JPS5871664A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は基板上にたてチャネル型の積層型の絶縁ゲイト
型半導体装置をマトリックス化させる半導体装置に関す
る〇 本発明は基板上の積層型の絶縁ゲイト型電界効果半導体
装置のソースまたはドレインに連結してキャパシタを有
せしめた複合半導体装置に関する。

本発明はかかる複合半導体装置をマトリックス構造に基
板上に設け、液晶表示型のディスプレー装置を設けるこ
とを特徴としている〇本発明はに固型の固体表示装置を
設ける場合、平行なガラス板内に電極を設けて、この′
ＷＬ極間に液晶を注入した液晶表示装置が知られている
。

しかしこの場合、この表示部の絵素数は２０〜２００ま
でが限界であシ、それ以上とする場合はこの表示部よシ
外にとシ出す端子が絵素の数だけ必要になってしまうた
め、全く実用に供することができなかった。このためこ
の表示部を複数の絵素とし、それをマトリックス構成さ
せ、任意の絵素を制御してオンまたはオフ状態にするに
は、その絵素に対応した電界効果半導体装置（工Ｇ１と
いう）を必要としていた。そしてこのＩＧＩＦに制御信
号を与えて、それに対応した絵素をオンまたはオフさせ
たものである。

本発明のたてチャネル屋工（）Ｐおよび液晶ディスプレ
ーへの応用は、本発明式の出願になる特許願（絶縁ゲイ
ト型電界効果半導体装置およびその作製方法　特願昭５
６−００１７６１号　および複合半導体装置　特願昭５
６−００１７６８号　昭和５６年１月９日出願）Ｋその
詳細が示されている。本発明はこれをさらに発展させた
ものであるＯ この液晶表示部はその等価回路としてキャパシタ（以下
０という）にて示すことができる。

このためとの工ＧＩＦと０とを例えば２×２のマトリッ
クス構成（４０）せしめた本のを第１図に示す。

第１図においてマトリックス００）はひとつの工ＧＦ（
１０）とひとつの０（３１）によシひとつの絵素を構成
させている０これを行Ｋ（５υ（５イとピック ド線に連結し、他方ゲイトを連結して列０υ０めを設け
たものである。

すると例えば（５η（４℃を“？としく６め０めを０′
２ とすると（ＩＩ　１）番地のみを選択してオンとし、電
気的にＯ（３］）として等測的に示される液晶表示を選
択的にオン状態にすることができる。

本発明は同一基板上にデコーダ、ドライバーを構成せし
めるため、他の絶縁ゲイト型半導体装置（６０）および
他のインバータ（６Φ、抵抗（？　Ｏ）を同一基板上に
設けることを目的としている〇かくすることによシ、本
発明をその設計仕様に基いて組合わせることによシブラ
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。

さらにカリキュレニタ用の表示装置は１♂〜１０Ｓケの
絵素を用いればよ（、’ｒＶ用には１０〜１０１［ｉ例
えば２６×１０′個の絵素を同一基板に設け、かつその
周辺に必要なデコーダおよびドライバーを同時に形成さ
せた工ＧＩＦ、インバータ、抵抗を用いて作ればよいこ
とがわかる。

本発明はかかるシステムを作るために必要な積層型の工
ＧＷおよびそれに液晶表示部を連結゛させ九絵素に関す
るものである。

第２図は本発明の積層型ＩＧＦのたて断面図およびその
製造工程を示したものである。

図面において絶縁基板例えばガラスまたはアルミナ基板
上にＰまたはＮ型の導電型を有する第１の半導体（２）
（以下単に８１という）を形成した。この°８１（２）
を第１のフォトマスク■を用いて任意の形状にパターン
形成し、例えば横方向の導電型と゛するリードを形成せ
しめた。さらにこの８１（２）の上に第２の真性または
Ｎ−またはＰ″型の半導体（４）（以下単に８２という
）を形成した。さらに第１の半導体と一対を構成してソ
ース、ドレインとするために８１（２）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）を積
層して設けた。

