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JP2989285B2 - Thin film laminated device with substrate - Google Patents
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JP2989285B2 - Thin film laminated device with substrate - Google Patents

Thin film laminated device with substrate

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JP2989285B2
JP2989285B2 JP3553891A JP3553891A JP2989285B2 JP 2989285 B2 JP2989285 B2 JP 2989285B2 JP 3553891 A JP3553891 A JP 3553891A JP 3553891 A JP3553891 A JP 3553891A JP 2989285 B2 JP2989285 B2 JP 2989285B2
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Description

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

【0001】[0001]

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

【0002】[0002]

【従来技術】OA機器端末機や液晶TVは大面積液晶パ
ネルの使用の要望が強く、そのため、アクティブ・マト
リックス方式では各画素ごとにスイッチを設け、電圧を
保持するように工夫されている。また、近年液晶パネル
の軽量化、低コスト化が盛んに行なわれており、スイッ
チング素子の基板にプラスチックを用いることが検討さ
れている。しかし、プラスチック上に、薄膜積層スイッ
チング素子を形成するとプラスチック基板の変形やカー
ルを生じ、膜ハガレ等の問題があった。また、薄膜積層
スイッチング素子を作製する際、酸、アルカリ、水等の
溶液中にプラスチックを浸漬するフォトリソグラフィー
の工程があり、プラスチック内に酸、アルカリ、水等が
残存し、素子劣化の原因となった。薄膜積層デバイスを
微細パターン化する場合、基板の伸縮によってパターン
ずれを生じ、大面積を一括露光することが困難であっ
た。また、基板伸縮の異方性は、パターン形成をさらに
困難なものとした。プラスチックフィルム基板を用いた
液晶表示装置の作製において、配向処理の際、プラスチ
ック特有の配向方法を行なう必要があった。しかしSi
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 use of large area liquid crystal panels in OA equipment terminals and liquid crystal TVs. For this reason, a switch is provided for each pixel in the active matrix system so that a voltage is maintained. In recent years, liquid crystal panels have been actively reduced in weight and cost, and the use of plastic for the switching element substrate has been studied. However, when a thin film laminated switching element is formed on plastic, the plastic substrate is deformed or curled, and there is a problem such as film peeling. Also, when fabricating a thin-film laminated switching element, there is a photolithography step of immersing the plastic in a solution of acid, alkali, water, etc.Acid, alkali, water, etc. remain in the plastic, causing the element deterioration. became. When a thin film laminated device is formed into a fine pattern, a pattern shift occurs due to expansion and contraction of a substrate, and it has been difficult to expose a large area at a time. Further, the anisotropy of the expansion and contraction of the substrate made pattern formation more difficult. In the production of a liquid crystal display device using a plastic film substrate, it is necessary to perform an alignment method specific to plastic at the time of alignment treatment. But Si
Japanese Patent Publication No. 47776/1992 discloses that an O 2 layer is formed on one side of a plastic film so that orientation treatment can be performed in the same manner as a glass substrate.

