/√ε・√d, the smaller the dielectric constant ε, the greater the steepness.
The ratio between the on-current Ion and the off-current Ioff can be increased. Therefore, LCD with lower duty ratio
This makes it possible to drive a high-density LCD. Furthermore, since the film has high hardness, there is less damage caused by the rubbing process during encapsulation of the liquid crystal material, which also improves the yield. Considering the above points, by using a hard carbon film, a low-cost, gradation (color), and high-density LCD can be realized.

【0014】さらにこの硬質炭素膜が炭素原子及び水素
原子の他に、周期律表第III族元素、同第IV族元素
、同第V族元素、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属
元素、窒素原子、酸素元素、カルコゲン系元素又はハロ
ゲン原子を構成元素として含んでもよい。構成元素の1
つとして周期律表第III族元素、同じく第V族元素、
アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、窒素原子又
は酸素原子を導入したものは硬質炭素膜の膜厚をノンド
ープのものに比べて約2〜3倍に厚くすることができ、
またこれにより素子作製時のピンホールの発生を防止す
ると共に、素子の機械的強度を飛躍的に向上することが
できる。更に窒素原子又は酸素原子の場合は以下に述べ
るような周期律表第IV族元素等の場合と同様な効果が
ある。同様に周期律表第IV族元素、カルコゲン系元素
又はハロゲン元素を導入したものは硬質炭素膜の安定性
が飛躍的に向上すると共に、膜の硬度も改善されること
も相まって高信頼性の素子が作製できる。これらの効果
が得られるのは第IV族元素及びカルコゲン系元素の場
合は硬質炭素膜中に存在する活性な2重結合を減少させ
るからであり、またハロゲン元素の場合は、1)水素に
対する引抜き反応により原料ガスの分解を促進して膜中
のダングリングボンドを減少させ、2)成膜過程でハロ
ゲン元素XがC−H結合中の水素を引抜いてこれと置換
し、C−X結合として膜中に入り、結合エネルギーが増
大する(C−H間及びC−X間の結合エネルギーはC−
X間の方が大きい)からである。これらの元素を膜の構
成元素とするためには、原料ガスとしては炭化水素ガス
及び水素の他に、ドーパントとして膜中に周期律表第I
II族元素、同第IV族元素、同第V族元素、アルカリ
金属元素、アルカリ土類金属元素、窒素原子、酸素原子
、カルコゲン系元素又はハロゲン元素を含有させるため
に、これらの元素又は原子を含む化合物(又は分子)(
以下、これらを「他の化合物」ということもある)のガ
スが用いられる。
Furthermore, this hard carbon film contains, in addition to carbon atoms and hydrogen atoms, Group III elements, Group IV elements, Group V elements of the periodic table, alkali metal elements, alkaline earth metal elements, and nitrogen atoms. , an oxygen element, a chalcogen-based element, or a halogen atom may be included as a constituent element. 1 of the constituent elements
Group III elements of the periodic table, as well as group V elements,
Those into which alkali metal elements, alkaline earth metal elements, nitrogen atoms, or oxygen atoms are introduced can make the hard carbon film about 2 to 3 times thicker than non-doped ones.
Moreover, this can prevent the occurrence of pinholes during device fabrication and dramatically improve 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 a group IV element of the periodic table as described below can be obtained. Similarly, devices incorporating Group IV elements of the periodic table, chalcogen elements, or halogen elements dramatically improve the stability of the hard carbon film and improve the hardness of the film, resulting in highly reliable elements. can be made. These effects can be obtained because Group IV elements and chalcogen elements reduce the active double bonds present in the hard carbon film, and in the case of halogen elements, 1) abstraction for hydrogen The reaction promotes the decomposition of the raw material gas and reduces dangling bonds in the film, and 2) during the film formation process, the halogen element X pulls out hydrogen in the C-H bond and replaces it, forming a C-X bond. enters the film, and the bond energy increases (the bond energy between C-H and C-X is
This is because the distance between X is larger. In order to use these elements as constituent elements of the film, in addition to hydrocarbon gas and hydrogen as raw material gases, it is necessary to add elements from periodic table I as dopants to the film.
In order to contain a group II element, a group IV element, a group V element, an alkali metal element, an alkaline earth metal element, a nitrogen atom, an oxygen atom, a chalcogen element, or a halogen element, these elements or atoms are added. Compounds (or molecules) containing (
Hereinafter, these gases may also be referred to as "other compounds").

