JPS5874067A - 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
型半導体装置を設けた半導体装置およびその作製方法に
関する。

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、または基板上
にキャパシタを有せしめた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。

本発明は平面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、この電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り出す端子が絵素の
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ＧＦという）を必要としていた。

そしてこの工ＧＩＦＫ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型工Ｇ１１１′および液晶ディス
プレーへの応用は、本発明人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５６−００１７６’７号　および複合半導体装置　特
願昭５６−００１７６８号　昭和５６年１月９日出願）
に−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０ この液晶表示部はその等価回路としてキャパシタ（以下
Ｃという）Ｋて示すことができる。

このためとの工ＧＩＩ′とＣとを例えば２×２のマトリ
ックス構成（４０）せしめたものを第１図に示す０第１
図においてマトリックスα０）はひとつの工ＧＦ（１０
）とひとつの液晶が充填された０（３１）および必要に
応じて設けられた残光性を有せしめるためのＣ（３つに
よりひとつの絵素を構成させている。これを行に（５ｘ
）　（５４）とビット線に連結しν 他方ゲイトを連結じて列α１）　（４１）を設けたもの
である。

すると例えば（５１）（４１）を１″としく５イ）′０
めを０″と２ノ すると、（１，１）番地のみを選択してオンとし、電気
的にＯ（３１）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
める斥め、他の絶縁ゲイト型半導体装置（５０）および
他のインバータ（６０）、抵抗００）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。

さらにカリキュレータ用の表示装置は１♂〜ＩＣｉケの
絵素を用いればよく、ＴＶ用には１０〜１０個例えば２
５Ｘ１０３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Ｉ
Ｃ）Ｆ、インバータ、抵抗を用いて作ればよいことがわ
かる。

以下にその実施例を示す。

実施例１ 第２図は本発明の積層型工ＧＦのたて断面図およびその
製造工程を示したものである。

て任意の形状にパターン形成し、例えば横方向の導電層
とするリードふを形成せしめた。この第１の導電層を任
意の形状に第１のマスク■にエリエツチングした。さら
に第１の導電層ａ′４上ＫＮｔたはＰの第１の半導体Ｓ
　１（３）をプラズマ気相法により形成させた。さらに
とのＳ　１（Ｓ）の上に第２の真性またはＮ−１ｆｃｌ
ｄＰ−型の半導体（４）（以下単に８２という）を形成
した０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Ｓ　１（Ｓ）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
第２図（Ｂ）の如くに設けた。この第１の導電層は、−
４のＳｎＯ□等の透明導電膜であっても、またさらにこ
のＳｎＯ□等にＮｉ、Ｏｒ等を積層して形成し、とのＮ
ｉ、Ｏｒを８１α埠と第１の導電層とのオーム接触を助
長せしめてもよい。

こ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〜４００テの温度にて設けたも
ので、非晶質（アモルファス）または５〜１００Ａ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
）または５０〜５００Ａ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晶の珪素半導体を用いてい
る。本発明においてはセミアモルファス半導体（以下Ｓ
ＡＳという）を中心として示す。このＳＡＳに関しては
本発明人の発明になる特許願（特願昭５５−０２６３８
８８５５．３．３出願　セミアモルファス半導体）にそ
の詳細な実施例が示されている。

さらに第１図においてスクリーン印刷法または写真融剤
法によるいわゆるリソグラフィー技てＳ２と８３とを概
略同一形状に作製した。この時第１の導電層を残存させ
ることが重要である。

この時第１の導電層を２層またはそれ以上とする場合、
その１層を選択的に除去してもよい。

、１′ このＥｌ　３（５）の上に第２図（Ｂ）−セいてさらに
寄生容量を少くするため、厚い絶縁膜をＴ、＋ＰＯＶＤ
法（減圧気相法）またはプラズマＯＶＤ法によシ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Ｓｓ上Ｋ　ＭＯ，Ｗ、　ＭＯＬＳｉ、　ｗＬＳｉ
等の導電層を０．２〜０．５μ形成し、さらにその上に
８１０１を０．３〜１μとさせてＳ３の導電率を向上さ
せることはマトリックス化に有効であった。