【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。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and to provide a thin-film laminated device which is light in weight, low in cost, free of film peeling, curl and the like, 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、無機物質からなる厚さ5000〜100
00Åの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、無機物質からなる厚さ5000〜10000Åの薄
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400〜85
0nm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、Si、TiO、ZnS、ZnO、
Al、AlN、MgO、GeO、ZrO、Nb
、SiCおよびTaよりなる群から選ばれ
た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CVD法で作製するこ
とが好ましい。形成される薄膜は、必ずしも両面の無機
物質が同一である必要はなく、また膜厚も同一である必
要はない。特に好ましい無機物質としてはSiO、S
、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、5
00μm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1
80℃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61−275811号公報
でいうところのMSI素子(Metal−Semi−I
nsulator)、半導体−絶縁体−半導体層構成の
SIS素子、特開昭64−7577号公報に記載の金属
−絶縁体−金属−絶縁体−金属のMIMIM素子などが
ある。なかでも、絶縁体に硬質炭素膜を用いたMIM型
素子が有利である。硬質炭素膜を絶縁層に用いた場合プ
ラスチック基板(フィルム)は大きくカールするので基
板両面に無機物質膜を形成し基板の剛性を大きくするこ
とにより対応する。
To achieve the above object, the present inventors have:
Investigating the fabrication of switching devices on lightweight and inexpensive plastics and conducting repeated studies, it became clear that curling was the biggest problem in the case of plastic film deformation of the plastic substrate in the device fabrication process. . The inventors found that the causes of plastic deformation and plastic film curl were internal stress of the thin film to be laminated, thermal expansion and contraction of the plastic, swelling with acid, alkali, and water, and the like.
It has been found that it is effective to use a plastic substrate having a thin film of 00 ° formed on both sides. further,
When a thin film laminated device is microfabricated on the above substrate, the stretch anisotropy of the plastic substrate has become a problem. The cause was found to be due to the structural anisotropy of the plastic substrate, and it was found that it was effective to use an amorphous plastic substrate having a thin film made of an inorganic substance and having a thickness of 5000 to 10000 ° on both surfaces. Thus, the present invention has been completed. That is, the present invention provides a thin-film laminated device with a substrate, wherein the substrate is an amorphous plastic in which a thin film made of an inorganic substance is formed on both surfaces of the thin-film laminated device formed on the substrate. About. 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. The formation of an inorganic substance thin film on a plastic substrate is important for solving problems such as peeling of a thin film laminated device formed thereon. If the thin film is formed only on one side of the plastic substrate (film), curl occurs in accordance with the internal stress of the inorganic material thin film, causing problems such as handling. In order to avoid this, it is important to form an inorganic thin film on both sides of the plastic substrate (film). When the thin film laminated device of the present invention is used for a liquid crystal display driving element, the transmittance of a plastic substrate is set to a wavelength of 400 to 85 in order to secure display contrast.
It is preferably 80% or more at 0 nm. In order to produce the thin film laminated device of the present invention, first, an amorphous plastic such as polyarylate, polyethersulfone, polyetherimide, or polysulfone or SiOx (1 ≦ x ≦ 2) on both surfaces of a plastic film,
Si: O: N, Si: O: H, Si: N: H, Si:
O: N: H, Si 3 N 4 , TiO 2 , ZnS, ZnO,
Al 2 O 3 , AlN, MgO, GeO, ZrO 2 , Nb
An inorganic material selected from the group consisting of 2 O 5 , SiC and Ta 2 O 5 is formed in a thickness of 300 to 10000 ° by a sputtering method, an evaporation method, 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 there is no intrusion of moisture from the crystal grain boundaries. In order to make these inorganic substances amorphous, the substrate temperature is preferably 200 ° C. or lower, more preferably 150 ° C. or lower, and it is preferable to manufacture them by a sputtering method or a plasma CVD method. The formed thin film does not necessarily need to have the same inorganic substance on both surfaces, and does not need to have the same thickness. Particularly preferred inorganic substances are SiO 2 , S
i 3 N 4 , Si: N: O, Si: O: H, Si: N:
H, Si: O: N: H, AlN and the like. The thickness of the plastic is 50 μm to 2 mm.
It is preferably at most 00 μm, particularly preferably at most 300 μm. The glass transition point of the plastic is 150 ° C. or more, particularly preferably 1
80 ° C. or higher is preferred. Further, a thin film laminated device is formed on a plastic coated on both sides with an inorganic substance. Examples of the thin film laminated device include a MIM element having a metal-insulator-metal layer structure, and an MSI element (Metal-Semi-I) described in JP-A-61-275811.
SIS element having a semiconductor-insulator-semiconductor layer configuration, and a metal-insulator-metal-insulator-metal MIMIM element described in JP-A-64-7577. Among them, an MIM element using a hard carbon film as an insulator is advantageous. When a hard carbon film is used for the insulating layer, the plastic substrate (film) curls greatly. Therefore, it is necessary to form an inorganic material film on both surfaces of the substrate to increase the rigidity of the substrate.