との半導体は基板上にシランのグロー放電法またはアー
ク放電法を利用して室温〜５００°０の温度にて設けた
もので、非晶質（アモルファス）または５〜１００ムの
大きさの微結晶性を有する半非晶質（セミアモルファス
ンまたは６０〜６００ムの微結晶（マイクロポリクリス
タル）構造のいわゆる非単結昂の珪素中導体を用いてい
る。本発明においてはセミアモルファス半導体（以下８
ムＳという）を中心として示す。この８Ａ８に関しては
本発明式の発明になる特許Ｍ（特願昭５５−０２６３８
８８５３．５．３出願　セミアモルファス早傳体）Ｋそ
の詳細な実施例が示されている。

さらに第１図においてフォトリソグラフィー技術により
フォトマスク■を用いて８３を選択とのｓ　３（５）の
上に第２図φ）においてさらに寄生容量を少くするため
、厚い絶縁膜をＩＩＰＯＶＤ法（減圧気相法）またはプ
ラズマＯＶＤ法により０．３〜１μの厚さに酸化珪素膜
を形成しておいてもよい。またこの日３上４ＣＭｏ、　
Ｗ、　ＭへＳｉ、罵Ｓ１等の導電層を０．２〜０．６μ
形成し、さらにその上に８１０を０．５〜１μとさせて
８３の４’Ｊｌ率を向上させることはマトリックス化に
有効であった。

また第２図ＣＢ）において側面は基板（１）表面上に垂
直に形成してもよいが、台形状にテーパエッチをして、
さらに積層されるゲイト電極の段差部での段切を除去す
ることは効果的であった０さらにこの後この８１．　Ｓ
ｊｉ！、８３０表面全体に絶縁、ｆｉｌ　（６）を形成
した。この絶縁膜は１３．５６ＭＨｇ〜２．４５ＧＨｚ
の周波数の電磁エネルギ１てより活性化して、酸素また
は酸素と水素との混合気体雰囲気にＸＯＯ〜フｏｏ”ｏ
浸して酸化して、２００〜２０００ムの厚さに形成した
。

％に基板がガラスであった場合、その中に含まれるナト
リューム等の可動イオンが長時間のうちにこのゲイト絶
縁膜中に拡散していってしまう可能性が大きい。このた
めこの絶縁膜は、窒化珪素（８１Ａ、　０６ｘｌ）　ｔ
たは炭化珪素（８１ｘ（ｂ。

Ｏ≦ｘ（１）等を用いることがきわめて重要である。

このため窒化珪素膜を作るには以下の如くにした。すな
わち、シランψ１へまたはＢｉｔＩ９とマイクロ波（２
，４６（＋ＨＭ）　Ｋよシイオン化されたアンモニアま
たは窒素を０．１〜０．５ｔｏｒｒに保持された反応炉
内に導入し、仁の反応炉内に２００−５００℃代表的に
は３００＠Ｏに反応炉の外側よシ加熱された基板上Ｋ　
１３．５６ＭＨｚの第２の高周波プラズマを加えた２段
のプラズマＯＶＤ法を用いた〇かくすることによプ、半
導体特に１３２（ロ）の側周辺上には、この非単結晶半
導体が脱水素化等により劣化することのない低温（２０
０〜４００°０）でゲイト絶縁膜を２００−４０００ム
の厚さに形成せしめることができた。窒化物気体をマイ
クロ波（５０〜３００Ｗ）Ｋより′ｆｌ起することによ
り、十分にイオン化すると、会合していたシランの内部
にも戴被膜であった。

また８１ｘＯ１，（Ｏりｘ（１）に関しては、絶縁体と
する際にプラズマＯｖＤ法を用い、ＴＭ８　（テトラメ
ｆ　ルシ’）７　（８１（ＯＱ）Ｋよる炭化珪素または
アセチレン（０茜による炭ｌ＃、をプラズマＯＶＤ法（
０，ｘ〜ｘｔｏｒｒ基板温度２００〜４００６０）によ
シこのエネルギバンド巾２．５〜３．５・Ｖを形成させ
ることができた。