また第２図（０）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。

さらにこの後この８１．８２．８３の表面全体に絶縁膜
（６）を特にＳ２α→の側表面にゲイト絶縁膜αＱとし
て形成した０この絶縁膜は１３．５６ＭＨｚ〜２　、４
５ＧＨｚの周波数の電磁エネルギにより活性化して、酸
素または酸素と水素との混合気体雰囲気に１００〜７０
０°０浸して酸化して、２００−２００ＯＡの厚さに形
成した。

特に基板がガラス、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ねゲイト
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（Ｅｌ　１ａＮｘ　０４ｘ
＜　３）または炭化珪素（８１ｘＯＩ−ｘＯ＜ｘｃｌ）
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（８１）！１４またはＳ　１ａＨ）とマイ
・クロ波（２，４５ＧＨ２５０〜５００Ｗ出力）Ｋより
イオン化されたアンモニアまたは窒素を珪化物気体：窒
化物Ａｆす！１：２０〜１：５０００としてＯ０ｌ〜ｏ
、　５ｔｏｒｒに保持された反応炉内に導入し、この反
応炉内Ｋ　２００〜５００＠Ｏ代表的には３００°Ｃに
反応炉の外側より加熱された基板上Ｋ　１３．５６ＭＨ
２の第２の高周波プラズマ（５〜５０Ｗ出力）を加えた
２段のプラズマＯＶＤ法を用いた。

かくすることによシ、半導体特に８２（１◆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（２００〜４００”Ｏ）でゲイト絶縁膜
を２００〜１００ＯＡ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よシ
励起することによシ、十分にイ（９） オン化すると、会合していたシランの内部にも被膜形成
時にこの窒素が含浸されるため、一般にいわれるヒステ
リシス特性等がみられず、さらにナトリューム等に対し
てもマスク性を有する好ましい絶縁被膜であった。

またｓ　ＩＸ、ＣＩ（（０≦ｘ＜　１）　Ｋ関しては、
絶縁体とする際にプラズマＯＶＤ法を′用い、ＴＭＳ（
テトラメチルシラン）　　（Ｓｉ（ＯＨ）、）による炭
化珪素またはアセチレン（ＯＬＨＩ）による炭素をプラ
ズマｃｖＤ法（（Ｌ　’ｌ〜１ｔｏｒｒ基板温度２００
〜４００°Ｃ）Ｋよシこのエネルギバンド巾２．５〜，
３６５　ｅ　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°Ｃ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ＯＶＤ法によシ窒化珪素または
炭化珪素はきわめて有効なゲイト絶縁膜であった。

とのゲイト絶縁膜ａ→は同時に５ＩＱ４Ｓ３αＱのアイ
ソレイション用被膜としても形成せしめた。

００） さらに第２図中）に示される如く、第３のリソグラフィ
ー技術■によシ、この絶縁膜０Ｑに対し電極穴（８）を
、Ｓ３α→に対し電極穴（７）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Ｎ９の導電型
の珪素半導体またはｓｎも工Ｔ。

等の透明導電膜）を再度積層した。

次に第４のフォトリソグラフィー技術■にょシこの膜を
選択的にエツチングして、ゲイト電極ａカをゲイト絶縁
物ａＱ上に横方向に積層して設けて作り、同時にＳ’に
’　８３（ｌよシミ極大を介して他部の工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図中）のたて断面図のＡ　−Ａを横方向よシみると
第２図（Ｉｌｉ）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８ＡＳの珪素半導体を用いた
。これは暗伝導＃！ｌ□′−が１δｇ、１０’　（４（
！　ｍ５’を有し、Ａｓの１０〜１０　（ＪＬＯｍ）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。

この暗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
り中和した活性化エネルギがＥｇ／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、
これらを組合わせてエンヘンメンス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ＳＡＳは格子歪を有するとともに、０．１〜５
モルチの濃度を有する不対結合手の中和用に水素を有し
ており、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２００〜６０
０’Ｏ好ましくは２００〜３５０°０１代表的には３ｏ
ｏ＠ｃでするとよかった。