【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
り所定のパターンにパターニングして下部電極となる第
1導体7とし、その上にプラズマCVD法、イオンビー
ム法等により硬質炭素膜2を被覆後、ドライエッチン
グ、ウエットエッチング又はレジストを用いるリフトオ
フ法により所定のパターンにパターニングして絶縁膜と
し、次にその上に蒸着、スパッタリング等の方法により
バスライン用導体薄膜を被覆し、所定のパターンにパタ
ーニングしてバスラインとなる第2導体6を形成し、最
後に下部電極の不必要部分を除去し、透明電極パターン
を露出させ、画素電極4とする。この場合、MIM素子
の構成はこれに限られるものではなく、MIM素子の作
製後、最上層に透明電極を設けたもの、透明電極が上部
又は下部電極を兼ねた構成のもの、下部電極の側面にM
IM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 device will be described in detail with reference to FIGS. First, a transparent electrode material for a pixel electrode is deposited on a plastic substrate 1 having both surfaces coated with the inorganic substance (2a, 2b) by a method such as vapor deposition or sputtering, and is patterned into a predetermined pattern. Then, a conductor thin film for a lower electrode is formed by a method such as vapor deposition or sputtering, and is patterned into a predetermined pattern by wet or dry etching to form a first conductor 7 serving as a lower electrode, on which a plasma CVD method and an ion beam method are applied. After the hard carbon film 2 is coated by a method such as dry etching, wet etching or a lift-off method using a resist, a predetermined pattern is formed into an insulating film, and then a conductor thin film for a bus line is formed thereon by a method such as vapor deposition or sputtering. And form a second conductor 6 which becomes a bus line by patterning into a predetermined pattern. And, finally removing the unnecessary portion of the lower electrode, to expose the transparent electrode pattern, and the pixel electrode 4. In this case, the configuration of the MIM element is not limited to this. After the MIM element is manufactured, a transparent electrode is provided on the uppermost layer, a transparent electrode also serves as an upper or lower electrode, a side surface of the lower electrode. To M
Various modifications are possible, such as those in which an IM element is formed.
Here, the thickness of the lower electrode, the upper electrode and the transparent electrode is usually
They are in the range of hundreds to several thousand, several hundred to several thousand, and several hundred to several thousand, respectively. The thickness of the hard carbon film is 100 to 8000, preferably 200 to 6000, more preferably 300.
In the range of Å4000 °. In the case of a plastic substrate, it has been extremely difficult to fabricate an active matrix device using an active element because of its heat resistance. However, a hard carbon film can be produced at a substrate temperature of about room temperature, and a high quality film can be produced on a plastic substrate, which is a very effective means for improving image quality.

【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,P
t,Ni,Ti,Cu,Au,W,ITO,ZnO:A
l,In23,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 described in more detail. The material of the first conductor 1 serving as the lower electrode includes Al, Ta, Cr, W, Mo, P
t, Ni, Ti, Cu, Au, W, ITO, ZnO: A
Various conductors such as 1, In 2 O 3 and SnO 2 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
3,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,P
t,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, as the material of the second conductor 3 serving as a bus line, Al, Cr, Ni, Mo, Pt, Ag, Ti,
Cu, Au, W, Ta, ITO, ZnO: Al, In 2
Although various conductors such as O 3 and SnO 2 are used, Ni and P are particularly excellent in stability and reliability of IV characteristics.
t and Ag are preferred. It can be seen that the MIM element using the hard carbon film 2 as the insulating film does not change its symmetry even when the type of the electrode is changed, and that it has a Pool-Frenkel conduction from the relationship of lnI∝√v. Also from this, this kind of M
In the case of the IM device, it can be understood that any combination of the upper electrode and the lower electrode may be used. However, the device characteristics (IV characteristics) are degraded and changed due to the adhesion between the hard carbon film and the electrode and the state of the interface. Considering these, Ni, P
It was found that t and Ag were good. The current-voltage characteristics of the MIM device of the present invention are shown in FIG. 2, and are approximately expressed by the following conduction equation.

【0008】[0008]

【数1】 (Equation 1)