かくの如く基板をガラスとする場合、形成温度を２００
〜４００°Ｏとした半導体および基板を劣化させないこ
とを考えると、プラズマＯ’ＶＤ法により窒化珪素また
は炭化珪素はきわめて有効なゲイト絶縁膜であった。

このゲイト絶縁膜ＯＱは同時Ｋ　５ｘＱ４．５３（ＸＪ
のアイソレイション用被膜としても形成せしめた。

さらにＯ））に示される如く、第３のフォトリソグラフ
ィー技術■により５１（６）に対し電極穴（８）を８３
（１うに対し電極穴（？）を形成し、ゲイト電極に連結
する金属または半導体層（Ｐ＋またはＮ゛の導電型の珪
素牛導体またはＢｎＯｔ　ｓ　工ＴＯ等の透明導電膜）
を再度積層した。

次に第４のフォトリングラフイー技術■によシこの膜を
選択的にエツチングして、ゲイト電極０７１をゲイト絶
縁柳鴫−上に横方向に積層して設けて作シ、同時にｓｘ
ｇａｓに）よｐ電極穴を介して他部の工ＧＦ、キャパシ
タ、抵抗へ基板表面または絶縁物（６）上に密接して配
線させた。

第２図（ロ）のたて断面図のム−７を横方向よりみると
第２図（６）として示すことができる。番号はそれぞれ
対応している。

本発明の半導体は主として８Ａ８　（Ｄ珪素牛導体を用
いた。これは喧伝導度ケが１０〜１ｏ（ｉｃｍ）を有し
、ム８の１０〜１０　（Ａｃ　ｍ）’に比べて単結晶珪
素に近い特性を有しているためである。この喧伝導度は
不純物を意図的に導入しない実質的に真性の半導体にお
いて得られた。しかし真性（ホウ素によシ中和した活性
化エネルギが ＩＩＩ　ｇ／２に゛なった場合）においては、逆にホー
ルの移動度がきわめて大きくなシ、これらを組合せてエ
ンヘンスメント型またはディプレッション型のＮまたは
ＰチャネルエＧＦを作ることができた。この８１８は格
子歪を有するとともに、０．１〜６モル係の一就を有す
る不対結合手の中和用に水素を有しておシ、この水素の
脱ガスを防ぎ、かつ基板と半導体、電極・リード等が異
種材料の界面における熱膨張によるストレスを少くする
ため、すべての処理を２００〜６００°０以下好ましく
は２００〜３５０’Ｏ１代表的には３００°Ｃ以下です
るとよかった。

ま九ゲイト電極ｑカをｔｌ、８３と同一導電型の半導体
およびそれｌＩＣＭｏ等の金属を二重構造とした多層配
線構造でもよい。

かくしてソースまたはドレインを８１韓チヤネル形成領
域（９）を有するｓ　ｇ（ｔ４ドレインまたはソースを
Ｓ剪つによシ形成せしめ、チャネル形成領域側面にはゲ
イト絶縁物αＱ１その外側面にゲイト電極ＣＩ力を設け
た積層型の工Ｇ１α０）を作ることができた。

この発明においてチャネル長は８礼◆Ｙ厚さで決められ
、ここでは０．３〜３μ代表的にはＩＰとした。それは
非単結晶半導体の移動度が単結晶とは異なシ、その１１
５〜１／１００１．かないため、チャネル長を短くして
ＩＧ？としての特性を助長させたことにある。