【0015】ここで周期律表第III族元素を含む化合
物としては、例えばB(OC2H5)3,B2H6,B
Cl3,BBr3,BF3,Al(O−i−C3H7)
3,(CH3)3Al,(C2H5)3Al,(i−C
4H9)3Al,AlCl3,Ga(O−i−C3H7
)3,(CH3)3Ga,(C2H5)3Ga,GaC
l3,GaBr3,(O−i−C3H7)3In,(C
2H5)3In等がある。周期律表第IV族元素を含む
化合物としては、例えばSi2H6,(C2H5)3S
iH,SiF4,SiH3Cl,SiCl4,Si(O
CH3)4,Si(OC2H5)4,Si(OC3H7
)4,GeCl4,GeH4,Ge(OC2H5)4,
Ge(C2H5)4,(CH3)4Sn,(C2H5)
4Sn,SnCl4等がある。周期律表第V族元素を含
む化合物としては、例えばPH3,PF3,PF5,P
Cl2F3,PCl3,PCl2F,PBr3,PO(
OCH3)3,P(C2H5)3,POCl3,AsH
3,AsCl3,AsBr3,AsF3,AsF5,A
sCl3,SbH3,SbF3,SbCl3,Sb(O
C2H5)3等がある。アルカリ金属原子を含む化合物
としては、例えばLiO−i−C3H7,NaO−i−
C3H7,KO−i−C3H7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(OC2H
5)3,Mg(OC2H5)2,(C2H5)2Mg等
がある。窒素原子を含む化合物としては、例えば窒素ガ
ス、アンモニア等の無機化合物、アミノ基、シアノ基等
の官能基を有する有機化合物及び窒素を含む複素環等が
ある。酸素原子を含む化合物としては、例えば酸素ガス
、オゾン、水(水蒸気)、過酸化水素、一酸化炭素、二
酸化炭素、亜酸化炭素、一酸化窒素、二酸化窒素、三酸
化二窒素、五酸化二窒素、三酸化窒素等の無機化合物、
水酸基、アルデヒド基、アシル基、ケトン基、ニトロ基
、ニトロソ基、スルホン基、エーテル結合、エステル結
合、ペプチド結合、酸素を含む複素環等の官能基或いは
結合を有する有機化合物、更には金属アルコキシド等が
挙げられる。カルコゲン系元素を含む化合物としては、
例えばH2S,(CH3)(CH2)4S(CH2)4
CH3,CH2=CHCH2SCH2CH=CH2,C
2H5SC2H5,C2H5SCH3,チオフェン、H
2Se,(C2H5)2Se,H2Teがある。またハ
ロゲン元素を含む化合物としては、例えば弗素、塩素、
臭素、沃素、弗化水素、弗化炭素、弗化塩素、弗化臭素
、弗化沃素、塩化水素、塩化臭素、塩化沃素、臭化水素
、臭化沃素、沃化水素等の無機化合物、ハロゲン化アル
キル、ハロゲン化アリール、ハロゲン化スチレン、ハロ
ゲン化ポリメチレン、ハロホルム等の有機化合物が用い
られる。
Examples of compounds containing Group III elements of the periodic table include B(OC2H5)3, B2H6, B2H6,
Cl3, BBr3, BF3, Al(O-i-C3H7)
3, (CH3)3Al, (C2H5)3Al, (i-C
4H9)3Al,AlCl3,Ga(O-i-C3H7
)3, (CH3)3Ga, (C2H5)3Ga, GaC
l3, GaBr3, (O-i-C3H7)3In, (C
2H5)3In etc. Examples of compounds containing Group IV elements of the periodic table include Si2H6, (C2H5)3S
iH, SiF4, SiH3Cl, SiCl4, Si(O
CH3)4,Si(OC2H5)4,Si(OC3H7
)4, GeCl4, GeH4, Ge(OC2H5)4,
Ge(C2H5)4, (CH3)4Sn, (C2H5)
4Sn, SnCl4, etc. Examples of compounds containing Group V elements of the periodic table include PH3, PF3, PF5, P
Cl2F3, PCl3, PCl2F, PBr3, PO(
OCH3)3, P(C2H5)3, POCl3, AsH
3, AsCl3, AsBr3, AsF3, AsF5, A
sCl3, SbH3, SbF3, SbCl3, Sb(O
C2H5)3 etc. Examples of compounds containing alkali metal atoms include LiO-i-C3H7, NaO-i-
There are C3H7, KO-i-C3H7, etc. Examples of compounds containing alkaline earth metal atoms include Ca(OC2H
5) 3, Mg(OC2H5)2, (C2H5)2Mg, etc. 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. 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 nitrogen trioxide,
Organic compounds having functional groups or bonds such as hydroxyl groups, aldehyde groups, acyl groups, ketone groups, nitro groups, nitroso groups, sulfone groups, ether bonds, ester bonds, peptide bonds, heterocycles containing oxygen, metal alkoxides, etc. can be mentioned. Compounds containing chalcogen elements include:
For example, H2S, (CH3) (CH2)4S(CH2)4
CH3,CH2=CHCH2SCH2CH=CH2,C
2H5SC2H5, C2H5SCH3, thiophene, H
There are 2Se, (C2H5)2Se, and H2Te. Compounds containing halogen elements include, for example, fluorine, chlorine,
Bromine, iodine, hydrogen fluoride, carbon fluoride, chlorine fluoride, bromine fluoride, iodine fluoride, hydrogen chloride, bromine chloride, iodine chloride, hydrogen bromide, iodine bromide, hydrogen iodide, and other inorganic compounds, halogens Organic compounds such as alkyl oxides, aryl halides, styrene halides, polymethylene halides, and haloforms are used.