【0009】I:電流 V:印加電圧 κ:導電係数
β:プールフレンケル係数 n:キャリヤ密度 μ:キャリヤモビリティ q:電子
の電荷量 Φ:トラップ深さ ρ:比抵抗 d:硬質炭素の膜厚
(Å) k:ボルツマン定数 T:雰囲気温度 ε1:硬質炭素
の誘電率 ε2:真空誘電率
I: current V: applied voltage κ: conductivity coefficient
β: Pool Frenkel coefficient n: Carrier density μ: Carrier mobility q: Electron charge Φ: Trap depth ρ: Specific resistance d: Hard carbon film thickness (Å) k: Boltzmann constant T: Atmospheric temperature ε 1 : Hard Dielectric constant of carbon ε 2 : 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,C26,C38,C410等のパラフィン系炭
化水素、C22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、C
O,CO2等、少なくとも炭素元素を含む化合物であれ
ば使用可能である。本発明における原料ガスからの硬質
炭素膜の形成方法としては、成膜活性種が、直流、低周
波、高周波、或いはマイクロ波等を用いたプラズマ法に
より生成されるプラズマ状態を経て形成される方法が好
ましいが、より大面積化、均一性向上、低温成膜の目的
で、低圧下で堆積を行なうため、磁界効果を利用する方
法がさらに好ましい。また高温における熱分解によって
も活性種を形成できる。その他にも、イオン化蒸着法、
或いはイオンビーム蒸着法等により生成されるイオン状
態を経て形成されてもよいし、真空蒸着法、或いはスパ
ッタリング法等により生成される中性粒子から形成され
てもよいし、さらには、これらの組み合せにより形成さ
れてもよい。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 of the present invention will be described in detail. An organic compound gas, especially a hydrocarbon gas, is used to form a hard carbon film. The phase state of these raw materials does not necessarily need to be a gaseous phase at normal temperature and normal pressure, but may be used in a liquid phase or a solid phase as long as it can be vaporized through melting, evaporation, sublimation, etc. by heating or decompression. is there. Examples of the hydrocarbon gas as a raw material gas include paraffinic hydrocarbons such as CH 4 , C 2 H 6 , C 3 H 8 , and C 4 H 10 , acetylene hydrocarbons such as C 2 H 2 , and olefinic hydrocarbons. And a gas containing at least all hydrocarbons such as diolefin-based hydrocarbons and aromatic hydrocarbons. Further, other than hydrocarbons, for example,
Alcohols, ketones, ethers, esters, C
Any compound containing at least a carbon element such as O and CO 2 can be used. As a method for forming a hard carbon film from a source gas in the present invention, a method in which a film forming active species is formed through a plasma state generated by a plasma method using a direct current, a low frequency, a high frequency, or a microwave or the like However, a method utilizing a magnetic field effect is more preferable because deposition is performed under a low pressure for the purpose of increasing the area, improving uniformity, and forming a film at a low temperature. Active species can also be formed by thermal decomposition at high temperatures. In addition, ionization evaporation,
Alternatively, it may be formed through an ion state generated by an ion beam evaporation method or the like, may be formed from neutral particles generated by a vacuum evaporation method, a sputtering method, or the like, and further, a combination thereof. May be formed. An example of the conditions for depositing the hard carbon film thus produced is as follows in the case of the plasma CVD method. RF output: 0.1 to 50 W / cm 2 Pressure: 1/10 3 to 10 Torr Deposition temperature: room temperature to 350 ° C. The raw material gas is decomposed into radicals and ions by this plasma state, and reacts to form carbon on the substrate. Atom C
And a hydrogen atom H, a hard carbon film containing at least one of amorphous (amorphous) and microcrystalline (crystal size is several tens of degrees to several μm) is deposited. 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) Measuring method; Specific resistance (ρ): Determined from the IV characteristics of a coplanar cell. Optical band gap (Egopt): The absorption coefficient (α) is determined from the spectral characteristics, and is determined from the relationship of Expression 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,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。 ビッカース硬度(H):マイクロビッカース計による。 屈折率(n) :エリプソメーターによる。 欠陥密度 :ESRによる。
(Equation 2) Hydrogen content in film [C (H)]: 29 from infrared absorption spectrum
The peak near 00 / cm is integrated and multiplied by the absorption cross section A to obtain the peak. That is, [C (H)] = A · ∫α (v) / V
Dv SP 3 / SP 2 ratio: Infrared absorption spectrum was measured using SP 3 , SP 2
Is decomposed into Gaussian functions respectively belonging to the above, and is obtained from the area ratio. Vickers hardness (H): According to a micro Vickers meter. Refractive index (n): Based on ellipsometer. Defect density: by 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結合の比率は、
IRスペクトルをピーク分離することで概ね推定でき
る。IRスペクトルには、2800〜3150/cmに
多くのモードのスペクトルが重なって測定されるが、夫
々の波数に対応するピークの帰属は明らかになってお
り、図5の如くガウス分布によってピーク分離を行な
い、夫々のピーク面積を算出し、その比率を求めればS
3/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Ta
25,Al23,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.
As shown in FIGS. 7 and 7, the carbon atom has a hybrid orbital of SP 3 and SP 2
It has been clarified that interatomic bonds that form hybrid orbitals are mixed. The ratio of SP 3 binding to SP 2 binding is
It can be roughly estimated by separating the IR spectrum into peaks. In the IR spectrum, spectra of many modes are overlapped and measured at 2800 to 3150 / cm. The assignment of peaks corresponding to each wave number is clear, and peak separation is performed by Gaussian distribution as shown in FIG. And calculate the respective peak areas and determine the ratio,
P 3 / SP 2 can be known. According to X-ray and electron diffraction analyses, it is known that it is in an amorphous state (aC: H) and / or an amorphous state containing fine crystal grains of about 50 ° to several μm. In general, in the case of the plasma CVD method suitable for mass production, the smaller the RF output, the higher the specific resistance and hardness of the film. The lower the pressure, the longer the lifetime of the active species. The area can be made uniform, and the specific resistance and hardness tend to increase. Furthermore, since the plasma density decreases at low pressure, the method utilizing the magnetic field confinement effect is particularly effective for increasing the specific resistance. Further, this method has a feature that a high-quality hard carbon film can be similarly formed even under a relatively low temperature condition of about room temperature to about 150 ° C., and is therefore most suitable for lowering the temperature of the MIM element manufacturing process. Therefore, there is a feature that a degree of freedom in selecting a substrate material to be used is widened and a uniform film can be obtained over a large area because the substrate temperature can be easily controlled. Further, as shown in Table 1, the structure and physical properties of the hard carbon film can be controlled in a wide range, and therefore, there is an advantage that device characteristics can be freely designed. Further, the relative dielectric constant of the film is 2 to 6, which is Ta which has been used for the conventional MIM element.
Since it is smaller than 2 O 5 , Al 2 O 3 , and SiNx, when manufacturing an element having the same electric capacity, the element size can be large, so that fine processing is not so required and the yield is improved (driving From the relation of conditions, the capacitance ratio between the LCD and the MIM element needs to be about C (LCD) / C (MIM) = 10: 1). Further, since the element steepness β∝1 / √ε · √d, if the relative dielectric constant ε is small, the steepness increases, and the ratio between the on current Ion and the off current Ioff can be increased. For this reason, the LCD can be driven at a lower duty ratio, and a high-density LCD can be realized. Further, since the hardness of the film is high, the damage due to the rubbing step at the time of enclosing the liquid crystal material is small, and the yield is also improved from this point. In view of the above points, the use of a hard carbon film makes it possible to realize a low-cost, gradation (color) and high-density LCD.

