JPS5874080A - 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４債ｊ−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手導体
装置のソースまｆｃ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り外
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（ＩＧＩＦと
いう）を必要としていた０そしてこのＩ（）ＩＦ　Ｋ制
御信号を与えて、それに対応した絵素をオンま九はオフ
させたものである０本発明のたてチャネル型ＩＧ？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−果半導体装１区およびその
作製方法　特願昭５６−００１’／６グ号　および複合
半導体装置　特願昭５６−００　”ｌ　？　６８号　昭
和６６４．１９’Ｅ３ｆｆｌａ）諜；□７．□１．いる
。本発明はこれをさらに発展させ良ものである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
Ｃという）Ｋて示すことができる０このためこの工ＧＸ
Ｐと０とを例えば２×２のマトリックス構成Ｃ４０）せ
しめたものを第１図に示す。

第１図においてマトリックスα０）はひとつの工ＧＩＰ
α０）とひとつの液晶が充填されたＯ　（３つおよび必
要に応じて設けられた残光性を有せしめるための０（３
２）Ｋよシひとつの絵素を構成させている。これを行に
（５１）（ｓｉ）とビット線に連結しう 他方ゲイトを連結して列０υ、ｃＬｉｔを設けたもので
ある。

すると例えば（５１）、　（４１）を１″としく５）遼
りをＩＯｅとすると％（１＠１）番地のみを選択してオ
ンとし、電気的に０（３″Ｉ）へ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←１ｉテ板上にデコーダ、ドライバーを構
成せしめるため、他のＰ３縁ゲイト型半導体装置（６０
）および他のインバータ（６９抵抗（’ｙｏ）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１０〜１０ケの絵
素を用いればよ（、ＴＶ用には１０〜１０個例えばｇ５
ｘｌｏ＋ｌｄ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
かる〇 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Ｘｉ；）ＩＦ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６＞を形成せしめた。この−゛−第１の尋
電塙を任意の形状に第１のマスク■によりエツチングし
た。さらに第１の導電Ｊ−α→上にＮまたはＰの第１の
半導体８１（３）をプラズマ気相法によシ形成させた。

さらにとのＥｌ　１（３）の上に２１３２の真性または
Ｎ−またはｆ型の半導体（４）（以下単に８２という）
を形成した０さらＫｍｌ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（３）と同一導電型を有
する第３０半尋体（５）（以下単に８３という）をｆλ
層して第２図層 （Ｂ）の如くに設けた。この第１の等電層は、−葛の８
　ｎ　ＯＬ等の透明導電膜であっても、またさらにこの
８ｎＯ，等にＮｉ、Ｏｒ等を粗層して形成し、とのＮｉ
、Ｏｒを８　ｌＱ３と蘂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’（！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ｊ紋結晶性を有する半非晶質（セミアモルフ
ァス）または５０〜５００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ＥＩＡＳという）を中心として示す。この５Ａ８１Ｃ
１、Ｊ　しては本発明人の発明になる特許幀（４ｔｉ＋
・口昭５５−０２６３８８８５５．３．３出顧　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８２とＢ３とを減
略同−形状に作製した。この時第１の導電層を残存させ
る仁とが重要である０この時第１°の導・１層を２層ま
たはそれ以上とする場合、その１ノーを選択的に除去し
てもよい。

この＋３３（５）の上にＷ、２図（Ｂ）Ｋ番いてさらに
寄生容量を少くするため、厚い絶縁膜をＬＰＯＶＤ法（
減圧気相法）またはプラズマｏｖｎ法によシ０．３〜１
μの厚さに酸化珪粱膜を形ト・１４シておいてもよい０
またこのＳ３上Ｋ　Ｍｏ、　Ｗ、　Ｍｏ、Ｓ　ｉ、　Ｗ
、Ｓ　ｉ　％の導電Ｌ′場を０．２〜０．５μ形成し、
−さらにその上Ｋｓ１ｏ、を０．３〜１μとさせてＳ３
の尋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１１１１面は基板（１）表面
上に狩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′町極の段差部での段切
を除去することは効果的であった。

