JPH0568707B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマトリツクス構成された固体表示装置
（パネル）において、１つの表示用絵素に対応し
て絶縁ゲイト型半導体装置（以下IGFという）を
設け、かかるIGFが電気的に故障している場合、
この故障したIGFに電気パルスを印加してゲイト
電極の不良箇所の電極材料を昇華して除去する
（以下トリミングという）ことにより良品とし、
パネル全体の製造歩留りの向上をはかることを目
的としている。

本発明は、トリミング可能なIGFとして、透光
性絶縁性基板上の第１の導電性電極、第１の半導
体、第１の絶縁体、第２の半導体、第２の導電性
電極および第２の絶縁体よりなる６層に積層され
た積層体の側部における第１の絶縁体の側面上に
形成する第３の半導体によりチヤネル形成領域を
構成せしめたIGFを用いたものである。このIGF
のソースまたはドレインを各絵素に連結した固体
表示装置を設けることに関する。

本発明はかかるIGFのゲイトに関し、ゲイト電
極が昇華して部分的に除去されやすく、加えてパ
ルスが不十分であつた時、ゲイト電極材料とゲイ
ト絶縁物とが酸化反応し、チヤネル形成領域の半
導体とがシヨートし続けることを防ぐことを特長
とする。このためゲイト電極は昇華性の材料であ
るクロム主成分とし、酸化スズまたは酸化インジ
ユームを主成分とする酸化物導電物または珪素を
主成分とする半導体とよりなり、さらにゲイト絶
縁物は窒化物即ち窒化珪素、または炭化物即ち炭
化珪素絶縁物よりなる。そしてゲイト電極は30〜
1000Åの厚さを有し、パルスのエネルギにより十
分気化する程度に厚さが薄く設けられている。そ
してAl、Ag等のごとく大きい熱伝導度を有さな
い材料であることが特長である。

本発明はかかるマトリツクス構造の複合半導体
装置を基板上に設け、固体表示装置である液晶表
示型、エレクトロ・クロミツク表示型等のデイス
プレイ装置とすることを目的としている。

平面型の固体表示装置を設ける場合、平行な透
光性基板例えばガラス、プラスチツク板上に一対
の電極を設けてこの電極間に液晶を注入した液晶
の固体表示装置が知られている。

この液晶表示はまたエレクトロ・クロミツク表
示素子はその等価回路としてキヤパシタ（以下Ｃ
という）にて示すことができる。このためIGFと
Ｃとを例えば２×２のマトリツクス構成せしめた
ものを第１図に示す。

第１図において、マトリツクスの各番地は一対
を構成するIGF１０と、表示部としてのＣ７０に
より１個の絵素を構成させている。

これらを例（Ｙ方向のリード）５１，５２とし
てビツト線に連結し、他方、ゲイト電極を枝とし
て連結された行（Ｘ方向のリード）５３，５４
（ワード線）を設けたものである。

すると、例えば５１，５３を「１」とし、５
２，５４を「０」とすると、IGF１０はオンとな
り、他の番地のIGFはオフとなる。そして任意の
ビツト線とワード線を１つづつ選択してオンする
ことにより、電気的等価素子Ｃ７０で示される表
示部を選択的にオン状態にすることができる。

本発明は、固体表示装置におけるアクテイブ絵
素が例えば640×525である時、そのすべての絵素
のIGFを正常に動作させることはその製品歩留り
を考慮するとまつたく不可能である。このため本
発明の一対のIGFのうちの一方のIGFのゲイトに
破損（シヨート）が生じている場合、この破損し
ているIGFに電気的パルスを加えてシヨートした
部分の電極の一部を気化して除去してしまうこと
により良品とするいわゆる冗長用プロセスを各絵
素に設けたものである。加えてこのIGFのゲイト
電極はパルスにより気化しやすい昇華性金属を用
い、特に昇華性金属でありかつ熱伝導度が小さい
（もし大きいとパルスにより発生した熱が電極の
横方向に拡がり、材料自体を気化できない）クロ
ムを主成分としている金属を用いたものである。
またこのゲイト電極をトリミングしてもＸ方向の
リードはシート抵抗を0.1Ω／□以下とするため
0.5〜3μの厚さのアルミニユームを主成分とする
被膜よりなり、何等の支障のないようになさしめ
たものであることを特長としている。