【0016】液晶駆動MIM素子として好適な硬質炭素
膜は、駆動条件から膜厚が100〜8000Å、比抵抗
が106〜1013Ω・cmの範囲であることが有利で
ある。なお、駆動電圧と耐圧(絶縁破壊電圧)とのマー
ジンを考慮すると膜厚は200Å以上であることが望ま
しく、また、画素部と薄膜二端子素子部の段差(セルギ
ャップ差)に起因する色むらが実用上問題とならないよ
うにするには膜厚は6000Å以下であることが望まし
いことから、硬質炭素膜の膜厚は200〜6000Å、
比抵抗は5×106〜1013Ω・cmであることがよ
り好ましい。硬質炭素膜のピンホールによる素子の欠陥
数は膜厚の減少にともなって増加し、300Å以下では
特に顕著になること(欠陥率は1%を越える)、及び、
膜厚の面内分布の均一性(ひいては素子特性の均一性)
が確保できなくなる(膜厚制御の精度は30Å程度が限
度で、膜厚のバラツキが10%を越える)ことから、膜
厚は300Å以上であることがより望ましい。また、ス
トレスによる硬質炭素膜の剥離が起こりにくくするため
、及び、より低デューティ比(望ましくは1/1000
以下)で駆動するために、膜厚は4000Å以下である
ことがより望ましい。これらを総合して考慮すると、硬
質炭素膜の膜厚は300〜4000Å、比抵抗率は10
7〜1011Ω・cmであることが一層好ましい。
[0016] A hard carbon film suitable as a liquid crystal driving MIM element has a film thickness of 100 to 8000 Å and a specific resistance of 10 6 to 10 13 Ω·cm, depending on the driving conditions. In addition, considering the margin between drive voltage and withstand voltage (dielectric breakdown voltage), it is desirable that the film thickness be 200 Å or more, and color unevenness due to the step difference (cell gap difference) between the pixel part and the thin film two-terminal element part should be avoided. In order to prevent this from becoming a practical problem, it is desirable that the film thickness be 6000 Å or less, so the thickness of the hard carbon film should be 200 to 6000 Å,
More preferably, the specific resistance is 5×10 6 to 10 13 Ω·cm. The number of device defects due to pinholes in a hard carbon film increases as the film thickness decreases, and becomes especially noticeable below 300 Å (defect rate exceeds 1%);
Uniformity of in-plane distribution of film thickness (and therefore uniformity of device characteristics)
(The accuracy of film thickness control is limited to about 30 Å, and the variation in film thickness exceeds 10%). Therefore, it is more desirable that the film thickness is 300 Å or more. In addition, in order to make the hard carbon film less likely to peel off due to stress, and to lower the duty ratio (preferably 1/1000
(below), it is more desirable that the film thickness be 4000 Å or less. Taking these into consideration, the thickness of the hard carbon film is 300 to 4000 Å, and the specific resistivity is 10.
More preferably, it is 7 to 1011 Ω·cm.