８ム８においては、電子のバルク移動度が１０〜５００
０　ｊＶ／Ｂと１／３〜１／１０であるのに対し、ホー
ルのそれは０．５〜１０００１ａＶ／Ｂと１１５〜１／
１００である。しかしそれにアモルファス珪素が電子ｏ
、　ＯＷＬ〜１．　ｏｏｍ’ｖ／ｓ、　＊−ルはＯ，Ｏ
Ｏ１ｃｍＶ／８以下に比べて１０〜１０６倍も長いこと
を考えると、本発明の半導体装置に６〜１００ムの大き
さのマイクロクリスタル構造を有する８ム８を用い、さ
らに積層型にすることによ如チャネル長がＩＰ程度とい
わゆるマイクロチャネル構造とすることができるため、
高速応答性においてきわめて重要である。

さらに本発明の工ＧＰにおいて、電子移動度がホールに
比べて単結晶の３倍よシも大きく、６〜１００倍もある
ためＮチャネル型でするのがきわめて好ましかつ喪。

また８２にはホウ素等の１価の不純物を表面部に添加し
ない真性半導体はＮ型であるため、これを８２の形成時
に同時に０．１〜ＩＯＰＰＭ添加してＰ型または工型半
導体として用いることは本発明の液晶パネルを正の電圧
で動作させる九めのＮチャネルＩＧ？とする時有効であ
った。

かくの如くにして得られた工ＧＩＦは８２に実質的に真
性の半導体（Ｎ型となっている）を用いると、アチャネ
ルＩＧＩＦ　においては二ンヘンスメント型、またＮチ
ャネルエＧＩＦにおいてはディプレッション型の動作モ
ードを得ることができる。

ま九この日２を真性また＃ｉＰ型の半導体とすると、Ｐ
チャネルエＧ１においてはディプレッジ”！：／型、Ｎ
チャネルエＧ？においてはエンへンスメント型の動作モ
ードを得ることができる。

第１図の液晶表示を得るための工（）１Ｆとしてはエン
ヘンスメント型がその絵素を選択する場合使いやすい丸
め、簡単Ｃζエンヘンスメント型の動作をする場合につ
き示す。

ゲイト１！極を°丁゛、ソースまたはドレインを０１゜
とすると、チャネル形成領域（９）を電流が流れオン状
態を、またそれぞれ一方または双方が”０″ならばオフ
状態を作ることができた。

＋１°けＮ？−Ｙネル型ＩＧＩＦでは正ノ０．５〜１０
ｖの電流を、°０９はＯｖまたはスレッシェホルド電圧
以下の電圧を意味する。

Ｐチャネル型工Ｇ？はその電極の極性を変えればよい。

これらの論理系は第１図、第２図においてもまた以下の
第３図〜第５図の本発明の実施例においても同様である
。

また第１図において周辺のデコーダまたは一般の論理素
子を作ろうとする時、例えば抵抗００）は第２図φ）（
樽においてゲイトに加える電圧に無関係に８２のバルク
成分のえて方向の抵抗率で決められる。す力わちゲイト
電極を設けない状態で８１．８２．１３５を積層すれば
よい。またこの抵抗値は８２の抵抗率とその厚さ、基板
上にしめる面積で設計仕様に従って決めればよい。

第１図のインバータ（６０）においてドライバー（６υ
は第２図（ロ）とし、さらにそのロード（６優はａｘｏ
ｎ　５３（１２の一方とゲイト電極ａ″／）との連結さ
せるエンヘンスメント型またはデイプレツシミン型の工
ＧＦとして設ければよい。

さらにこのインバータ（６０）の出力は（６２）よ）な
シ、この基板上に離間して２つの工ＧＩＦを積層して複
合化すればよく、入力部はゲイト電極（１乃に対応して
設ければよい。

本発明のたてチャネル型工（）Ｆにおいては、もし光が
このＩＧＩＦの上方向または下方向から照射されても、
それぞれは８１．８３の牛導体層がＰｌまたはｔとなっ
ているため、この光を十分吸収してしまい、８２に到達
させない構造のいわゆる８１．８３が光のしゃへい効果
を同時に有する。