【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III
族元素、同第IV族元素、同第V族元素、アルカリ金属元
素、アルカリ土類金属元素、窒素原子、酸素原子、カル
コゲン系元素又はハロゲン元素を含有させるために、こ
れらの元素又は原子を含む化合物(又は分子)(以下、
これらを「他の化合物」ということもある)のガスが用
いられる。
Further, in addition to carbon atoms and hydrogen atoms, the hard carbon film is composed of a Group III element, a Group IV element,
The group V element, alkali metal element, alkaline earth metal element, nitrogen atom, oxygen element, chalcogen element or halogen atom may be included as a constituent element. As one of the constituent elements, those in which Group III element of the periodic table, Group V element, alkali metal element, alkaline earth metal element, nitrogen atom or oxygen atom are introduced are those in which the thickness of the hard carbon film is non-doped The thickness can be increased by about 2 to 3 times as compared with the above, and thereby, the generation of pinholes at the time of manufacturing the device can be prevented, and the mechanical strength of the device can be remarkably improved. Further, in the case of a nitrogen atom or an oxygen atom, the same effect as in the case of a group IV element of the periodic table as described below is obtained. In the same way, the elements incorporating a Group IV element of the periodic table, a chalcogen-based element or a halogen element significantly improve the stability of the hard carbon film and also improve the hardness of the film. Can be produced. These effects are obtained because the group IV element and the chalcogen-based element reduce the active double bond existing in the hard carbon film. In the case of the halogen element, 1) abstraction with respect to hydrogen The reaction promotes the decomposition of the source gas to reduce dangling bonds in the film. 2) During the film formation process, the halogen element X extracts hydrogen in the C—H bond and replaces it.
This is because they enter the film as CX bonds, and the bond energy increases (the bond energy between CH and CX is larger between CX). In order to make these elements the constituent elements of the film, in addition to hydrocarbon gas and hydrogen as the raw material gas, and in the film as a dopant in the periodic table III as a dopant,
In order to contain group element, group IV element, group V element, alkali metal element, alkaline earth metal element, nitrogen atom, oxygen atom, chalcogen element or halogen element, include these elements or atoms Compound (or molecule) (hereinafter referred to as
These are sometimes 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(OC253,B26,BC
3,BBr3,BF3,Al(O−i−C373,(C
33Al,(C253Al,(i−C493Al,
AlCl3,Ga(O−i−C373,(CH33
a,(C253Ga,GaCl3,GaBr3,(O−
i−C373In,(C253In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Si
26,(C253SiH,SiF4,SiH3Cl,S
iCl4,Si(OCH34,Si(OC254,Si
(OC374,GeCl4,GeH4,Ge(OC
254,Ge(C254,(CH34Sn,(C
254Sn,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
PCl23,PCl3,PCl2F,PBr3,PO(O
CH33,P(C253,POCl3,AsH3,As
Cl3,AsBr3,AsF3,AsF5,AsCl3,S
bH3,SbF3,SbCl3,Sb(OC253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L
iO−i−C37,NaO−i−C37,KO−i−C
37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(OC253,Mg(OC252
(C252Mg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)(CH
24S(CH24CH3,CH2=CHCH2SCH2CH
=CH2,C25SC25,C25SCH3,チオフェ
ン、H2Se,(C252Se,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。
The compound containing a Group III element of the periodic table includes, for example, B (OC 2 H 5 ) 3 , B 2 H 6 , BC
l 3, BBr 3, BF 3 , Al (O-i-C 3 H 7) 3, (C
H 3) 3 Al, (C 2 H 5) 3 Al, (i-C 4 H 9) 3 Al,
AlCl 3, Ga (O-i -C 3 H 7) 3, (CH 3) 3 G
a, (C 2 H 5) 3 Ga, GaCl 3, GaBr 3, (O-
i-C 3 H 7) 3 In, there is a (C 2 H 5) 3 In like. As the compound containing a Group IV element of the periodic table, for example, Si
2 H 6 , (C 2 H 5 ) 3 SiH, SiF 4 , SiH 3 Cl, S
iCl 4 , Si (OCH 3 ) 4 , Si (OC 2 H 5 ) 4 , Si
(OC 3 H 7 ) 4 , GeCl 4 , GeH 4 , Ge (OC
2 H 5) 4, Ge ( C 2 H 5) 4, (CH 3) 4 Sn, (C
