JPS6076168A - Insulated gate semiconductor device manufacturing method - Google Patents

Insulated gate semiconductor device manufacturing method

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JPS6076168A
JPS6076168A JP58184605A JP18460583A JPS6076168A JP S6076168 A JPS6076168 A JP S6076168A JP 58184605 A JP58184605 A JP 58184605A JP 18460583 A JP18460583 A JP 18460583A JP S6076168 A JPS6076168 A JP S6076168A
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JP
Japan
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semiconductor
electrode
igf
gate
substrate
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Application number
JP58184605A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication of JPS6076168A publication Critical patent/JPS6076168A/en
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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

  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor 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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は基板上の非単結晶半導体を用いた縦チャネル型
のff1層型の絶縁ゲイト型半導体装置(以下IGFと
いう)の作製方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a vertical channel type ff1 layer type insulated gate type semiconductor device (hereinafter referred to as IGF) using a non-single crystal semiconductor on a substrate.

本発明はこのIGFに対し、ゲイト電極を少なくとも3
層に積層させた半導体の側周辺のゲイト絶縁物上に設け
、さらにこのゲイト電極の上端部を積層された半導体上
方に延在することなく形成せしめ、より高い周波数動作
をさせることを目的とする。
The present invention provides at least three gate electrodes for this IGF.
The gate electrode is provided on the gate insulator around the side of the semiconductor stacked in layers, and the upper end of this gate electrode is formed without extending above the stacked semiconductors, and the purpose is to operate at a higher frequency. .

この発明は3Mに1jf4層された半導体の2つの側周
辺を用いて2つのIGFを作製することにより、インバ
ータ等の回路素子を高集積化して設けることを目的とし
ている。
The purpose of this invention is to provide highly integrated circuit elements such as inverters by fabricating two IGFs using the two side peripheries of a 3M 1jf4 layered semiconductor.

本発明は基板上の積層型のIGF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の
作製方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a composite semiconductor device having a capacitor connected to the source or drain of a stacked IGF on a substrate.

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
轡上に設け、液晶表示型のデイスプにイ装置を作製する
ことを特徴としている。 ・平面型の固体表示装置を作
製する場合、平行な透光性基板例えばガラス、プラスチ
ック板内に一対の電極を設けてこの電極間に液晶を注入
した液晶またはエレクトロクロミンク表示装置が知られ
ている。しかしこの場合、この表示部の絵素数は20〜
200までが限界であり、それ以上とする場合はこの表
示部より外に取り出す端子が絵素の数だけ必要となって
しまうため、まったく実用に供することができなかった
The present invention is characterized in that such a composite semiconductor device is provided on a substrate in a matrix structure to produce a device on a liquid crystal display type display. - When manufacturing a flat solid state display device, there are known liquid crystal or electrochromic display devices in which a pair of electrodes is provided in parallel light-transmitting substrates, such as glass or plastic plates, and liquid crystal is injected between the electrodes. There is. However, in this case, the number of picture elements in this display section is 20~
The limit is up to 200 pixels, and if it is larger than that, the number of terminals taken out from the display section would be equal to the number of picture elements, so it could not be put to practical use at all.

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、任意の絵素をその周辺部に設けられたデ
コーダ、ドライバの論理回路により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IGFおよび
インバータ、抵抗等を同一プロセス、同一構造で作るこ
とを必要としていた。そしてこのIGF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。
Therefore, in order to make this display section into a plurality of picture elements, configure them into a matrix, and turn any picture element into an on or off state by controlling it with a logic circuit of a decoder and driver provided around the picture element, it is necessary to It was necessary to manufacture the IGF, inverter, resistor, etc. corresponding to the picture element using the same process and the same structure. A control signal is then given to this IGF to turn on or off the corresponding picture element.

この液晶表示またはエレクトロクロミンク表示素子はそ
の等(1111回路としてキャパシタ(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のマトリックス構成(40)せしめたものを第1
図(A)に示す。
This liquid crystal display or electrochromic display element uses a capacitor (hereinafter referred to as C) as a 1111 circuit.
It can be shown in For this reason, the first
Shown in Figure (A).