このためガラス基板上にこのＩＰを複数ケ作−しても、
特にこの１０１　Ｋ光のしゃへいを施さなくてもＯＮ、
　Ｏ？？動作をさせることができ、この効果はＩＧＩＦ
のない領域が光を液晶を含む基体全体に対し上下方向へ
の光の透過、反射をさせることによシ表示を行うことを
目的とするものであるため、特にこのＩＧＦ自身のしゃ
へい効果はきわめて重要な特徴を有する。

これは従来より知られ九横チャネル型のＴＦＴ（薄膜ト
ランジスタ）においては全く考えられなかった特徴であ
る。

第３図は本発明の他の実施例を示す。

第３図■は基板（１）上の導電層に）およびそれに積層
された８１（２）が横方向にそのｉ線がなされ、またゲ
イ）（ｌηも同様に横方向になされ、他方ＥＴ１ａ→が
図面に垂直方向に配線がなされた場合である。図面にお
いてはｘｅｙ（１ｏ）αｄ）の２つが示さ？ れであるが、マトリックス化して１ｄ〜１０９ケを同一
基板に配列せしめてもよい。

図面においてその番号は第２図の実施例に対応している
。

その製造においては、フォトリソグラフィー用マスクは
■〜■と３種類でよい０ゲイトの導電層０７１と８３（
至）の導電層との開に寄生容量の発生を防止するため、
酸化珪素（３ｏ）が８綽０の上に０．３〜２μの厚さに
積層させている。製造はこの酸化ｉ素（！Ｓｏ）をパタ
ーニングし、さらにこの酸化珪素をマスクとしてその下
の８１憾８２Ｑ４１をエツチングして８１．８２を同一
形状に形成させればよい。

第３図（９）はＩＧＦの配線が８１（６）およびその導
電層に）が図面において横方向、また８３にコンタクト
に）とによシ連結した配！（ハ）が横方向、またゲイト
（ロ）が図面に垂直にたて方向にその導電層を層間絶縁
物＠、（ハ）によシ離間して配線せしめたものである。

図面においては基板（１）上の導電層に）を■のマスク
によシバターニングし、Ｂ１（６）を■のマスクによシ
バターニングした。さらに８２６４Ｂ３（ト）を積層し
てセルファライン的に■のマスクにょシエッチングした
。またゲイト絶縁物（２）を形成した後、その上にゲイ
ト電極（ロ）、そのリードを■によシ形成した０加えて
層間絶縁物（ハ）をポリイミド樹脂、ｐＩＣ４等にょ）
ｏ、５〜２μの厚さに形成した後、コンタクト穴（））
を作シ８３（ハ）に連結した電極・リードを構成する第
２の導電層ａ４をマスク■によル作製したものである。

この図面に対応しそ第４図が液晶ディスプレイを用いて
本発明の他の実施例を示している０第３図（０）は基板
（１）上に第１の導電層とそれに積層するＢ１（６）を
マスク■によシ図面で横方向（Ｘ方向）Ｋ黛６（れ形状
に示した。ｔた８３醜ゲイト電極・リードＣ１ηは図面
で垂直方向（Ｙ方向）Ｋ示されている。

これは工ＧＩＦ（１０）において８ｇ、Ｅ１３をマスク
■によシ、またこのＳ２α４８３（ト）をまたぐ如くに
しておおったゲイトαηをマスク■によシ作ったもので
ある。

以上の如く本発明の工Ｇ１はソースまたはドレインを構
成するｓｘｇドレインまたはソースを構成する８Ｓ（ハ
）およびＢ２１１Ｃチヤネル形成領域を形成するゲイト
絶縁物（１０上のゲイト電極ａカが任意にその設計上の
要素を全く自由に受は入れてＸ方向、１方向に配線形成
せしめることが可能となった。これは従来よシ知られた
横方向にチャネルが形成されるＩＧＩＦに比べて１．プ
ラズマＯＶＤ法を中芯として半導体層８１．８２．８３
を順て可能になったもので、その工学的効果はきわめて
大きい。