【0017】[0017]

【実施例】本発明の実施例を説明するが、本発明はこれ
らに限定されるものではない。 実施例1 図1に示すように、100μ厚の非晶性ポリアリレート
フィルム1の両面にスパッタリング法によって6000
Åの厚さのSiO2層(2a,2b)を形成した。非晶
性ポリアリレートフィルムはガラス転移点215℃、波
長400〜850nmでの透過率90%以上のものを用
いた。前記SiO2の作製条件は、基板温度50℃以下
、成膜速度300Å/minで行った。このSiO2膜
はX線回折、電子線回折により非晶性であることがわか
った。次にSiO2上にITOをスパッタリング法によ
り約1000Å厚に堆積後、パターン化して画素電極を
形成した。次に、MIM素子を次のようにして設けた。 まず、Alを蒸着法により約1000Å厚に堆積後パタ
ーン化して下部電極7を形成し、その上に、絶縁層2と
して、硬質炭素膜をプラズマCVD法により約1000
Å厚に堆積させたのち、ドライエッチングによりパター
ン化した。この時の硬質炭素膜の製膜条件は以下の通り
である。 圧力         :  0.035  Torr
CH4流量    :  10  SCCMRFパワー
   :  0.2  w/cm2  更にこの上にN
iをEB蒸着法により約1000Å厚に堆積後、パター
ン化して上部電極6を形成した。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto. Example 1 As shown in FIG.
A SiO2 layer (2a, 2b) with a thickness of Å was formed. The amorphous polyarylate film used had a glass transition point of 215° C. and a transmittance of 90% or more at a wavelength of 400 to 850 nm. The SiO2 fabrication conditions were a substrate temperature of 50° C. or lower and a film formation rate of 300 Å/min. This SiO2 film was found to be amorphous by X-ray diffraction and electron beam diffraction. Next, ITO was deposited on SiO2 to a thickness of about 1000 Å by sputtering, and then patterned to form a pixel electrode. Next, an MIM element was provided as follows. First, Al was deposited to a thickness of about 1000 Å by vapor deposition and patterned to form a lower electrode 7. On top of this, a hard carbon film was deposited as an insulating layer 2 to a thickness of about 1000 Å by plasma CVD.
After depositing it to a thickness of Å, it was patterned by dry etching. The conditions for forming the hard carbon film at this time are as follows. Pressure: 0.035 Torr
CH4 flow rate: 10 SCCMRF power: 0.2 w/cm2 Furthermore, N on top of this
After depositing i to a thickness of about 1000 Å by EB evaporation, it was patterned to form the upper electrode 6.

【0018】実施例2 図1に示すように、100μ厚の非晶性ポリエーテルサ
ルフォンフィルム1の両面にスパッタリング法によって
5000Å厚のSi3N4層(2a,2b)を形成した
。 非晶性ポリエーテルサルフォンフィルムはガラス転移点
223℃、波長400〜850nmでの透過率84%以
上のものを用いた。次にSiO2上にITOをスパッタ
リング法により約1000Å厚に堆積後、パターン化し
て画素電極を形成した。次に、MIM素子を次のように
して設けた。まず、Alを蒸着法により約1000Å厚
に堆積後、パターン化して下部電極7を形成し、その上
に、絶縁層2として、硬質炭素膜をプラズマCVD法に
より約1000Å厚に堆積させたのち、ドライエッチン
グによりパターン化した。この時の硬質炭素膜の製膜条
件は以下の通りである。 圧力         :  0.035  Torr
CH4流量    :  10  SCCMRFパワー
   :  0.2  w/cm2  更にこの上にN
iをEB蒸着法により約1000Å厚に堆積後、パター
ン化して上部電極6を形成した。実施例1および2で作
製したMIM素子を用いて、液晶表示装置を作製したと
ころ良好な表示特性が得られた。
Example 2 As shown in FIG. 1, 5000 Å thick Si3N4 layers (2a, 2b) were formed on both sides of a 100 μm thick amorphous polyether sulfone film 1 by sputtering. The amorphous polyether sulfone film used had a glass transition point of 223° C. and a transmittance of 84% or more at a wavelength of 400 to 850 nm. Next, ITO was deposited on SiO2 to a thickness of about 1000 Å by sputtering, and then patterned to form a pixel electrode. Next, an MIM element was provided as follows. First, Al was deposited to a thickness of about 1000 Å using a vapor deposition method, and then patterned to form a lower electrode 7. On top of that, a hard carbon film was deposited as an insulating layer 2 to a thickness of about 1000 Å using a plasma CVD method. Patterned by dry etching. The conditions for forming the hard carbon film at this time are as follows. Pressure: 0.035 Torr
CH4 flow rate: 10 SCCMRF power: 0.2 w/cm2 Furthermore, N on top of this
After depositing i to a thickness of about 1000 Å by EB evaporation, it was patterned to form the upper electrode 6. When a liquid crystal display device was manufactured using the MIM elements manufactured in Examples 1 and 2, good display characteristics were obtained.