さらにこの後との８１．８２．８３の表面全体に絶縁Ｍ
　（６）を特に８２（１ゆの側表面にゲイト絶縁膜ｑ０
として形成した。この絶縁膜は１３．５６ＭＨｉ〜２　
、４５ＧＨｚの故波数の電磁エネルギによシ活性化して
、酸素または酸素と水素との混合気体雰囲気Ｋ　１００
〜’１０Ｏ’Ｏｉして酸化して、２００〜２０００ムの
厚さに形成し麺。

□・、、。

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（８１，％、　０５ｘ：３）
または炭化珪Ｘ　（８１ｘＧｎＯ（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（Ｓ１４またｌｌ１８１□榎とマイクロ波
（２，４５ＧＨｇ　５０〜５００Ｗ出力）Ｋよシイオン
化されたアンモニアまたは窒素を珪化物気体：窒化物島
４ｆ−１：２０〜１：５０００としてＯｓ　１〜ｏ、　
ａｔｏｒｒに保持された反応炉内に導入し、この反応炉
内に２００〜５００’Ｏ代表的には３００”Ｏに反応炉
の外側よシ加熱された基板上に１３．５６Ｍｌｌ５ｉの
第２の高周波プラズマ（６〜５０Ｗ出力）を加えた２段
のプラズマｃｖｎ法を用いた。

かくすることによシ、半導体特にｓ　ｚ＜＋４の（＋：
Ｉ１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°Ｃ）でゲ
イト絶縁膜を２００〜１０００ムの厚さに形成せしめる
ことができた。全化物気体をマイクロ波（５０〜３００
　Ｗ）に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敲膜形成
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ＢＩＸＯｔ＜　（ｏ４ｘ＜ｘ）に関しては、絶縁体
とする藺にプラズマＯＶＤ法を用い、ＴＭＥＩ（ｆ）ラ
メチルシラン）　　（８１（、Ｏ鵬）　Ｋよる炭化珪素
またはアセチレン（０，榎による炭素をプラズマＯＶＤ
法（Ｏｓ　ｌ〜１ｔｏｒｒ基板温度２０　ＯＮ４００’
Ｏ）にょシコのエネルギバンド巾２．５〜３．５ｅＶ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法によシ窒化硅素または
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Ｒ［ｊ＝１は同時にｓｘＱ：１８３（ｔｉ
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Ｊ［１＊に対し電極穴（８）
を、Ｅ＋３α→に対し電極穴（））を形成し、ゲイト電
極に連結する金縞または半導体層（ｐ”またはＮ４の導
電型の珪素半導体または８ｎＱ、■ＴＯ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■によシこの膜を
選択的にエツチングして、ゲイト電て他部の工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）のたて断面図のム−７を横方向よシみると第
２図（殉とじ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日ムＳの珪素半導体を用いた
。これは暗・伝導−トが１ｏ’−１６″（ａｃ献を有し
、ム８の１０〜ｘｏ　（ｕａｍ）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ｏしかし真性（ホウ素により中和した活性化エ
ネルギがｗ　ｇ／２にカつた場合）に〉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（）Ｆを作ることができた。この８ムＳ
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９、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〜ｅｏｏ’ａ：！Ｏｆ
ましくは２００〜３５　ｏ＠ａ、代表的にけ３０ｄＯで
するとよかったＯ またゲイト電、椰ぐηをＳｌ、８３と同一導電型の１騙 半導体およびそれたにＭＯ等の金網を二重構造とした多
層配線構造でもよいφ かくして４まいのマスクにより、ソースまたはドレイン
を８１０未チヤネル形成領域（９）を有するＢ２０４ド
レインまたはソースを８３（ト）によ多形成せしめ、チ
ャネル形成領域側面にはゲイト絶縁物０す、その外側面
にゲイト電極０乃を設けた積層波の工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８２Ｑ◆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ｓ４ｈ度が単結晶とは異なシ、その
１１５〜ｌ／１００シかないため、チャネル長を短くし
て工ＧＩＦと１ての特性を助長させたことにある。