第４図は第３図（９）をさらに発展させたもので液晶デ
ィスプレイに用い九ものである◎第４図は本発明の他の
実施例を示したもので第１図に示された２×２のマトリ
ックスセルに本発明を適用したものである０ 図面において（４）はその平面図の一部、φ）はムーム
５面におけるたて断面図を示す。

第４図ＣＢ）において、ガラス基板（１）上に第１の導
電層（ハ）が５００−３０００ムの厚さＫＸ方向に形成
されている。これはネサ（８ｎＱ）を用い九透明膜であ
ってもより０さらにこの上Ｋ　Ｂ２咳８３α→がＹ方向
に形成されている。またゲイト電極リード漏はＹ方向に
形成されており１８３（ト）に対し液晶用のキャパシタ
（３１）の電極（ハ）が透明導電膜によ多形成されてい
る。上側のガラス基板（至）下面にも透明導電膜■があ
る。この導電層＠、０４は互いに直角にて液晶が配向す
るように液晶分子配向膜または配向処理がなされている
Ｏこの２つの透明の電極＠、（ハ）の間に液晶（ハ）を
充填させている０ 各マトリックスの交点を構成するＩ（）Ｐ例えば（、Ｌ
Ｏ）　ＣＬ（０とその出力に連結するキャノくシタ（５
１）フ （３１）が第１図に対応して第４図（４）（（９）に示
しているＯ かくすることによシ、ひとつの絵素すなわちキャパシタ
の電極（ハ）トイγ融１絵素がｘｍｍ’６りり１〜１６
個も作シ゛得ることができ、ｉた５００Ｘ５００の平面
ディスプレイも５〜２０ｏｍ’で作ることかできるよう
になった。

第４図はこのＩＧＦの出力にはひとつの液晶によるキャ
パシタのみであったが、同時にこの表示時間を表示する
ためのキャノくシタ（３２）を並列して作ると第６゛図
に示す如くになる。

第６図は第４５図で示した液晶部（ハ）、上側電極（ロ
）、上側ガラス基板砧が図面の簡略化のため省略したが
、この部分は第４図と同様公知の方法で作製すればよい
。

第５図（４）はひとつの絵素に対応する領域の平面図、
＠はムーノでの九て断面図、（Ｏ）はＢ−ゴでのたて断
面図をそれぞれ番号を対応させて示しである。第５図（
０）の工ＧＩＦ（１０）の形状よシ明らかな如く、この
ＩＧＦへの配向は第３図（４）を主要素として用いたも
のである。

液晶表示用のキャパシタ′？￥Ｅ極（ハ）はＢ１（６）
と連結しておシ、第４図の場合の８３（ロ）と連結した
場合とその構造を異ならせている０ またこの日１…同時にその下側の透明導電膜に）および
ゲイト絶縁物（３２）上に第２の透明導電膜０″Ｑをゲ
イト電極的と同時に設けて得られた電極とじよシ並列の
中ヤパシタ０２）を構成し、液晶表示の表示時間を長く
するための一部としている。回路的には第１図にて破線
で示したキャパシ〉袋対応している０このキャパシタに
よシエＧＩＦのオン時間が１０〜１０００／Ｊ秒であっ
ても液晶表示は１〜１０００−１秒と長くするいわゆる
残光性を持たせることができる。このキャパシタは絵素
数が１０〜１０ケとなシ、この走査速度が０．１〜１０
０μ秒となった時、見ている人の目をつかれさせないた
めに有効である。

またとのに積容量のキャパシタはゲイト絶縁物Ｏ・と同
一材料としたことによシ、同一バッジ式に何らの新たな
工程を必要とせず作ることができた。しかしこの容量を
小面積で増加するため、窒化珪素ではなく酸化チタン、
酸化タンタルその他強誘電体を用いてもよい。