第1図(Δ)において、マトリックス(40)の1個の
番地は1個のIG、F (10)と1個のc (31)
により1個の絵素を構成させている。これを行に(51
)、< 52 )とL゛ソト線連結し、他力、ゲイトを
連結して列(41)、(42Xワード)を設けたもので
ある。
In Figure 1 (Δ), one address of matrix (40) is one IG, F (10) and one c (31).
One picture element is constructed by this. Add this to the line (51
), < 52 ) are connected to the L'soto line, and external forces and gates are connected to provide columns (41) and (42X words).

すると、例えば(51)、(41)を「1」とし、(5
2)、(42)を「0」とすると、IGF (10)は
オンとなり、IGF (10’)等の他のIGFはオフ
となる。そして(2,1)番地のみを選択してオンとし
、電気的にC(31)として等何泊に示される表示部を
選択的にオン状態にすることができる。
Then, for example, (51) and (41) are set to "1", and (5
When 2) and (42) are set to "0", IGF (10) is turned on and other IGFs such as IGF (10') are turned off. Then, by selecting only the address (2, 1) and turning it on, it is possible to electrically turn on the display section indicating the number of nights, such as C (31).

本発明はこのマトリックス構成されたIGFを対称形と
せしめて、表示部以外のIGF配線に必要な面積を少な
くさせたことを特長としている。さらに縦チャネル型と
することにより、水素または弗素が添加された珪素を主
成分とする珪素、5ixC1−x(Q<x<1)の非単
結晶半導体を用いてもそのキャリア移動度が小さいとい
う欠点を有する。このため、第2の半導体の膜厚を1μ
またはそれ以下として短チャネル長とした。その結果、
IOMH2以上のカットオフ周波数を有せしめることが
できた。
The present invention is characterized in that the matrix-structured IGF is made symmetrical, thereby reducing the area required for IGF wiring other than the display area. Furthermore, by using a vertical channel type, carrier mobility is low even when using a non-single crystal semiconductor of 5ixC1-x (Q<x<1), which is silicon whose main component is silicon doped with hydrogen or fluorine. It has its drawbacks. For this reason, the film thickness of the second semiconductor is set to 1 μm.
or shorter channel length. the result,
It was possible to have a cutoff frequency higher than IOMH2.

本発明は第1図< B )、< c )、< D >に
示すごとく、同一基板上にデコーダ、ドライバを構成せ
しめるため、他の絶縁ゲイト型半導体装置(10)およ
び伯のインバータ(60)、抵抗(70)を同一基板上
に設けることを目的としている。
As shown in FIGS. 1 <B), <c), and <D>, the present invention allows a decoder and a driver to be configured on the same substrate, so that other insulated gate type semiconductor devices (10) and an inverter (60) can be used. , and a resistor (70) on the same substrate.

かくするこ^により、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。
Thus, by combining the present invention based on its design specifications, it was possible to create a solid-state display device for flat televisions that can replace cathode ray tubes.

第2図は本発明の積層型IGFの縦断面図およびその製
造工程を示したものである。この図面は一つのIGFを
作製する製造例を朱すが、同一基板に複数ケ作る場合も
まづたく同様である。
FIG. 2 shows a longitudinal cross-sectional view of the stacked IGF of the present invention and its manufacturing process. This drawing shows a manufacturing example in which one IGF is manufactured, but the manufacturing example in which multiple IGFs are manufactured on the same substrate is exactly the same.

図面において、絶縁基板例えば石英ガラスまたはホウ珪
酸ガラス基板上に第1の導電膜(2)(以−FBIとい
う)を下側電極、リードとして設けた。
In the drawings, a first conductive film (2) (hereinafter referred to as FBI) was provided as a lower electrode or lead on an insulating substrate, such as a quartz glass or borosilicate glass substrate.