【0019】比較例1 実施例1および2と同様に、100μ厚の一軸延伸ポリ
エチレンテレクタレートフィルム1両面にスパッタリン
グ法によって6000Å厚のSiO2層(2a,2b)
を作製した。用いた一軸延伸ポリエチレンテレクタレー
トフィルムはX線回折の結果、結晶性が認められた。ま
た、ガラス転移点80℃、波長400〜850nmでの
透過率83°以上であった。次にSiO2上にITOを
スパッタリング法により約1000Å厚に堆積後、パタ
ーン化して、画素電極を形成した。次にMIM素子を設
けるために、まず、Alを蒸着法により約1000Å厚
に堆積後パターン化して下部電極7を形成し、その上に
、絶縁層2として、硬質炭素膜をプラズマCVD法によ
り約1000Å厚に堆積させたのち、ドライエッチング
によりパターン化した。この時の硬質炭素膜の製膜条件
は以下の通りである。 圧力         :  0.035  Torr
CH4流量    :  10  SCCMRFパワー
   :  0.2  w/cm2  更にこの上にN
iをEB蒸着法により約1000Å厚に堆積後、パター
ン化を試みたところ、異方性の大きいパターンずれを生
じた。露光エリアを小さくしてもNiパターンを形成す
ることができなかった。また、延伸方向に対応する膜ハ
ガレや熱によるパターンの変形も観察された。
Comparative Example 1 Similar to Examples 1 and 2, 6000 Å thick SiO2 layers (2a, 2b) were formed on both sides of a 100 μ thick uniaxially stretched polyethylene terectalate film by sputtering.
was created. The uniaxially stretched polyethylene terectalate film used was found to have crystallinity as a result of X-ray diffraction. Further, the glass transition point was 80° C., and the transmittance at a wavelength of 400 to 850 nm was 83° or more. Next, ITO was deposited on SiO2 to a thickness of about 1000 Å by sputtering, and then patterned to form a pixel electrode. Next, in order to provide the MIM element, first, Al was deposited to a thickness of about 1000 Å by vapor deposition and patterned to form the lower electrode 7. On top of this, a hard carbon film was deposited as the insulating layer 2 by plasma CVD to a thickness of about 1000 Å. After depositing to a thickness of 1000 Å, it was patterned by dry etching. The conditions for forming the hard carbon film at this time are as follows. Pressure: 0.035 Torr
CH4 flow rate: 10 SCCMRF power: 0.2 w/cm2 Furthermore, N on top of this
When patterning was attempted after depositing i to a thickness of about 1000 Å by EB evaporation, a pattern shift with large anisotropy occurred. Even if the exposure area was made smaller, it was not possible to form a Ni pattern. Furthermore, peeling of the film in the stretching direction and deformation of the pattern due to heat were also observed.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているから、本発明の薄膜積層デバイスは、基板の変形
、カール、パターンずれがなく、かつ低コスト、軽量化
を達成でき、さらに薄膜積層デバイスを絶縁層に硬質炭
素膜を用いたMIM型素子にすると、硬質炭素膜が、1
)プラズマCVD法等の気相合成法で作製されるため、
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、機械的損傷を受け
難く、また厚膜化によるピンホールの減少も期待できる
、 3)室温付近の低温においても良質な膜を形成できるの
で、基板材質に制約がない、 4)膜厚、膜質の均一性に優れているため、薄膜デバイ
ス用として適している、 5)誘電率が低いので、高度の微細加工技術を必要とせ
ず、従って素子の大面積化に有利であり、さらに誘電率
が低いので素子の急峻性が高くIon/Ioff比がと
れるので、低デューティ比での駆動が可能である、等の
特長を有し、このため特に信頼性の高い液晶表示用スイ
ッチング素子として好適であって、産業上極めて有用で
ある。
[Effects of the Invention] Since the present invention is configured as described above, the thin film laminated device of the present invention is free from substrate deformation, curling, and pattern shift, and can achieve low cost and weight reduction. When a thin film stacked device is made into an MIM type element using a hard carbon film as an insulating layer, the hard carbon film becomes 1
) Because it is produced by a vapor phase synthesis method such as plasma CVD method,
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. 2) Since it is hard and can be made thick, it is less susceptible to mechanical damage, and it is expected that pinholes will be reduced due to thicker film. 3) It is possible to form a high-quality film even at low temperatures near room temperature, so there are no restrictions on the substrate material. 4) It is suitable for thin-film devices because it has excellent uniformity in film thickness and film quality. 5) Since the dielectric constant is low, advanced microfabrication technology is not required, and therefore it is advantageous for increasing the area of the device.Furthermore, the low dielectric constant allows the device to have a high steepness and a high Ion/Ioff ratio, so a low duty ratio can be achieved. Therefore, it is suitable as a particularly reliable switching element for liquid crystal display, and is extremely useful industrially.

