JPS587875A - ダイオ−ドおよびその製造方法 - Google Patents

ダイオ−ドおよびその製造方法

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JPS587875A
JPS587875A JP56106811A JP10681181A JPS587875A JP S587875 A JPS587875 A JP S587875A JP 56106811 A JP56106811 A JP 56106811A JP 10681181 A JP10681181 A JP 10681181A JP S587875 A JPS587875 A JP S587875A
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JP
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crystal silicon
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JP56106811A
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English (en)
Inventor
Kiyohiro Kawasaki
清弘 川崎
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPS587875A publication Critical patent/JPS587875A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)

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】 本発明は半導体、とりわけ悲晶質シリコンに関するもの
であり、MoS)ランジスタの入力保護となるダイオー
ドを提供することによりMOSトランジスタおよびMO
Sトランジスタ回路の信頼性を高めることを目的とする
MoS)ランジスタは絶縁性のゲート酸化膜または絶縁
膜を有し、したがってゲート絶縁膜は電荷が貯えられ易
い。このため静電気やサージ状の過電圧によって簡単に
破壊することが知られている。これを防ぐためには、例
えばnチャネルMOSトランジスタの場合には第1図a
に示したように保護ダイオード105をゲート1o1と
シリコン基板104との間に配置している。ゲート10
1に基板104に対して正の過大電圧が加がるとダイオ
ード105の逆方向ブレークダウンによって、また負の
過大電圧が加わるとダイオード105が順方向のだめに
電流が流れてダイオード106のれてゲート絶縁膜が保
護されるようになっている。
絶縁性基板上のMOSトランジスタ、例えば505−M
oS)ランジスタにおいてはシリコン基板が存在しない
ために保護ダイオード105は第1図すに示すようにゲ
ート1o1とソース103との間に配置されるのが一般
的である。なおpチャネルの場合には保護ダイオードの
極性を反転すればよい。
原子結合の不完全性を補なうためにその組成中に数チ以
下の水素を含む非晶質シリコンは大面積化が容易なこと
、低温形成で製作されることなどの理由により低コスト
の太陽電池のみならず様々な応用開発が提唱されている
。しかしながら単結晶シリコンと比較すると非晶質シリ
コンでは局在準位密度が高いこと、自由キャリアの移動
度が極端に低いことなどの理由により相互コンダクタン
スノ大キなMoS トランジスタを得ることが困難であ
る。
しかしながら電流を多く流す必要がなく、また6 ペー
ジ 高速動作も要求されない。例えば液晶と組み合わせて画
像表示装置を構成するために用いられるスイッチ用MO
Sトランジスタにおいては現状よりわずかの性能の向上
があれば十分である。本発明者はすでに薄くかつピンホ
ールのないゲート絶縁膜を賦与することにより非晶質シ
リコンMOSトランジスタの性能指数を向上せしめたこ
とを明らかにした。
ガラス板などの絶縁性基板上に形成された非晶質シリコ
ンMO8)ランジスタもSO8の場合と同様にゲート絶
縁膜が極めて破壊しやすいことが判明した。これはゲー
ト絶縁膜のみならず絶縁性基板までが帯電するためと思
われる。したがって非晶質シリコンMO8)ランジスタ