この実施例では酸化スズを主成分とする透光性導電膜を
0.2μの厚さに形成している。これに選択エッチ■を
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(2)(以下単に31という)
を1000〜3000人、第2の真性またはNまたはP
型の半導体(4)(以下単に52という><0.3〜3
μ)、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
積層して設けた。この積層によりNP−N、 NIN、
 PN−I’、 PIF接合を有せしめた。このN、P
をNガまたはP”PとしてN+NINN” 、 P” 
PIPP” として電極との接触抵抗を下げることは有
効であった。
In this embodiment, a transparent conductive film containing tin oxide as a main component is formed to a thickness of 0.2 μm. Selective etching ■ was applied to this. Furthermore, a first non-single crystal semiconductor (2) (hereinafter simply referred to as 31) having a P or N type conductivity is formed on this upper surface.
1000-3000 people, second intrinsic or N or P
type semiconductor (4) (hereinafter simply referred to as 52><0.3 to 3
μ), and a third semiconductor (5) (hereinafter simply referred to as S3) (0.1 to 0.5 μ) having the same conductivity type as the first semiconductor was laminated. Through this lamination, NP-N, NIN,
It had a PN-I', PIF junction. This N, P
Let Nga or P”P be N+NINN”, P”
It was effective to lower the contact resistance with the electrode by using ``PIPP''.

これらのSl、S2.S3の半導体は、基板上にシラン
(7) りC1−放電法(PCVII法、光cvo法、
LT CV[]法(IIOMO(:VD法ともいう))
を利用して室温〜500℃の温度例えば250℃にて設
けたもので、非晶質(アモルファス)または半非晶質(
セミアモルフブス)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ァスまた
はセミアモルファス半導体(以下SASとtI)う)を
中心として示す。
These Sl, S2. The S3 semiconductor is prepared using silane (7) on the substrate using the C1-discharge method (PCVII method, photo-CVO method,
LT CV [] method (IIOMO (also called: VD method))
Amorphous or semi-amorphous (amorphous) or semi-amorphous (
A non-single crystal silicon semiconductor with a semiamorphous or polycrystalline structure is used. The present invention focuses on amorphous or semi-amorphous semiconductors (hereinafter referred to as SAS and tI).

さらに第2図(B)において、マスク■を川も)で選択
エツチング法によりS3を除去し、さらにS2およびS
lを除去し、残った半導体のS1〜S3を1既1IIP
1同一形状に形成した。すべて同一マスクでプラズマ気
相エッチ例えばIIF気体を用い、0.1〜0.5to
rr30Wとしてエッチ速度500 人/分とした。
Furthermore, in FIG. 2(B), S3 is removed by selective etching using a mask .
1 is removed and the remaining semiconductors S1 to S3 are
1 were formed into the same shape. All using the same mask, plasma vapor phase etching, for example, using IIF gas, 0.1 to 0.5 to
The etch rate was set to rr30W and an etching rate of 500 people/min.

このS3の上にこの後に形成された絶縁膜をさらに厚く
作るため、予めLP CVD法(減圧気相法)、 PC
VD法または光CVD法により0.3〜1μの厚さGこ
酸化珪素膜を形成しておいてもよい。PCVD法の場合
はNLOとS 1111との反応を250℃で行わしめ
て作製した。またこのS3上にMoJを0.2〜0,5
 μさらにその上に5XOLを0.3〜1μと形成させ
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。
In order to make the insulating film formed later on this S3 even thicker, LP CVD method (low pressure vapor phase method), PC
A G silicon oxide film having a thickness of 0.3 to 1 μm may be formed in advance by a VD method or a photo-CVD method. In the case of the PCVD method, the reaction between NLO and S1111 was carried out at 250°C. Also, add MoJ of 0.2 to 0.5 on this S3.
It was effective to improve the conductivity of S3 by forming 5XOL with a thickness of 0.3 to 1 μ on top of the μ and forming a matrix.

この後、これら半導体Sl (13入52 (14)、
S3 (15)を覆って窒化珪素膜(16)を光CVD
法にてシラン(ジシランでも可)とアンモニアとを水銀
励起法の気相反応により250℃、2Lorrの条件に
て作製して、厚さは300〜2000人とした。
After this, these semiconductors Sl (13 in 52 (14),
Photo-CVD silicon nitride film (16) covering S3 (15)
The film was produced by a gas phase reaction of silane (disilane may also be used) and ammonia under the conditions of 250° C. and 2 Lorr using a mercury excitation method, and the thickness was 300 to 2,000.