ＳＡ８においては、電子のバルク移動度が１０〜５００
　ｃ　ｍ”Ｖ／８と１／３〜１／１０であるのに対し、
ホールノそれは０．５〜ｌ　ＯＯＯＭＶ／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〜Ｌ　ＯａｒａＶ／Ｂ、　ホー　ルはｏ、　
ｏｏ１ｃｍｖ／ｓ以下に比べて１０〜１０３倍も長いこ
とを考えると、本発明の半導体装置に５〜１００ムの大
きさのマイクロクリスタル構造を有する８Ａ８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８２にはホウ素等の凹側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ＫＯ０１〜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チャネルエＧＦとしてもよい。

かくの如くして得られた工ＧＦはＢ２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
（）Ｆ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一
？４ることができる。

またこの８２を真性またはＰ−型の半導体とすると、Ｐ
チャネルエＧＩＦ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ジト型の動作モ
ードを得ることができる。

第１図の液晶衣示を得るための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□合イ吏いやすいた
め、簡単に工ンヘンスメント型の動作をする場合につき
示す０ ゲイト１１１４を°１″′、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０ならばオフ
状態を作ることができた。

１１９はＮチャネル型工ＧＦでは正の０．５〜１０ｖの
電流を、０はＯｖまたはスレツシエホルド畝圧以下の電
圧を意味するＯ Ｐチャネ“型ＩＧＩＦはその電、−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０ 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ｅＦｏ）は°第３図（
９）、（１９においてゲイトに加える電圧に無関係に８
２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８１．８８．８！Ｓを
積層すればよい。ｉえとの抵抗値は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（６っ
け第２図（ロ）とし、さらにそのｐ−ドＣ６Ｑは８Ｊｆ
ｉ、１１３α場の一方とゲイト電極α力との連結させる
エンへンスメント型またはディプレッジ曹ン型のＩＧＦ
として設ければよい。

さらＫこのインバータ（６０）の出力は（６′４よシな
）、この基板上に離間して２つのＩＧＦを積層して複合
化すればよ＜１．入力部はゲイト電極α力に・、′□１
゜ 対応して設ければより。

本発明のたてチャネル型ＩＧＩＦにおいては、もし光が
このＩＧＦの上方向または下方向から照射されても、そ
れぞれは８１、ＢＳの半導体層がＰＦまたは１となって
いる丸め、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Ｉｎ、１１３が光のし中へい効果
を同時に有する。

このためガラス基板上にこのＩＧνを複数ケ作製しても
、％にこのｘｌｌ）νに光のし中へいを施さなくても０
１．　Ｏシシ動作をさせることができ、仁の効果はＫＧ
ν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、反射をさせるととによ〕表示を行うこと
を目的とするものであるため、特にこのｘＧ１自身のし
中へい効果はきわめて重要な特徴を有する。

ヒれは従来よ〕知られ九横チャネル屋のＩＧＦ（薄膜ト
ランジスタ）においては全く考えられなかつ九特徴であ
る・ 第Ｓ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。

実施例ａ 第３図に）は基板（１）上の導電層（ロ）が横方向にそ
の配線がなされ、またゲイトａｔｔも同様に横方向にな
され、他方８３榊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ＧＩＦ（１Ｇ）（ＩＣ９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Ｏ 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Φ〜■
と３種類のみでよい。ゲイトの導電層ａ力と８３（至）
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ＩＫて示した酸化珪素（３０）が８３（至）の上に０
．３〜２Ｐ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ａｘ憾５２ａ４８１（Ｌｌをエツチン
グして８１．８ｇ、８３を概略同一形状に形成させれば
よい。