2 H 5) 4 Sn, there is SnCl 4 and the like. Examples of the compound containing a Group V element of the periodic table include PH 3 , PF 3 , PF 5 ,
PCl 2 F 3 , PCl 3 , PCl 2 F, PBr 3 , PO (O
CH 3 ) 3 , P (C 2 H 5 ) 3 , POCl 3 , AsH 3 , As
Cl 3 , AsBr 3 , AsF 3 , AsF 5 , AsCl 3 , S
bH 3 , SbF 3 , SbCl 3 , Sb (OC 2 H 5 ) 3 and the like. As the compound containing an alkali metal atom, for example, L
iO-i-C 3 H 7 , NaO-i-C 3 H 7, KO-i-C
There are 3 H 7 and the like. Examples of the compound containing an alkaline earth metal atom include Ca (OC 2 H 5 ) 3 , Mg (OC 2 H 5 ) 2 ,
(C 2 H 5 ) 2 Mg and the like. Examples of the compound containing a nitrogen atom include nitrogen gas, inorganic compounds such as ammonia, organic compounds having a functional group such as an amino group and a cyano group, and heterocycles containing nitrogen. Examples of the compound containing an oxygen atom include oxygen gas, ozone, water (steam), hydrogen peroxide, carbon monoxide, carbon dioxide, carbon suboxide, nitric oxide, nitrogen dioxide, nitrous oxide, and nitrous oxide. Functional groups or bonds such as inorganic compounds such as nitric oxide, hydroxyl groups, aldehyde groups, acyl groups, ketone groups, nitro groups, nitroso groups, sulfone groups, ether bonds, ester bonds, peptide bonds, and heterocycles containing oxygen. Organic compounds, and metal alkoxides. As a compound containing a chalcogen element, for example, H 2 S, (CH 3 ) (CH
2 ) 4 S (CH 2 ) 4 CH 3 , CH 2 = CHCH 2 SCH 2 CH
= CH 2, C 2 H 5 SC 2 H 5, C 2 H 5 SCH 3, thiophene, H 2 Se, there are (C 2 H 5) 2 Se , H 2 Te. Examples of the compound containing a halogen element include fluorine, chlorine, bromine, iodine, hydrogen fluoride, carbon fluoride, chlorine fluoride, bromine fluoride, iodine fluoride, hydrogen chloride, bromine chloride, iodine chloride, and hydrogen bromide. , Iodine bromide, inorganic compounds such as hydrogen iodide, alkyl halides, aryl halides, halogenated styrenes,
Organic compounds such as halogenated polymethylene and haloform 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3
00Å以上であることがより望ましい。また、ストレス
による硬質炭素膜の剥離が起こりにくくするため、及
び、より低デューティ比(望ましくは1/1000以
下)で駆動するために、膜厚は4000Å以下であるこ
とがより望ましい。これらを総合して考慮すると、硬質
炭素膜の膜厚は300〜4000Å、比抵抗率は107
〜1011Ω・cmであることが一層好ましい。
The hard carbon film suitable for the liquid crystal driving MIM element has an advantageous thickness of 100 to 8000 ° and a specific resistance of 10 6 to 10 13 Ω · cm in terms of driving conditions. In consideration of a margin between a driving voltage and a withstand voltage (dielectric breakdown voltage), the film thickness is desirably 200 ° or more, and color unevenness caused by a step (cell gap difference) between a pixel portion and a thin-film two-terminal device portion. In order not to cause a problem in practice, it is desirable that the film thickness is 6000 ° or less, so that the film thickness of the hard carbon film is 200 to 6000 ° and the specific resistance is 5 × 10 6 to 10 13 Ω · cm. Is more preferable. The number of defects in the element due to pinholes in the hard carbon film increases as the film thickness decreases, and becomes particularly remarkable below 300 ° (the defect rate exceeds 1%), and the in-plane distribution of the film thickness is uniform. Properties (and, consequently, uniformity of element characteristics) cannot be secured (the accuracy of film thickness control is limited to about 30 °,
Since the variation of the film thickness exceeds 10%), the film thickness is 3
More preferably, it is not less than 00 °. Further, in order to make it difficult for the hard carbon film to peel off due to stress and to drive at a lower duty ratio (preferably 1/1000 or less), the film thickness is more preferably 4000 ° or less. Taking these into consideration, the thickness of the hard carbon film is 300 to 4000 ° and the specific resistivity is 10 7
More preferably, it is 10 to 10 11 Ω · cm.