またゲイト電極ａカを８１．８３と同一導電型の１′８
、。

半導体およびそれ、にＭｏ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４′ｉ！いのマスクにょシ、ソースまたはドレ
インを８１α亀チヤネル形成領域（９）を有するＳ２α
表ドレインまたはソースを８３００にょ多形成せしめ、
チャネル形成領域側面にはゲイト絶縁物０Ｏ１その外側
面にゲイト電極αηを設けた積層型の工ＧＦ（１０）を
作ることができた。

この発明においてチャネル長は５２０４の厚さで決めら
れ、ここでは０．３〜３μ代表的には１μ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１
１５〜１／１００シかないため、チャネル長を短くして
工ＧＦとしての特性を助長させたことにある。

ＳＡＳにおいては、電子のバルク移動度が１０〜５００
ｃゴＶンＳと１／３〜１／１ｏであるのに対し、ホール
のそれは０．５〜１００　ｃ　ｍＶ／Ｓと１１５〜１／
１００である。しかしそれにアモルファス珪素が電子０
．０１〜１．Ｏｃ耐Ｖ／Ｆ３−、ホールはＯ，０Ｏ１ｃ
留ｖ／ｓ以下に比べて１０〜１０倍も長いことを考える
と、本発明の半導体装置に５〜１００Ａの大きさのマイ
クロクリスタル構造を有するＳＡＳを用い、さらに積層
型にすることによシチャネル長が１μ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ＧＦ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、５〜１００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った。

またＳ２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
圧で動作させるためのＮチャネルＩＧＦとしてもよい。

かくの如くして得られた工ＧＦはＳ２に実質的に真性の
半導体（Ｎ型となっている）を用いると、Ｐチャネルエ
ＧＦにおいてはエンヘンスメント型、またＮチャネルエ
ＧＦ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。

またこの８２を真性またはｉ型の半導体とすると、Ｐチ
ャネルエＧＦ’においてはディプレッション型、Ｎチャ
ネルエＧＩＦにおいてはエンヘ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ＩＧＦ’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ため
、簡単にエンヘンスメント型の動作をする場合につき示
す。

ゲイト電極を°イ′、ソースまたはドレインを＃１″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Ｏならばオフ状態を
作ることができた。

＃ｆ′はＮチャネル型工ＧＩＩ′では正の０．５〜ＩＯ
Ｖの電流を、０はＯＶまたはスレッシュホルド電圧以下
の電圧を意味するＯ Ｐチャネル重工ＧＦはその電極の極性を変えればよい。

これらの輪環系は第１１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（７０）は第２、図（
Ｉ））　、　（Ｅ）　においてゲイトに加える電圧に無
関係に８２のバルク成分のたて方向の抵抗率で決められ
る。すなわちゲイト電極を設けない状態で８１．８２．
　Ｓ’３を積層すればよい。またこの抵抗値はＳ２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（６１
）は第２図（Ｄ）とし、さらにそのロード（６番）は５
ＩＱ４ｓｓＱ→の一方とゲイト電極α力との連結させる
エンヘンスメント型またはディプレッション型の工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）よシな
シ、この基板上に離間して２つの工ＧＦ’を積層しｈ て複合化すればよ≦、１・入力部はゲイト電極ｃ１７）
に対応して設ければ、よい。