かくすることによつて、本発明をその設計仕様
に基づいて組み合わせることにより、ブラウン管
に代わる平面テレビ用の固体表示装置を作ること
ができた。

第２図は本発明を実施するための積層型IGFの
縦断面図およびその製造工程を示したものであ
る。

この図面は表示絵素駆動用にIGFを用い、これ
ら１つの積層体にそつて作製する製造例を示す
が、同一基板に複数ケ作る場合もまつたく同様で
ある。

図面において、絶縁基板１例えば石英ガラスま
たはホウ珪酸ガラス基板又は有機フイルム上に第
１の導電膜２を下側電極、絵素の一方の電極とし
て設けた。この実施例では弗素が添加された酸化
スズを主成分とする透光性伝導膜を0.3μの厚さに
形成している。これに選択エツチを第１のマスク
を用いて施した。さらにこの上面にＰまたはＮ
型の導電型を有する第１の非単結晶半導体３（以
下単にS1という）を100〜3000Å、第１の絶縁体
４（以下単にS2という）（0.3〜3μ）、第１の半導
体と同一導電型を有する第３の半導体５（以下単
にS3という）（0.1〜0.5μ）を積層（スタツク即ち
Ｓという）して設けた。この積層によりNIN、
PIP構造（Ｉは絶縁体）を有せしめた。

この上面に、ITO（酸化インジユーム・スズ）、
MoSi₂、TiTs₂、WSi₂、Ｗ、Ti、Mo、Crを主成
分とする耐熱性金属の第２の導電膜６（以下S5
ともいう）、ここでは半導体に密接してクロムを
主成分とする金属（500〜3000Å）を用い、さら
にその上面にアルミニユームを0.5〜2μ例えば1μ
として積層して用いた。さらにその上層に層間絶
縁物として有効な第２の絶縁体７（以下単にS5）
を0.5〜5μ例えば1μｍの厚さに積層した。この絶
縁体はLP CVD法、PCVD法または光CVD等に
より作られた酸化珪素膜、窒化珪素膜またはPIQ
等の有機樹脂とした。

この第１、第３の半導体のＮ、Ｐ層をN⁺Nま
たはP⁺PとしてN⁺NINN⁺、P⁺PIPP⁺（Ｉは絶縁
体）としてＰまたはＮと第１、第２の電極との接
触抵抗を下げることは有効であつた。

かくのごとくにして、第１の導体１２、第１の
半導体１３、第１の絶縁体１４、第３の半導体１
５、第２の導体１６および第２の絶縁体１７より
なる積層体６０をマスクを用いて形成して得
た。

ここではプラズマ気相エツチ例えばHF気体ま
たはCF₄＋O₂の混合気体を用い、0.1〜0.5torr、
30Wとしてエツチ速度500Å／分とした。

この後、これら積層体S1１３、S2１４、S3１
５、導体１６、絶縁体１７を覆つてチヤネル形成
領域を構成する真性またはP^-またはN^-型の非単
結晶半導体を第３の半導体２４として積層させ
た。この第３の半導体２４は、基板上にシランの
グロー放電法（PCVD法）、光CVD法、LT CVD
法（HOMO CVD法ともいう）を利用して室温
〜500℃の温度例えばPCVD法における200℃、
0.1torr、30W、13.56MHzの条件下にて設けたも
ので、水素または弗素が添加された非晶質（アモ
ルフアス）または半非晶質（セミアモルフアス）
または多結晶構造の非単結晶珪素半導体を用いて
いる。本発明においてはアモルフアスまたはセミ
アモルフアス半導体を中心として示す。

さらに、その上面に同一反応炉にて、第３の半
導体表面を大気に触れさせることなく窒化珪素膜
２５を光CVD法にてシラン（ジシランでも可）
とアンモニアとで水銀励起法の気相反応により作
製し、厚さは300〜2000Åとした。

この絶縁層は13.56MHz〜2.45GHzの周波数の電
磁エネルギにより活性化した窒素またはアンモニ
ア雰囲気に100〜400℃浸して固相一気相反応の窒
化珪素を形成してもよい。

また、DMS（H₂Si（CH₃）₂）、MMS（H₃Si
（CH₃））のごときメチルシランを用いて炭化珪素
絶縁膜を光CVD法により形成させてもよい。

かくして第２図Ｂに示すごときS2１４の側周
辺では、チヤネル形成領域９とその上のゲイト絶
縁物２５としての窒化物または炭化物の絶縁物を
形成させた。第３の半導体２４はS1、S3とはダ
イオード接合を構成させている。

第２図Ｂにおいて、この後のこの積層体上を覆
つて第３の導電膜１８を200〜2000Åの厚さ例え
ば500Åに形成した。

この導電膜１８はito（酸化インジユーム・ス
ズ）、酸化スズ、酸化インジユームのごとき透光
性伝導膜、Si、Mo、Crを主成分とする耐熱性を
有しかつ昇華性の導電膜とした。