においてもゲートを保護するだめのダイオードは不可欠
である。
しかしながら、現時点で報告されている非晶質シリコン
MO8)ランジスタはゲート絶縁膜が厚いことや研究室
レベルでの慎重な取扱いなどの理由でゲート保護ダイオ
ードは内蔵されていない。すなわち引用すべき従来例は
皆無である。
6 べ−・ 非晶質シリコンを用いてダイオードを得る場合には第2
図乙に示す接合ダイオードか第2図すに示すショットキ
ダイオードのいずれかが容易であることは言うまでもな
い。接合ダイオードはpinの三層の非晶質シリコン層
201が金属電極202と203にはさまれた構成をと
り、逆耐圧は1層の厚みを変えるかi層に微量の不純物
を加えることにより制御可能である。ショットキダイオ
ードはn形不純物、例えば燐や砒素を大量に含んだ非晶
質シリコン層2051L、および不純物をほとんど含ま
ない非晶質シリコン層205bよりなる層206がカソ
ード金属電極206とアノード金属電極207にはさま
れた構成をとり、逆耐圧は1層206bの厚みを変える
かi層に微量のn形不純物を加えることにより制御可能
である。
1はガラス板などの絶縁性基板で204は金属電極20
3と非晶質シリコン層201との絶縁膜であるが非晶質
シリコンは一般に抵抗率が大きいので場合によっては不
要である。
非晶質シリコンのダイオードを製作するために7 ペー
ジ は第22図に示したように3〜4枚のマスク工程を必要
とする。また非晶質シリコンMOSトランジスタを製作
するためにもやはり3〜4枚のマスク工程が必要である
が保護ダイオードを内蔵したMOSトランジスタを製作
すると必然的に工程数は増加する。例えばpinの三層
が接合ダイオードには必要であり、MOS)ランジスタ
には1層だけでよい。そうすると非晶質シリコンの堆積
は2回以上必要となり、pinおよび1層の島を分離し
て配置するための食刻工程も必要となる。工程数の増加
は必然的にコストの上昇と歩留りの低下に反映するので
工程数の増加を防ぎつつ保護ダイオードを内蔵させたM
OS)ランジスタを得ることは極めて重要である。その
他にも非晶質シリコンの堆積回数が増すと堆積時の熱に
よって膜質が劣化することが多く、これを避けるために
も注意が必要であろう。
本発明は上記した問題点に鑑みなさ“れたものであり、
マスク工程の増加は1回にとどまりしかも保護能力の大
きい保護ダイオードを内蔵させることが可能である。ま
た0MO8化された場合にも極めて有効で、その要点は
縦型構造のショットキダイオードにあり、第3図以下の
図面とともに本発明の実施例について説明する。
まず第3図aに示したように絶縁性基板、例えばガラス
板1上に大量のn形不純物、例えば燐を含む第1の非晶
質シリコン層2を選択的に被着形成する。後述する理由
でその膜厚は厚い方が好ましく例えば2000〜300
0人に選ばれる。ついで第3図すに示したように第1の
非晶質シリコン層2上に第2の非晶質シリコン層3が第
1の非晶質シリコン層2を部分的に含んで選択的に被着
形成される。第2の非晶質シリコン層3の膜厚は1oo
oÅ以上あればよく例えば4000人に選ばれ、また不
純物の添加は不要である。第2の非晶質シリコン層3の
形成にあたって過食側によって第1の非晶質シリコン層
2の消失を防ぐためには第1の非晶質シリコン層2はあ
る程度厚くなければならない。ひきつづき第1の非晶質
シリコン層2上に第1の金属層4が第2の非晶質シリコ
ン9 ページ 層3と重なり合わぬように選択的に被着形成される。第
1の金属層4はその酸化物が絶縁物となるような例えば
ム1が選ばれ、膜厚は3000人もあれば十分である。
さらに第3図Cに示したように第2の非晶質シリコン層
3上と第1の金属層4上および露出している第1の非晶
質シリコン層2上に窒化シリコン膜5が選択的に被着形
成される。
基板1の周辺まで例えばスクライプグリッドなどを経由
して延長されている第1の金属層4と金属電極6とを基
板1の周辺で接続し、酸素プラズマの発生領域に対して
正のバイアスを与えプラズマ陽極酸化を行なう。酸化条
件は圧力0.I Torr、バイアス300V、基板温
度3oo″Cである。約2〜3時間後には窒化シリコン
膜6で被覆されていない第1の金属層40表面には40
0人の酸化膜(ム1205 ’アルミナ)7が成長し、
同じく 第2の非晶質シリコン層3の表面には400人