本発明のたてチャネル型工ＧＦにおいては、もし光がと
の工ＧＦの上方向または下方向から照射されても、それ
ぞれはＥｌｌ、ＥＩ３の半導体層がＰ′またはＮｔ　ｈ
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ＩＧＩ＋’を複数ケ作製し
ても、特にこの工ＧＦに光のしゃへいを施さなくてもＯ
Ｎ、　０ＬＩＰＦ動作をさせることができ、この効果は
ＩＧＦ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、特にとの工ＧＦ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たーチャネル型の工ＧＦ’（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図は第２図に示した実施例１を同様の製造方法に従
って作製した本発明の他の実施例を示すσ 実施例２ 第３図（４）は基板（１）上の導電層α埠が横方向にそ
の配線がなされ、またゲイトα力も同様に横方向になさ
れ、他方Ｂ３（ト）が図面に垂直方向に配線がなされた
場合である。図面においては工ＧＦ（１０）００）の２
つが示されであるが、マトリックス化して１０〜１０ケ
を同一基板に配列せしめてもよい０ 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、リソグラフィー用マスクは■〜■
と３種類のみでよい。ゲイトの導電層ａｆ）とＳ３θ→
の導電層との間に寄生容量の発生を防止するために実施
例１にて示した酸化珪素（３ｏ）がＳ３α→の上Ｋ　Ｏ
，３〜２μの厚さに積層させている０製造はこの酸化珪
素（３０）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蛾ｓ４４　ｓ１α場をエツチング
して８１，８２、ｓ３を概略同一形状に形成させればよ
い。

実施例３ 第３図（Ｂ）は本発明の他の実施例を示す。

図面において工ＧＦ（１０）の配線が８１α１に連結し
た第１の導電層αのが横方向、また８３αｒコンタク）
　０１）とによシ連結し次第３の導電層配線（財）が横
方向、またゲイト電極に連結した第２の導電層θカが図
面に垂直にたて方向に設けられ、各導電層間を層間絶縁
物（６）、（ハ）により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α埠を■のマスク
によりパターニングし、５１（ｌ未８２（１４８３αυ
を積層してセルファライン的に■のマスクによりエツチ
ングした。またゲイト絶縁物αＱを形成した後、その上
にゲイト電極ａ力、そのリードα′Ｉ）を■によ多形成
した。加えて層間絶縁物（ハ）をポリイミド樹脂、Ｐ工
Ｑ等により０．５〜２μの厚さに形成した後、コンタク
ト穴（７）を作シ５３００に連結した電極・リードを構
成手、る第３の導電層α◆をマスク■によシ作製し、３
層配線が５種類のマスクにより作製が可能であることを
示したものである。

この実施例に対応して第４図が液晶ディスプ第３図（０
）に本発明の他の実施例を示す。すなわち基板（１）上
に第１の導電層α■をマスク■によシ図面で横方向（Ｘ
方向）Ｋ延在した形状に示した。またＳ３α→、ゲイト
電極・リードα乃は図面で垂直方向（Ｙ方向）に示され
ている。

これは工Ｇｐ０ｏ）Ｋ訃いて８２．８３をマスク■に゛
より、チャネル形成領域においてまたこの日２αゆては
Ｓ３（ハ）上にリードをマスク■にょシ作ったものであ
る。

以上の実施例２，３．４に示される如く、本、１ 発明の工ＧＦはソースまたはドレインを構成する１′？
ｌ”Ｊ、、＋ Ｓ１韓ドレイン゛ま□・たけソースを構成するｓ３（ト
）およびＳ２α◆にチャネル形成領域を形成するゲイト
絶縁物ａＱ上のゲイト電極αη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、Ｙ方向に配線形成せ
しめることが可能となった０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工ＧＦＫ比べて、プラズマ
ＣｖＤ法を中心として半導体層８１．８２．８３を順次
積層して形成していく構造を有するとともに、Ｓｌ、Ｓ
２、Ｓ３は実質的なセルファライン構造であるために初
めて可能になったもので、その工業的効果はきわめて大
きい。