本発明における８１αネに電気的に連結されている他の
電極（ハ）は電極穴（３９）を介して設けられている。

これらＩＧＩＦ（１０）上にポリイミドまたはＰＩＱ等
の眉間絶縁物を１〜３μの厚さに設け、それを選択的ｌ
フォトリングラフィ技術によシ設ければよい。この電極
−（設計の仕様に従ってひとつの絵素の大きさを決定す
る。カリキュレータ等においては、０．１〜６ｍ♂また
はく形、数字の１セグメントに対応している。しかし第
１図の如き走査型のマトリックス構成をさせる方式にお
いて、１〜６０μをマトリックス状として例えば５００
Ｘ５００とすればよい。液晶表示部はとの電極の上方と
他方をネサ膜等の透明導極（財）をそれぞれの電極に液
晶分子配向膜を形成させて有するガラス板（ホ）とを０
．１〜２ｍｍの間げきを有せしめて対抗配置させ、そこ
に例えばネマチック型の液晶（ハ）を注入して設けた。

またこのディスプレイをカラー表示してもよい。さらに
例えば、これらの絵素が三重に重ね合わされて作られて
もよい。そして赤緑黄０３つの要素を交互に配列せしめ
ればよい。

第５図、第６図で明らかな如く、本発明は基板（１）上
に複数の工ＧＦ、キャパシタ、抵抗または同時にサンド
ウィッチ構造として液晶表示の平面パネルを設けたこと
を特徴としている。

さらに図面より明らかな如く、上方よシの光照射に対し
て、ＸＧｌＦ（１０）に光が照射して９ｏ°状態の時リ
ークしてしまうことがＥＩＳ、８１１１Ｃよシ自動的に
防止されていることを他の特徴としているＯ 加えて従来と異なシ、絶縁基板上に完全に他の絵素とア
イソレイトして工ＧＦを積層型に設けていくことはきわ
めて大きな特徴であシ、特にこの全行程を６００°０以
下−特に３００”Ｏ以下の温度で作ることが可能である
ことは、このパネルが大面積としても熱歪の影響を受け
にくいという大きな特徴を有している。

加えて本発明の半導体は非単結晶構造を中心としておシ
、特にＳム８というアモルファスと単結晶との中間構造
であってかつ６００°０までの熱エネルギに対して安定
なことは本発明の他の特徴である。

特にこの８１ＢはｌＯ〜１００ムの大きなマイクロクリ
スタル構造の格子歪を有する非単結晶半導体であシ、そ
９製造には５００ＫＨ１！〜３ＧＨｚの誘導エネルギを
使っても温度が３００°０までで十分であシ、加えてそ
の電子Φホールの拡散長がアモルファス珪素の１００〜
１ｄ倍も大きいという物性的特性を有している。かかる
非単結晶半導体を基板上に積層する構造によ、９１８Ｆ
を設けたこと、加えてここを電流がたて方向に流れるた
め、チャネル長が０．１〜ＩＰのマイクロチャネル型Ｉ
ＧＩＦを高精度のフォトリングラフィ技術を用いずに作
ることができることがきわめて大きな特徴である。

さらに本発明において工ＧＦとしての特性は、日ム日の
特性にかんがみ、そのスレッシエホールト電圧Ｃｖ４Ｊ
は例えばドープをイオン注入法で行なうのではなく、８
２に添加する不純物の添加量と加える高周波パワーによ
多制御する点も特徴である。