の酸化シリコン膜8が成長する。その後第3図dに示さ
−れているように窒化シリコン膜6を除去して第1の金
属層4と第2の非晶質シリコン層3を部分的10 べ−
7 に露出する。そして第3図eに示したように第2の金属
、例えばptの選択的被着形成を行なった後、プラズマ
陽極酸化を可能とするだめに基板周辺にまで延長されて
いた第1の金属層を除去または切断して本発明によるダ
イオードが完成する。
燐を大量に含む第1の非晶質シリコン層2は第1の金属
層4と、または第1の金属層4を介して第2の金属層9
に接続されてオーミック電極を形成し、不純物をほとん
ど含まない第2の非晶質シリコン層3は第2の金属層よ
りなる整流電極1oに接触していることから第2図すに
示したのとほぼ同じ構造のショットキダイオードが構成
されているのが分る。
第4図は本発明によるダイオードの作製と同時に行なわ
れるMOSトランジスタの工程断面図を示し、第3図乙
に相当す゛る工程は当然省略され、第4図a −dの断
面図で第3図b−eと同じ工程が実施される。MOSト
ランジスタの場合には島・状の第2の非晶質シリコン層
3上に形成された酸化シリコン膜81がゲート酸化膜を
構成し、またン−ス・ドレイン配線はムlよりなる第1
の金属層11.12またはそれらを介してptよりなる
第2の金属層13.14のいずれでもよい。不純物をほ
とんど含まない非晶質シリコンとA1とは比較的良好な
オーミック接触を形成するので第4図に示したMOS)
ランジスタはp+n両チャネル動作が可能である点に特
徴がある。したがって本発明による保護ダイオードの接
続方法はnチャネルの場合、カソード9はゲート15に
、またアノード10はソース13に、pチャネルの場合
、カソード4はソース11に、またアノード1oはゲー
ト16に接続すると多層配線が簡単となることが分る。
第5,6図は窒化シリコンを用いずになされるダイオー
ドおよびMOS トランジスタの工程断面図である。第
6図aに示しだように第1の金属層4の被着形成後、プ
ラズマ陽極酸化によって第1の金属層40表面にはアル
ミナ膜7が、また第2の非晶質シリコン層3の表面には
酸化シリコン膜8が形成される。第1の金属層4と第2
の非晶質リコン層の表面にも酸化シリコン膜8が成長す
るが、先述したように第1の非晶質シリコン層は厚く被
着されるので、この領域で第1の非晶質シリコン層が薄
くなっても消失する恐れはない。ついで第5図すに示し
たようにアルミナ膜7と酸化シリコン膜に開口部を設け
て第1の金属層4と第2の非晶質シリコン層3を部分的
に露出する。この時に弗酸系の食刻液でまず酸化シリコ
ン膜を食刻し、ついでCry、を含む熱燐酸液でアルミ
ナ膜を食刻すればマスク工程は1回でよい。その後第5
図Cに示したように第2の金属による金属配線が選択的
になされて第2の実施例によるダイオードが完成する。
第6図は対応するMOS)ランジスタの工程断面図であ
る。
以上述べたようにn形の不純物を含む非晶質シリコン層
の堆積工程とマスク工程が各1回増すものの、縦型構造
すなわちダイオード電流が非晶質シリコン層に垂直に流
れるために保護ダイオードの単位面積あたりの電流密度
の大きい、すなわち保護能力の大きいダイオードが得ら
れることが分る。このことはSO8においては横型構造
、すなわちダイオード電流が半導体層に平行に流れるた
めに有効な接合面積を大きくできないことと対比すると
本発明は単結晶シリコンの場合と同様の保護能力を有す
るMOS)、ランジスタ回路が絶縁性基板上に作製でき
ることを意味し、ゲート絶縁膜を薄くすることによって
キャリアの移動度の小さイ欠点を補ない非晶質シリコン
MOSトランジスタの集積回路を推進する目的にも合致
するものである。また0MO8化された非晶質シリコン
MOSトランジスタ回路にも有効な保護ダイオードであ
ることはすでに述べた通りである。
非晶質シリコン層の被着方法はグロー放電、スパッタ、
CvDのいずれの方法でもよく、また水素プラズマアニ
ールやレーザアニールなどによって非晶質シリコンが一
部結晶化しても本発明が適用できることは言うまでもな
い。ショットキバリアを形成する金属配線電極はptの
他にもIr 、 Pa。
Rhなど多くの金属材料が使用可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図a、bはそれぞれMOSトランジスタと保護ダイ