特にここではITO（30〜1000Å）またはクロム
を主成分とする金属（30〜1000Å）との１層膜ま
たは２層膜により成就した。

さらにこの上面にアルミニユームを0.5〜3μ例
えば1.5μの厚さに真空蒸着法により積層し、その
シート抵抗を0.1Ω／□以下とした。

この後、この上面にレジストを形成し、第３の
マスクを用いて第３図に図示されているワード
線（Ｘ方向）５１用のアルミニユームのエツチン
グをした。さらに第４のマスクを用いてゲイト
電極１９，１９′をエツチング法により形成した。
かくして第２図Ｃを得た。

本発明において、第３図Ａに示されるリード５
１のエツチングを行い、その後にクロムを主成分
とする金属のエツチングを行つたのはアルミニユ
ームのエツチング法がゲイト電極下のゲイト絶縁
物にゲイト電極の側周辺よりまわりこみ、ゲイト
絶縁膜を劣化させてしまうことを防ぐためであ
る。

第２図Ｃにより明らかなごとく、ソースまたは
ドレインをS1１３、チヤネル形成領域９を有す
るS4２４、ドレインまたはソースをS3１５によ
り形成せしめ、チヤネル成形領域側面にはゲイト
絶縁物２５、その外側面にゲイト電極１９を設け
た積層型のIGF１０を作ることができた。

さて、マトリツクス構成されたIGF群のうちの
あるIGFの動作特性の調査をせんとする場合、不
良IGFが一般にパネル640×525の群のうち１〜20
ケは存在してしまう。この不良モードは例えばそ
の一方のゲイト電極とソースまたはドレインとが
シヨートしてしまうものである。またはゲイト電
極１９と絵素を構成する導電性電極１２とのシヨ
ートが発生する場合である。かかる場合、素子の
電極３６がキヤパシタの一方の電極であるため、
駆動動作の一定の時間蓄積された電荷を正常動作
のためには保持し続けなければならない。しか
も、もしシヨートが起きているとこの電荷保持が
不可能である。

かかる故障のIGFはIGFの駆動用のＸ方向のリ
ードおよびＹ方向のリード間に電流が10nA以上
（各IGFはチヤネル長1μ、チヤネル巾２mmとする）
流れてしまう。

もちろん本発明においては、Ｘ方向のリードは
アルミニユームを主配線とするため、シート抵抗
も0.1Ω／□以下であり、厚さは0.5μ以上を有す
る。しかし他方、このリードより枝分かわれした
IGFのゲイト電極はITOのみ、ITOとクロムを主
成分とする金属またはクロムを主成分とする金属
のみにより形成し、薄い厚さ（例えば100〜800
Å）の昇華性導体を用いている。

即ちかかる昇華性を有する金属をゲイト電極と
し、かつその厚さが薄い場合、パルス電圧をＸ方
向のリードとＹ方向のリード間に良品のゲイト絶
縁物が破損しない程度であつて、高い電圧で加え
ることが可能である。このパルス電気はリード線
の抵抗で「なまる」ことなく、急峻な波形でゲイ
ト電極に加わりリークしている。またはシヨート
している不良部分のみが発熱し、その上の電極を
部分的に昇華させて除去することが可能となつ
た。

この時加えてこの金属とゲイト絶縁物とが酸化
することにより低級不良導体を作つてシヨートが
持続することのないようゲイト絶縁物は酸化物で
はない窒化物の窒化珪素または炭化物の炭化珪素
とした。

即ち、ゲイト電極はアルミニユーム等絶縁物と
反応しやすい金属である場合は、低級酸化物を作
りやすいため、さらにまたは絶縁膜中に拡散しや
すい金属（金等）であることは好ましくなかつ
た。

かくのごとくして対構成をしたIGFの一方が故
障であつた場合、そのゲイト電極を単にパルス電
圧を加えてトリミングして除去する。またはリー
ドからゲイト電極をレーザトリミングにより除去
するという２つの方法を640×525のマトリツクス
絵素のうちの不良IGFのすべてに施し、良品とし
て駆動させることが可能となつた。

第３図は第２図に示した本発明の固体表示装置
の部分の平面図を示したものである。

第３図Ａは第１図の（１，１）、（１，２）、
（２，１）、（２，２）の番地に対応した特に（１，
２）の番地のIGFの平面図である。さらに第３図
Ｂは第３図ＡのＢ−B′の縦断面図である。また
第３図ＡのＡ−A′の縦断面図には第２図Ｃが対
応している。このIGFの下側の電極１２より延在
した電極（第３図では下側に設けられている）３
６は、絵素を構成する液晶（キヤパシタ）７０に
連結せしめている。他方は液晶７０の接地電極は
図示されていないが、上方に液晶７０をはさんで
設けられる。

第３図において、積層体６０に対し、これにそ
つて設けられたゲイト電極１９は積層体６０と直
交して設けられているＸ方向のリード５３に連結
している。積層体６０の内部に設けられている第
２の導電膜５１は、Ｙ方向のリード配線とし構成
された。かくしてＸ方向、Ｙ方向にマトリツクス
構成を有し、1Tr／絵素構造を有せしめることが
できた。