この絶縁膜は13.56MI+2〜2.45Gl+2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100〜400℃浸して同
相−気相反応の珪素を形成してもよい。
This insulating film may be activated by electromagnetic energy at a frequency of 13.56MI+2 to 2.45Gl+2 and immersed in an atmosphere of oxygen or a mixed gas of oxygen and hydrogen at 100 to 400°C to form silicon in an in-phase-gas phase reaction. .

また、IIcVD法により窒化珪素またはリンガラスを
形成させ多層構造としてもよい。
Alternatively, a multilayer structure may be obtained by forming silicon nitride or phosphorus glass by IIcVD method.

すると32 (14)の側周辺ではゲイト絶縁物(16
)としてこの!(!I縁物が形成され、SL、 S3の
表面をアイソレイション川被膜として形成させることか
でき )こ。
Then, around the 32 (14) side, the gate insulator (16
) as this! (The edges are formed and the surfaces of SL and S3 can be formed as an isolation film).

第2図(B)において、さらに第3のマスク■により電
極穴開けを行い、この後このSl、52.53上の窒化
珪素膜を覆って第2の導電膜を0.3〜1μの厚さに形
成した。
In FIG. 2(B), an electrode hole is further formed using a third mask (2), and then a second conductive film is formed to a thickness of 0.3 to 1 μm covering the silicon nitride film on this Sl, 52.53. It was formed.

この導電膜(17)はITO(rlI化インジューム)
のごとき透光性導電膜、hhLIMO3IZ l目眩、
W、Ti。
This conductive film (17) is ITO (rlI indium)
Transparent conductive film such as hhLIMO3IZ l dizziness,
W, Ti.

Mo等の耐熱性導電膜としてもよい。ここではPまたは
N型の不純物の多量にドープされた珪素半導体をpcv
o法で作った。即ち、0.3μの厚さにリンが1%添加
され、かつ微結晶性(粒径50〜300人)の非単結晶
半導体をpcvo法で作製した。
A heat-resistant conductive film such as Mo may also be used. Here, a silicon semiconductor heavily doped with P or N type impurities is used as a PCV.
Made using the o method. That is, a microcrystalline (grain size 50 to 300) non-single crystal semiconductor having a thickness of 0.3 μm and having 1% phosphorus added thereto was fabricated by the PCVO method.

この後この上面にレジスト(18)を形成した。After that, a resist (18) was formed on this upper surface.

さらに第2図(C)に示されるごと<、ff14のフォ
トリソグラフィ技術により垂直方向よりの異方性エッチ
を行った。即ち例えばCF、 CIL、 CF、 +O
L。
Further, as shown in FIG. 2(C), anisotropic etching was performed in the vertical direction using a photolithography technique of ff14. That is, for example, CF, CIL, CF, +O
L.

11F等の反応性気体をプラズマ化し、さらにこのプラ
ズマを基板の上方より垂直に矢印(28)のごとくに加
えた。すると導体(17)は、平面上は厚さく0.3 
μ)をエッチすると、この被膜は除去されるが、側面で
はSl、S2.S3の厚さおよび被膜の厚さの合計の2
.2〜3μを垂直方向に有する。このため図面に示すご
とき垂直方向よりの異方性エッチを行うと、破線(3B
)、(,3B’)のごとくにこれら導体をマスク(18
)のある領域以外にも残すことができた。その結果、S
l、S2.S3側周辺のみに選択的にゲイ1〜電極を設
けることができた。さらにこのゲイト電極は第3の半導
体の上方には存在せず、結果として第3の半導体とゲイ
ト電極との寄生容量を実質的にないに等しくすることが
できた。
A reactive gas such as 11F was turned into plasma, and the plasma was applied vertically from above the substrate as shown by the arrow (28). Then, the conductor (17) has a thickness of 0.3 on the plane.
μ), this coating is removed, but on the side surfaces Sl, S2. 2 of the sum of the thickness of S3 and the thickness of the coating
.. It has 2-3μ in the vertical direction. Therefore, if anisotropic etching is performed in the vertical direction as shown in the drawing, the broken line (3B
), (,3B'), these conductors are masked (18
) could be left in other areas as well. As a result, S
l, S2. It was possible to selectively provide the gay 1 electrode only around the S3 side. Furthermore, this gate electrode does not exist above the third semiconductor, and as a result, the parasitic capacitance between the third semiconductor and the gate electrode can be made substantially equal to zero.