オードの関係を示す等何回路を、第2図a、bはそれぞ
れ非晶質シリコンで構成されたダイオードの断面図を、
第3図a、b、c、d、eおよび第5図a、b、cは本
発明によるショットキダイオードの工程断面図を示し、
第4図a、b。 c、dおよび第6図a、b、cは本発明によるダイオー
ドの作製と同時に得られるMOS)ランジスタの工程断
面図を示す。 1・・・・・・絶縁性基板、2・・・・・・n形不純物
を含む非晶質シリコン層、3・・・・・・非晶質シリコ
ン層、4・・・・・・第1の金属層(カソード)、6・
・・・・・窒化シリコン膜、6・・・・・・金属電極、
7・・・・・・金属酸化膜、8゜8′・・・・・・酸化
シリコン膜、9・・・・・・カソード電極、10・・・
・・・アノード電極、11(13)、12(14)パ°
°・ソース・ドレイン電極、16°°°・・・ゲート電
極、105・・・・・・保護ダイオード、2o1・・・
拳・・pin三層の非晶質シリコン層、205!L・・
・・・・n形不純物を大量に含む非晶質シリコン層、2
05b・・・・・・不純物をほとんど含まない非晶質シ
リコン層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが1名第1
図 1θ4 第2図 第3図 13図 14図 第4図 第5図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)絶縁性基板上にn形不純物を含む第1の非単結晶
    シリコン層が選択的に被着形成され、第1の非単結晶シ
    リコン層を部分的に含んで第2の非単結晶シリコン層が
    選択的に被着形成され、その表面に酸化膜を被着形成さ
    れた第1の金属層が第1の非単結晶シリコン層を部分的
    に含んで被着形成され、前記酸化膜に形成された開口部
    を含んで選択的に被着形成された第2の金属層もしくは
    第1の金属層をカノードとし、第2の非単結晶シリコン
    層上に選択的に被着形成された第2の金属層をアノード
    とすることを特徴とするダイオード。
  2. (2)絶縁性基板上にn形不純物を含む第1の非単結晶
    シリコン層を選択的に被着形成する工程と、第1の非単
    結晶シリコン層を部分的に含んで第2の非単結晶シリコ
    ン層と同じく第1の金属層とを選択的に被着形成する工
    程と、その他の第1の非単結晶シリコン層上と第2の非
    単結晶シリコン層上および第1の金属層上に窒化シリコ
    ン膜を選択的に被着形成する工程と、プラズマ陽極酸化
    によって第1の金属層表面に選択的に酸化膜を形成する
    工程を含み、窒化シリコン膜の除去後露出した第2の非
    単結晶シリコン層上および第1の金属層上に第2の金属
    よりなる金属配線を選択的に被着形成することを特徴と
    するダイオードの製造方法。
  3. (3)絶縁性基板上にn形不純物を含む第1の非単結晶
    シリコン層を選択的に被着形成する工程と、第1の非単
    結晶シリコン層を部分的に含んで第2の非単結晶シリコ
    ン層と同じく第1の金属層とを選択的に被着形成する工
    程と、プラズマ陽極酸化によって第1の金属層表面と第
    2の非単結晶シリコン層表面にそれぞれ金属酸化膜と酸
    化シリコン膜を形成する工程を含み、金属酸化膜と酸化
    シリコン膜に開口部を形成し露出した第1の金属層と第
    2の非単結晶シリコン層上に成することを特徴とするダ
    イオードの製造方法。
JP56106811A 1981-07-07 1981-07-07 ダイオ−ドおよびその製造方法 Pending JPS587875A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62156424U (ja) * 1986-03-28 1987-10-05
JPS63114838A (ja) * 1986-10-30 1988-05-19 Nitto Kohki Co Ltd 据付装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62156424U (ja) * 1986-03-28 1987-10-05
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