さらに第３図より明らかなごとく、このデイス
プレイの製造は５回（素子のみでは３回）のフオ
トエツチングにより得ることができた。従来は７
回も用いていたが、本発明構成はこの回数を２回
少なくすることができた。また本発明のデイスプ
レイのIGFに必要な面積は全体の１％以下であ
る。

表示部は91％、リード部８％であつた。本発明
は20インチの大型デイスプレイを製造するに際
し、現在のマスク製造技術ではマスクの最少線巾
は25μとなつてしまう。しかし本発明はかかる
25μをＸ、Ｙ方向のリードとして用いながら、こ
のIGFのチヤネル長は1μまたはそれ以下にマスク
精度の制限をまつたく受けないという大きな特長
を有する。そしてチヤネル長の短いIGFであるた
め、基板におけるIGFとして必要な面積を少なく
でき、かつフオトリソグラフイの精度が動作周波
数の上限を限定しないという他の特長を有する。

さらにこれらの絵素を高周波で動作させるた
め、IGFの周波数特性がきわめて重要であるが、
本発明のIGFはV_DD＝5V、V_GG＝5Vにおいてカツ
トオフ周波数10MHz以上（17.5MHz）（Ｎチヤネ
ルIGF）を有せしめることができた。V_h＝0.2〜
2VにすることがS4２５への添加不純物の濃度制
御で可能となつた。

かくのごとくIGF不良部分のみ電気パネルによ
りトリミングをしてゲイト電極を不良部分のみを
選択的に昇華気化させてしまうことによりパネル
全体の歩留りをこれまでの３％しかない状態より
（不良絵素が５ケ以下を良品とする）40％を越え
るほどの歩留りにまで向上させることができた。

さらにこれらのトリミング処理をしてしまつた
後、このIGFのオーバコート用ポリイミド樹脂に
より、絵素の部分のみに液晶７０を充填させてい
る。

本発明において、液晶７０用の配向処理がされ
た２つの電極間を１〜10μとし、その間隙に例え
ばGH型の液晶を注入し、加えて基板内に赤、
緑、黄のフイルタをうめこむことによりこのデイ
スプレイをカラー表示することが可能である。そ
して赤緑黄の３つの要素を交互に配列せしめれば
よい。

本発明において第２の積層体として半導体を用
いこの側周辺をチヤネル形成領域として用いるこ
とは有効である。しかしかかる構造においては第
３の半導体を形成する工程がないという特長を有
するが、かかる場合この半導体の表面がエツチン
グ雰囲気にさらされるため、界面準位密度が前記
した第３の半導体を用いる方法に比べて大きくな
り、各IGF間にバラツキが発生してしまうという
欠点を有する。

本発明における非単結晶半導体は珪素、ゲルマ
ニユームまたは炭化珪素（SixCl−x0.8＜ｘ＜１）
を用いた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の固体表示装置の絶縁ゲイト型
半導体装置とキヤパシタとを絵素としたマトリツ
クス構造の等価回路を示す。第２図Ａ，Ｂ，Ｃは
本発明の積層型絶縁ゲイト型半導体装置の工程を
示す縦断面図である。第３図Ａ，Ｂは本発明の積
層型絶縁ゲイト型半導体装置とキヤパシタまた表
示部とを一体化した平面デイスプレイを示す固体
表示装置の縦断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固体表示装置のマトリツクス構成されて設け
   られた複数の絶縁ゲイト型電界効果半導体装置に
   おける不良の半導体装置に対し、Ｘ方向のリード
   およびＹ方向のリードより電気パルスを印加し、
   ゲイト電極の一部を選択的に除去して良品に変成
   しめることを特徴とする固体表示装置の作製方
   法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、絶縁ゲイト
   型半導体装置は透光性絶縁基板上の透光性導電膜
   を有する第１の電極と該電極上に第１の半導体、
   第１の絶縁体、第２の半導体、第２の導電膜およ
   び層間絶縁物を概略同一形状に積層した積層体を
   有し、前記第１および第２の半導体をしてドレイ
   ンおよびソースを構成せしめ、前記積層体の側部
   に隣接した第３の半導体によりチヤネル形成領域
   を構成して設け、前記半導体上にゲイト絶縁膜と
   ゲイト電極とが前記積層体の側面に配設して設け
   られたことを特徴とする固体表示装置の作製方
   法。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項におい
   て、不良の半導体装置のゲイト電極は300〜1000
   Åの厚さを有し、さらにゲイト絶縁膜は窒化物ま
   たは炭化物の絶縁性被膜よりなることを特徴とし
   た固体表示装置の作製方法。