【0017】[0017]

【実施例】本発明の実施例を説明するが、本発明はこれ
らに限定されるものではない。 実施例1 図1に示すように、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10
00Å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 SCCM RFパワー : 0.2 w/cm2 更にこの上にNiをEB蒸着法により約1000Å厚
に堆積後、パターン化して上部電極6を形成した。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described.
It is not limited to them. Example 1 As shown in FIG. 1, a 100 μ thick amorphous polyarylate
6000 on both sides of film 1 by sputtering
SiO thick SiOTwoLayers (2a, 2b) were formed. Amorphous
Glassy transition temperature of 215 ° C
Use those with a transmittance of 90% or more at a length of 400 to 850 nm
Was. The SiOTwoThe fabrication conditions are that the substrate temperature is 50 ° C or less.
The film formation was performed at a deposition rate of 300 ° / min. This SiOTwo
The film was found to be amorphous by X-ray diffraction and electron diffraction.
won. Next, SiOTwoITO on top by sputtering
After deposition to a thickness of about 1000 mm, patterning and pixel electrode
Was formed. Next, the MIM element is provided as follows.
Was. First, after depositing Al to a thickness of about 1000
The lower electrode 7 is formed by patterning, and an insulating layer
As No. 2, a hard carbon film was formed by plasma CVD for about 10
After being deposited to a thickness of about
Turned. The conditions for forming the hard carbon film at this time are as follows:
It is on the street. Pressure: 0.035 Torr CHFourFlow rate: 10 SCCM RF power: 0.2 w / cmTwo  Further, Ni is deposited thereon by an EB evaporation method to a thickness of about 1000 mm.
After patterning, an upper electrode 6 was formed by patterning.

【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Si34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 SCCM RFパワー : 0.2 w/cm2 更にこの上にNiをEB蒸着法により約1000Å厚
に堆積後、パターン化して上部電極6を形成した。実施
例1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, a 100 μm thick amorphous polyether
On both sides of the film 1 by sputtering
5000mm thick SiThreeNFourLayers (2a, 2b) were formed.
Amorphous polyether sulfone film has glass transition point
223 ° C, transmittance of 84% or less at a wavelength of 400 to 850 nm
The above was used. Next, SiOTwoSputter ITO on top
Deposit about 1000mm thick by ring method
To form a pixel electrode. Next, the MIM element is
Provided. First, about 1000 mm thick Al
After depositing, a lower electrode 7 is formed by patterning,
Next, a hard carbon film is formed as an insulating layer 2 by a plasma CVD method.
After depositing more than 1000mm thick, dry etch
Patterning. At this time, the strip of hard carbon film
The matter is as follows. Pressure: 0.035 Torr CHFourFlow rate: 10 SCCM RF power: 0.2 w / cmTwo  Further, Ni is deposited thereon by an EB evaporation method to a thickness of about 1000 mm.
After patterning, an upper electrode 6 was formed by patterning. Implementation
Using the MIM elements manufactured in Examples 1 and 2, a liquid crystal display
When the device was manufactured, 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 SCCM RFパワー : 0.2 w/cm2 更にこの上にNiをEB蒸着法により約1000Å厚
に堆積後、パターン化を試みたところ、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 As in Examples 1 and 2, uniaxially stretched
Sputtering on both sides of ethylene terephthalate film
6000mm thick SiOTwoLayer (2a, 2b)
Was prepared. Used uniaxially stretched polyethylene tere turret
As a result of X-ray diffraction, the film had crystallinity. Ma
At a glass transition point of 80 ° C. and a wavelength of 400 to 850 nm.
The transmittance was 83 ° or more. Next, SiOTwoITO on top
After depositing to a thickness of about 1000mm by sputtering,
To form pixel electrodes. Next, set the MIM element.
First, about 1000 mm thick Al is deposited by evaporation.
After patterning, a lower electrode 7 is formed, and
Next, a hard carbon film is formed as an insulating layer 2 by a plasma CVD method.
After depositing more than 1000mm thick, dry etch
Patterning. At this time, the strip of hard carbon film
The matter is as follows. Pressure: 0.035 Torr CHFourFlow rate: 10 SCCM RF power: 0.2 w / cmTwo  Further, Ni is deposited thereon by an EB evaporation method to a thickness of about 1000 mm.
After deposition on the surface, patterning was attempted.
Pattern shift occurred. Even if the exposure area is reduced, Ni
The pattern could not be formed. Also, how to stretch
Observation of film peeling corresponding to the direction and deformation of the pattern due to heat
Was done.