実施例５ 第４図は第３図（Ｂ）をさらに発展させた本発明の他の
実施例を示したもので、液晶ディスプレイに用いたもの
である。

第４図は第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。

図面において（Ａ）はその平面図の一部、（ト））はＡ
ｈ１面におけるたて断面図を示す。

第４図φ）において、ガラス基板（１）上に第１の導電
層（ハ）が５００〜３０００Ａの厚さにＸ方向に形成さ
れている。これはネサ（Ｓ　ｎ　Ｏ，）または工Ｔ。

（工ｎＬＯ，＋　Ｓ　ｎ　Ｏ，（５％）　）を用いた透
明膜であってもよい。さらにこの上ＫＳ２α４８３（ト
）がＹ方向に形成されている。またゲイト電極リード（
１′／）はＹ方向に形成されておＩｐ、８３α時に対し
液晶用充填されたキャパシタ（３１）の電極（ハ）が透
明導電膜により形成されている。上側のガラス基板（ハ
）下面にも他の透明導電膜に）がある。この導電層に）
、（ハ）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。この２つの透
明の電極（財）、（ハ）の間に液晶翰を充填させている
。

各マトリックスの交点を構成する工ＧＦ’例えば（１０
）　（ｃφとその出力に連結するキャパシタ（３１）） （３１）が第１図に対応して第４図（Ａ）、（Ｂ）に示
している。

かくすることにより、ひとつの絵素すなわちキャパシタ
の電極（ハ）で作られる絵素が１ｍｍ”あたシ１〜１６
個も作シ得ることができ、また５００Ｘ５００の平面デ
ィスプレイも５〜２０ｑｍで作ることができるようにな
った。

第４図はこの工ＧＦの出力には液晶が充填されたひとつ
のキャパシタが直列接続されたのみであったが、同時に
この表示時間を表示するための１４（用キャパシタ（３
つを並列して作ると第５図に示す如くになる。

実施例６ 第５図は第４図で示した液晶部（ハ）、上側電極（ロ）
、上側ガラス基板（ハ）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（Ａ）はひとつの絵素に対応する領域の平面図、
（９）はＡ　−Ａ’での、たて断面図、（０）はＢ　−
Ｂ’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（Ｃ）の工Ｇ　Ｆ　（１０）　、Ｑ形状よ
シ明らカナ與＜、この工ＧＦ′への配向は、実施例２に
示した第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の一方の電極（ハ）は（ロ） ｓＪＩと連結しており、第４図の場合の５ｓｉｔ）と連
結した場合とその構造を異ならせている。

第２の透明導電膜（３りをゲイト電極α乃と同時に設け
て得られた電極としょシ並列のキャパシタ（３２）を構
成し１液晶表示の表示時間を長くするための一助として
いる。回路的には第１図にて破線で示したキャパシタ（
３２）に対応している。

このキャパシタにょシェＧＦのオン時間が１０〜１００
μ秒であっても、液晶表示は１〜１００ｍ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１０〜１ｏケとなシ、この走査速度が０．
１−１００μ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。　　　　　　　　：ｉ。

また仁の蓄積容量の１キヤパシタはゲイト絶縁物α峰と
同一材料とした牛とにょシ、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ｓ　ＩＱｌに電気的に連結された他の電
極（ハ）は電極穴（３９）を介して設けられている。こ
れら工ＧＦ（１０）上にポリイミドまたはＰ工Ｑ等の層
間絶縁物を１〜３μの厚さに設け、それを選択的にリソ
グラフィ技術によシ設ければよい。

この電極（ハ）が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
〜５ｍｎ？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、１〜６ｏｐをマトリックス状とし
て例えば５００Ｘ５００とすればよい０液晶表示部はこ
の電極の上方と他方をネサ膜等の透明電極（ハ）をそれ
ぞれの電極に液晶分子配向膜を形成させて有せしめて対
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。そして赤緑黄の３つの要素を交互に配列せしめ
ればよい。

第５４１、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、工ＧＦＩ００）Ｋ光が照射して＃ｏ＃状態の時リー
クしてしまうことが８３．８１にょシ自動的に防止され
ていると、とを他の特徴としている０ 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ととはきわ
めて大きな特徴であシ、特にこの全行程をｅ　ｏ　ｏ’
ｃ以下特Ｋ　３００″Ｃ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（ハ） トシており、特Ｋ　ＥＩＡ８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’Ｏ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８Ａ８は１０〜１００Ａ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
の製造には５００ＫＨｚ〜３ＧＨｚの誘導エネルギを使
っても温度が３００°０４でで十分であり、加えてその
電子・ホールの拡散長力玄アモルファス珪素の１００〜
１０″倍も大きいとＹ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り工Ｇ
Ｆ’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０．１〜１μのマイクロチャネル
型ＩＧＦ’を高精度のフォトリソ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、１ ある。　　　　　　　　１．、。