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

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

【図2】本発明の薄膜デバイスにより構成されたMIM
素子の要部説明図である。
[Figure 2] MIM configured by the thin film device of the present invention
FIG. 3 is an explanatory diagram of the main parts of the element.

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

【図4】aはMIM素子のI−V特性曲線、bはlnI
−√v特性曲線を示すグラフである。
FIG. 4: a is the IV characteristic curve of the MIM device, b is lnI
It is a graph showing a −√v characteristic curve.

【図5】本発明のMIM素子の絶縁層に使用した硬質炭
素膜の1Rスペクトルによるガウス分布を示す。
FIG. 5 shows a Gaussian distribution according to a 1R spectrum of the hard carbon film used as the insulating layer of the MIM device of the present invention.

【図6】本発明のMIM素子の絶縁層に使用した硬質炭
素膜を、IR吸収法で分光した分析結果を示すスペクト
ル図である。
FIG. 6 is a spectrum diagram showing the results of an IR absorption spectroscopy analysis of the hard carbon film used as the insulating layer of the MIM element of the present invention.

【図7】本発明のMIM素子の絶縁層に使用した硬質炭
素膜を、ラマンスペクトル法で分析した分析結果を示す
スペクトル図である。
FIG. 7 is a spectrum diagram showing the results of a Raman spectroscopy analysis of the hard carbon film used as the insulating layer of the MIM element of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  プラスチック基板 1´  プラスチック基板 2  硬質炭素膜 2a  無機物質 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(バスライン)(上部電極)7  第1
導体(下部電極) 8  配向膜 9  ギャップ材
1 Plastic substrate 1' Plastic substrate 2 Hard carbon film 2a Inorganic substance 2b Inorganic substance 3 Liquid crystal 4 Pixel electrode 4' Common electrode 5 Active element (MIM element) 6 Second conductor (bus line) (upper electrode) 7 First
Conductor (lower electrode) 8 Alignment film 9 Gap material

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  基板と該基板上に形成された薄膜積層
デバイスにおいて、基板がその両面に無機物質からなる
薄膜を形成した非晶性プラスチックスであることを特徴
とする基板付薄膜積層デバイス。
1. A thin film laminated device with a substrate, characterized in that the substrate is an amorphous plastic with thin films made of an inorganic material formed on both surfaces thereof.
【請求項2】  前記プラスチック基板の透過率が、波
長400〜850nmにおいて80%以上である請求項
1に記載の基板付薄膜積層デバイス。
2. The thin film laminated device with a substrate according to claim 1, wherein the plastic substrate has a transmittance of 80% or more in a wavelength range of 400 to 850 nm.
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