実施例３ 第３図（６）は本発明の他の実施例を示す０図面におい
てＩＧＩＰ（１０）の配線が８１（ＬＩＫ連結した第１
パの導電層（ロ）が横方向、また８３噂コンタクト（ロ
）とにより連結した第Ｓの導電層配線（ハ）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
）、＠によシ離間して配線せしめ丸ものである０ 図面においては基板へ）上の導電層０１を■のマスクに
よシバターニングし、ａｘ（４ａｚＱ４　ｓｓＱ＄を゛
積層してセルファライン的に■のマスクによルエッチン
グした。ｔたゲイト絶縁物αＱを形成した後、その上に
ゲイト電極０′／）、そのリードへ１）を■によ〉形成
し九〇加えて眉間絶縁物（ハ）をポリイミド樹脂、［Ｑ
［Ｋよ）０．６〜３−の厚さに形成した後、コンタクト
穴←）を作シ８３（至）に連結した電極・リードを構成
譬る第３の導電層ａ◆を一スク■によ〕作製しりＱＪｌ
配線が６種類の〜スフによ〉作製が可能であることを示
しえものである０ この実施例に対応して第４図が液晶ディスズわち基板（
１）上に第１の導電層α埠をマスク■によシ図面で横方
向（Ｘ方向）Ｋ延在した形状に示し六０また８ｓ（至）
、ゲイト電極・リードα力は図面で垂直方向（！方向）
に示されているＯこれはＩＧ？（１０）においてｓ２．
８３をマスク■によシ、チャネル形成領域番でおいてま
たこの８２α◆８３（１！１をまたぐ如くにしておシフ
たゲイトａカを加えてまた８１にチャネルを形成自１域
においては８！ｓａ場上にリードをマスク■により作っ
たものである。

以上の実施例２，３．４に示される如く、本発明のｘＧ
ｌはソースまたはドレインを構成する８１蛾ドレイレま
たはソースを構成する８　３（１！Ｓお′ｌ″ｌ・１・
：。

よび８　ｇ４　Ｋチャネル形成領域を形成するゲイト絶
縁物ａ峰上のゲイト電極的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、！方向に配線形成せしめ
ることが可能となつ一＃：、０これは従来より知られた
横方向にチャネルが形成されるＩＧ７　Ｋ比べて、グツ
ズ１ＯＶＤ法を中心として半導体層ＢＩ、８２．８３を
順次積層して形成していく構造を有するとと４に、ａｔ
、ｓｇ、ｓｓ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６・ 第１図は第Ｓ図（ロ）をさらに発展させた本発明の他の
実施例を示し友もので、液晶ディスプレイに用％／％え
ものである。

第１図は第１図に示された２×２のマトリックス七ルに
本発明を適用したものである０図面にお′いて（６）は
その平面図の一部、俤）はムｉｔ面におけるたて断面図
を示す０ 第１図俤）において、ガラス基板ａ）上に第１０導電層
翰が５ｏｏ−３ｏｏｏムの厚さに１方向に形成されてい
る０これはネサ（８ｎ〜ま九は１２０（Ｉ　ｎ、Ｏ，＋
８　ｎ　Ｏ，（６１）　）を用いた透明膜であってもよ
い０さらＫこの上にｓ＊６４ｅｓ（ロ）が！方向に形成
されている◎またゲイト電極リードα力は１方向に形成
されておシ、８３（至）に対し液晶用充填され九キャパ
シタ（３υの電極−が透明導電膜により形感されている
。上側のガラス基板■下面にも他の透明導電膜（２）が
ある。この導電層（２）、（ハ）は互％／ｈＫ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部層が
なされている。この２つの透明の電極に）、翰の間に液
晶（ハ）を充填させている。

各マトリックスの交点を構成するＸＧＩＦ例えばＣＬＯ
）　Ｃ１（１）とその出力に連結するキャパシタ（Ｓυ
（！＄１）が第１図に対応して第４図■、（ロ）Ｋ示し
ている。