さらに本発明において工ＧＦとしての特性は、５ＡＥＩ
の特性にかんがみ、そのスレッシュホールド電圧ＣＶ、
＆　）は例えばドープをイオン注入法で行なうのではな
く、８２に添加する不純物の添加量と加える高周枝パワ
ーにより制御する点も特徴である。

そのため耐圧２０〜３０■、Ｖ、−４〜４Ｖを±０．２
Ｖの範囲で制御できた。さらに周波数特性がチャネル長
が０．１〜１μ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半導体装置の１１５〜１１５
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。

また逆方向リークであるが、第１図に示すようなＳｌと
８２との間に窒化珪素（Ｓ入為、　（０４ｘｃ４））を
１０〜４０Ａの厚さに挿入することにより、このＮ工Ｐ
接合またはＰ“工Ｎ−接合のリークは逆方向Ｋ　１０’
Ｖを加えても１μ八以下であった。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。□ またＳｌまた□はＳ３に例えば酸素または窒素を２〜２
０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、マた８２．８３のエツチングの際、Ｓｌをオーツ（
−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Ｏこの低リーク特性は無添加の場合に比べて１／１
０〜１／１０’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）（イヤスをＩＯＶ加えると１ｍＡ以上あった
が、これを８ＡＥｌとすると５〜５ｏｐＡＫ　ｔで下っ
た。それはＳｌ、Ｓ３のＰまたはＮ“型の半導体におけ
るＢ、　Ｐの不純物が置換型に配位し、そのイオン化率
が単結晶と同じく４Ｎ以上となったこと、およびその活
性化エネルー１．アモルファスの場合の０．２〜ｏ、　
３ｅＶ　！　ＤＯ，００５〜０．００１ｅＶと小さくな
り、電気伝導度もＡ８のＩＣ１〜１０　（ＪＬＯｍ）に
対し１ｏ〜１ｏ　（ｎ　ｃ　ｍ）とき翰 わめて大きくなったことＫある０ このため一度配位した不純物が積層中にアウトディフュ
ージョンせず、結果として接合かきれいにできたことに
よる。

さらにかかる積層型の工Ｇｍｌ＋のため従来のように高
精度のフォトリン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工ＧＦ。

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まで発展させ、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。しかし半導体としてゲ／Ｉ／　？　
＝　、：Ｌ−ム１．５ｉｘＧｅ、、（０＜ｘｃｌ）、Ｂ
Ｐ％ＧａＡａ等を用いてもよい。

また非単結晶半導体においてＳＡＳではなくアモルファ
スまたは結晶粒径が５０〜５０００Ａの大きないわゆる
多結晶半導体であってもよいことはいうまでもない。

（３■

【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何回路
を示す。 第２図は本発明の積層型絶縁ゲイト型半導体装置および
その作製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。 第４図および第５図は本発明の積層型絶縁ゲイト型半導
体装量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。 （３１） 、１゜ ・１）□。 １：１゜ 察１閃 旦 萬３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上の第１の導電層上に設けられた第１の半導体
   、第２および第３の半導体を概略同一形状を有して積層
   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九絶縁ゲイ
   ト型半導体装置が少くともひとつ設けられたことを特徴
   とする半導体装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、ソースまたはドレ
   インに連結してキャパシタまたは液晶が充填されたキャ
   パシタが設けられたことを特徴とする半導体装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、基板上の第１の導
   電層、ゲイト電極に連結する第２の導電層および第３の
   半導体または第３の半導体に連結した第３の導電層の少
   くとも２層は互いに直交する方向で配置設けられたこと
   を特徴とする半導体装置。