【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。
Since the present invention is configured as described above, the thin-film laminated device of the present invention is free from substrate deformation, curl, and pattern shift, and can achieve low cost and light weight. When a thin-film laminated device is an MIM-type element using a hard carbon film as an insulating layer, the hard carbon film is manufactured by a gas phase synthesis method such as a plasma CVD method. 2) Hardness and a thick film make it hard to be damaged mechanically, and can be expected to reduce pinholes by thickening. 3) At low temperature around room temperature 4) Suitable for thin film devices because of excellent uniformity of film thickness and film quality. 5) Highly fine because of low dielectric constant. processing No operation is required, therefore, it is advantageous to increase the area of the element. Further, since the dielectric constant is low, the steepness of the element is high and the Ion / Ioff ratio can be obtained, so that driving at a low duty ratio is possible. It has features and is therefore particularly suitable as a highly reliable switching element for a liquid crystal display, and is extremely useful in industry.

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

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

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

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

【図4】a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. 4A is an IV characteristic curve of the MIM element, and b is lnI.
4 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 by a 1R spectrum of a hard carbon film used for an insulating layer of the MIM element of the present invention.

【図6】本発明のMIM素子の絶縁層に使用した硬質炭
素膜を、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 an analysis result obtained by spectroscopy of a hard carbon film used for an insulating layer of the MIM element of the present invention by an IR absorption method.

【図7】本発明のMIM素子の絶縁層に使用した硬質炭
素膜を、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 an analysis result obtained by analyzing a hard carbon film used for an insulating layer of the MIM element of the present invention by a Raman spectrum method.

【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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 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

フロントページの続き (72)発明者 高橋 正悦 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株 式会社リコー内 (72)発明者 木村 裕治 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株 式会社リコー内 (72)発明者 亀山 健司 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株 式会社リコー内 (72)発明者 田辺 誠 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 平2−259729(JP,A) 特開 昭60−7420(JP,A) 特開 平4−143724(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 27/12 G02F 1/133 550 G02F 1/136 510 H01L 29/786 H01L 49/00 Continued on the front page (72) Inventor Masayoshi Takahashi 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Company (72) Inventor Yuji Kimura 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Co., Ltd. Inside Ricoh (72) Inventor Kenji Kameyama 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Company (72) Inventor Makoto Tanabe 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Company (56) reference Patent flat 2-259729 (JP, a) JP Akira 60-7420 (JP, a) JP flat 4-143724 (JP, a) (58 ) investigated the field (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 27/12 G02F 1/133 550 G02F 1/136 510 H01L 29/786 H01L 49/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [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、基板がその両面に厚さ5000〜10
000ÅのSiOx(1≦x≦2)、Si:O:N、S
i:O:H、Si:N:H、Si:O:N:H、Si
、TiO、ZnS、ZnO、Al、Al
N、MgO、GeO、ZrO、Nb、SiCお
よびTaよりなる群から選ばれた無機物質層をも
ち、かつ基板が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 substrate and a thin-film laminated device formed on the substrate, wherein the substrate has a thickness of 5,000 to 10 on both sides.
000 ° SiOx (1 ≦ x ≦ 2), Si: O: N, S
i: O: H, Si: N: H, Si: O: N: H, Si 3
N 4 , TiO 2 , ZnS, ZnO, Al 2 O 3 , Al
N, MgO, GeO, ZrO 2 , Nb 2 O 5, SiC and Ta 2 O 5 has an inorganic material layer selected from the group consisting of and with the substrate, wherein the substrate is amorphous plastics Thin film stacking device.
【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 plastic substrate has a transmittance of 80% or more at a wavelength of 400 to 850 nm.
The thin-film laminated device with a substrate according to 1.
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