かくすることによシ、ひとつの絵素すなわちキャパシタ
の電極なやで作られる絵素が１ｍｍｚあ九り１〜１６個
も作シ得ることができ、またａｏｏｘａｏ。

の平面ディスプレイも５〜２０ａｍ’で作ることができ
るようになった。

第１図はこのＩＧＩＦ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九のみで６つ九が、同時
にこの表示時間を表示するためのＥ　Ｊｆｉ用キャパシ
タ（３２）を並列して作ると第６図に示す如くになる。

実施例６ 第６図は第４図で示した液晶部■、上側電極−、上側ガ
ラス基板弼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６図■はひとつの絵素に対応する領域の平百図、―）
はムームでのたて断面図、争）はＢ−Ｂでのえて断面図
をそれぞれ番号を対応させて示しである。第６図（０）
のＩＧνＣ１のの形状よシ明らかな如く、このｘｅｙへ
の配向は実施例２に示した第Ｓ図体）を主要素として用
いたものである０、、＝　、、ｌｊ：・、。

液晶表示用のキャパシタの一方の電極軽Ｉは斡 ８１ｏ１と連結しておシ、第４図の場合の８３Ｑ０と連
結した場合とその構造を異ならせている。

ｔたとのｇ　ｘＱｌは同時にその下側の透明導電膜に）
およびタイト絶縁物０１４上に接地型Ｆある第２の透明
導電膜（３−Ｑをゲイト電極／ｌｆ）と同時に設けて得
られた電極としより並列のキャパシタＣＭ＞を構成し、
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（３呻に
対応している。

このキャパシタによ、り　ＸａＶのオン時間が１０〜１
００ｐ秒であっても、液晶表示は１〜Ｎｏｏｎ秒と長く
するいわゆる残光性を持たせることができる◇この中ヤ
パシタは絵素数がｌＯ’〜１ｏ９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。

を喪この蓄積容量のキャパシタはゲイト絶縁物ａ峰と同
一材料としたＥ、とにょシ、同一バッジ・１１”　　′
”ＩＮ 弐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九め、窒化珪素では
なく酸化チタン、酸化タンタルその弛張誘電体を用いて
もよい。

本発明における８１（ロ）に電気的に連結され九他の電
極−は電極穴（３９）を介して設けられている。これら
ｘＱｌ（１０）上にボリイオドまたはＰＩＱ等の層間絶
縁物を１〜ｓｐの厚さに設け、それを逆折的にリソグラ
フィ技術によシ設ければよい。

この電極−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。カリ中エレータ等においてけ、Ｏ，ｌｘ５
ａｍ　１ｆｉはく形、数字の１セグメントに対応してい
る０しかし第１図の如き走査屋の！トリックス構成をさ
せる方式に訃いて、１−５０７１をマトリックス状とし
て例えばｆｓＯＯＸ５００とすればよい。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−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ζｋ例えばネマチック型の液晶（２）を注
入して設は九〇 ま九このディスプレイをカラー表示してもよい・さらＫ
例えｄｌ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６図、第６図で明らかな如く、本発明は基板（１）上
に複数のｘａｖ、’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ＷＣｆ１３面よシ明らかな如く、上方よシの光照射
に対して、ＸＧＰ（Ｎｏ）Ｋ光−ト照射して°Ｏ°状態
の時リークしてしまうことが８３．８１によ）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Ｘａνを積層型に設けていくむとはき
わめて大きな特徴であり、ｑ＃にこの全行程を！００°
０以下特に３００°０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Ｋくいという大きな特徴を有している〇 加えて本発明の半導体は非単結晶構造を中心に） としておシ、特に８ムＢ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ａ　ｏ　ｏ’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。