そのため耐圧２０〜３０’Ｖ％−・−％〜４ｖを±０．
２ｊの範囲で制御できた。さらに周波数特性がチャネル
長が０．１〜ＩＰのマイクロチャネルのため、これまで
の単結晶型の絶縁ゲイト型牛導体装置の１／６〜１／６
０を非単結晶半導体を用いたのにもかかわらず、得るこ
とができた０ 厚さに挿入することによシ、このＩＰ接合またはＰＭ接
合のリークは逆方向Ｋ　１０７を加えても１ｏｎム以下
であった。これは単結晶の逆方向リークに匹敵する好ま
しいものであった０また８１Ｋ例えば酸素または窒素を
２〜２０モルチ、また炭素を５〜３０モルチ添加すると
、第２図に示した構造においては同様に逆方向にリーク
が少なく、また８２．８３のエツチングの際８１をオー
バーエッチしてしまうことを防ぎ、プロセス上も好まし
かった。この低リーク特性は無添加の場合に比べて１／
１０〜１／ｘｏ’倍もリークが少なかった０このリーク
が少ないことが第１図のマトリックス構造を実施する時
きわめて有効であることは当然である。

さらにこの逆方向リークはこの積層型の８１．８２．８
３をともにアモルファス珪素の半導体のみで作った場合
、逆方向バイヤスを１０７加えると１ｍム以上あったが
、これをＳム８とすると６〜５０／Ｊムにまで下った。

それはＥｌｌ、８３０Ｆ＋またはＮ１型の半導体におけ
る一Ｐの不純物が置換型に配位し、そのイアオン化率が
単結晶と同じく４Ｎ以上となったこと、およびその活性
化エネルギもアモルファスの場合の０．２〜０．３・Ｖ
よシｏ、　ｏｏａ〜ｏ、　ｏｏｘ・Ｖと小さくなシ、電
気伝導度もム８の１０〜１０　（ａ　ｅ　ｓｊに対し１
０”−１０Ｌ（Ａｃ　ｍ５″ときわめて大きくなったこ
とにある。

このため一度配位した不純物が積層中にアウトデイフエ
ージ目ンせず、結果として接合がきれいにできたことに
よる。

さらにかかる積層型のＩＧνのため従来のように高精度
のフォトリソグラフィ技術を用いることなく、基板特に
絶縁基板上に複数個のｘｅｙ。

抵抗、キャパシタを作ることが可能になった。

そして液晶表示ディスプレイに、！、で発展させること
が可能となった。

本発明における半導体は珪素、絶縁体は酸化珪素または
窒化珪素を用いたｏしかし半導体としてゲルマ＝ｗ−ム
、ＥｌｉｘＧｓ、、　（ｏ（ｘｚυ、ＢＰ、Ｇａム−等
を用いてもよい。

また非単結晶半導体においてＢム８ではなくアモルファ
スまたそは結晶粒径が６０〜６０００ムの大き表いわゆ
る多結晶牛導体であってもよいことはいうまでもない０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による絶縁ゲイト型半導体装置、インバ
ータ抵抗、キャパシタまたは絶縁ゲイト型半導体装置と
キャパシタとを絵素としたマトリックス構造の等価回路
を示す０ 第２図は本発明の積層型絶縁ゲイト型中導体装置の工程
を示すたて断面図である０ 第３図は本発明の他の半導体装置を示す０第４図および
第６図は本発明の積層型絶縁ゲイト型半導体装置とキャ
パシタまたは液晶とを一体化した平面ディスプレイを構
成する半導体装置を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上または基板上の第１の導電層上に設けられた
   第１の半導体と、該半導体上に設けられた概略同一形状
   を有する第２および第３の半導体を積層して有し、前記
   第１および第３の半導体は同一導電型よりなる一対のソ
   ース、ドレインを構成して設けられ、前記第２の半導体
   の側部に隣接して設けられたゲイト絶縁膜とゲイト電極
   よりなるゲイトが設けられた絶縁ゲイト型半導体装置に
   おいて、前記第１の半導体または第１の導電層、前記ゲ
   イトの電極、リードを構成する第２の導電層、および前
   記第３の半導体または該半導体に連結した第３の導電層
   は互いに眉間絶縁物により離間して積層されたことを特
   徴とする半導体装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、第１の導電層、第
   ２または第３の導電層は透明導電性層よシなることを特
   徴とする半導体装置０