特にこの日ム８は１０〜１００ムの大きなマイクはクリ
スタル構造の格子歪を有する非単結晶半導体でＴｏり、
その製造には５００ＫＨｇ〜５ＧＨｖｓの誘導エネルギ
を使っても温度がｓｏｏ’ｏまでで十分であシ、加えて
その電子拳ホールの拡散長がアモルファス珪素ｏ　１ｏ
ｏ〜１０ゝ倍も大きいとｌう物性的特性を有している０
かかる非単結晶半導体を基板上に積層する構造によシｘ
Ｇνを設けたこと、加えてことを電流が九て方向に流１
．る九め、チャネル長が０．１〜１μのマイク−チャネ
ル型ｘＧ１を高精度のフォトリソグラフィ技術を用匹ず
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ｘ′Ｇνとしての特性は、８ム８
の特性にかんがみ、そのスレツシエホールＦ電圧（’Ｊ
は例えは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
り制御する点も特徴である。

そのため耐圧２ＯＮ３０７．　Ｖ、−４〜４Ｖを土ｏ、
　ａｖ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１１５〜１１
５０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８１と
８２との間に窒化珪素０３褪。−４（０−＝Ｘ４））を
１０〜４０ムの厚さに挿入することＫよシ、このＭ”Ｘ
Ｐ−接合またはゴエＮ−接合のリークは逆方向に１０ｖ
を加えても１μム以下であった。これは単結晶の逆方＾
リークに匹敵する好ましいもの中、□ であった。　　、１：１．。

ｔた８１または８３に例えば酸素または窒素を２〜２０
モル−１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
、ま九８ｇ、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九
〇この低リーク特性は無添加の場合に比べて１／ｌＯ〜
１／１０倍もリークが少なかったＯ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Ｏさらにこの逆方向リーク
はこの積層型の８１、ｔＪ＆、８５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Ｘ
ＯＶ加えると１ｍム以上あったが、これｆ８ムＳとする
と６〜５０ｐＡ　Ｋまで下ったＯそ五は８１．８Ｓの？
？またはｙ゛型の半導体における一アの不純物を置換型
に配位し、そのイオン化率が単結晶と同じく１Ｎ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．！Ｓ・Ｖよシｏ、　００５〜Ｏ，
０Ｏ１ｅＶと小さくなシ、電気伝導度もム８の１０〜ｘ
ｏ（ｎｏｗ）に対しｘｃｉ！−ｘｃｆ’（北ｏｎりとき
ｂφ わめて大きくなったことＫ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
ージョンせず、結果として接合がきれいｋできたことに
よる。

さらにかかる積層型の工Ｇ１の九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ＩＧＦ、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ルｆｆ二！−
ム、８１！（）ｅ＋−ａ　（０＜ｘｚ　ｌ）、Ｂ夙Ｇａ
Ａｓ等を用いてもよい。

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

− （３０）

【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、中ヤパシタを食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。 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〇 第Ｓ図は本発明の他の半導体装置を示す〇第１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置とキャ
パシタま友は液晶とを一体化し九平面ディスプレイを構
成する半導体装置を示す０ ．１゜ １１１− Ｑυ ：。 ′１．１ 業１囚 旦 ＠３ｉ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上の第１の導電層上に第１の半導体装２の半導
   体および前記第１の半導体と同一導電型の第３の半導体
   を積層して形成する工程と、前記第１の半導体と概略同
   一形状に前記第２および第１の半導体を形成する工程と
   、前記第１、第２、第３の半導体表面上に絶縁物を形成
   する工程と、前記第２の半導体の側部のゲイト絶縁物上
   にゲイト電極を形成する工程とを有する絶縁ゲイト型電
   界効果半導体装置°を基板上に形成することを特徴とす
   る半導体装置作製方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、第１の導電層上に
   絶縁物を形成する工程と、該絶縁物上にゲイト電極と同
   一主成分材料よシなる電極を形成することによシ、キャ
   パシタを基板上に形成することを特徴とする半