かくして第2図(C)を得た。Thus, FIG. 2(C) was obtained.

さらに第2図<V>での■の部分をプラズマエッチ法を
用いて除去して、凸部の側周辺における(20)、<2
09のみをゲイ1−電極として形成した。
Furthermore, the part marked ■ in <V> in Figure 2 was removed using a plasma etching method, and the (20) and <2
Only 09 was formed as a gay 1-electrode.

第2図(C)の平面図を第2図(D)として示す。番号
はそれぞれ対応させている。 ・第2図< c >、(
D )にて明らかなどと<、IGF(10)はチャネル
は(9)、(9’)と2つを有し、ソースまたはドレイ
ン(13)、ドレインまたはソース(15)を有し、ゲ
イト(20>、<20’)を有する。S3のリードは(
21)により、Slのリードは(22)により設けであ
る。即ち図面では2つのIGFを対として設けることが
できる。これは2つのIGFのチャネル間の32の半導
体が非単結晶であり、10μの中を32が有すれば数M
Ωの抵抗を有し、実質的に独立構成をし得る。このアモ
ルファス半導体の固有の特性を本発明は用いている。こ
の構造により結晶半導体とはまった(異なった構造を有
せしめることができた。
The plan view of FIG. 2(C) is shown as FIG. 2(D). The numbers correspond to each other.・Figure 2 <c>, (
It is clear in D) that the IGF (10) has two channels (9) and (9'), a source or drain (13), a drain or source (15), and a gate ( 20>, <20'). The lead of S3 is (
According to (21), the lead of Sl is provided according to (22). That is, in the drawing, two IGFs can be provided as a pair. This means that the 32 semiconductors between the channels of two IGFs are non-single crystal, and if 32 have a diameter of 10μ, several M
It has a resistance of Ω and can be configured substantially independently. The present invention utilizes the unique characteristics of this amorphous semiconductor. This structure made it compatible with crystalline semiconductors (it was possible to have a different structure).

本発明の半導体はアモルファス珪素を含む非単結晶半導
体を用い、その中の不対結合手の中和用に水素を用いて
おり、かつ基板と半導体、電極リードが異種材料であり
、それらの熱膨張によるストレスを少なくするため、す
べての処理を600℃以下好ましくは300℃以下です
るとよかった。
The semiconductor of the present invention uses a non-single crystal semiconductor containing amorphous silicon, hydrogen is used to neutralize the dangling bonds in the semiconductor, and the substrate, semiconductor, and electrode leads are made of different materials, and the heat generated by them In order to reduce stress due to expansion, all treatments were preferably carried out at 600°C or lower, preferably 300°C or lower.

またゲイト電極(20>、(20’)をSl (13)
、S2 (14入S3 (15)と同様の半導体で電気
的にフローティングとして設け、さらにこの上面に絶縁
膜を介して第2のゲイトをコントロール・ゲイトとした
不揮発性メモリとすることもできる。
In addition, the gate electrodes (20>, (20') are connected to Sl (13)
, S2 (14-input S3) It is also possible to provide a non-volatile memory by using a semiconductor similar to S3 (15) and providing it as an electrically floating structure, and using the second gate as a control gate with an insulating film interposed on the upper surface thereof.

かくしてソースまたはドレインをSl (i3)、チャ
ネル形成領域(9)、<9’)を有するS2 (14)
、ドレインまたはソースを33 (15)により形成せ
しめ、チャネル形成領域側面にはディト絶縁物(16)
、その外側面にディト電極(20)、(20’)を設け
た積層型のIGF (10)を作ることができた。
Thus, the source or drain is S1 (i3), S2 (14) with channel forming region (9), <9')
, a drain or a source is formed by 33 (15), and a Dito insulator (16) is formed on the side surface of the channel forming region.
We were able to create a stacked IGF (10) with Dito electrodes (20) and (20') provided on its outer surface.

この発明において、チヤネル長はs2 (14)の厚さ
で決められ、一般には0.1〜3μここでは0.5μと
した。それは非小結晶半導体の移動度が単結晶とは異な
り、そのl 15〜1 /100 Lがないた崎、チャ
ネル長を短くしてIGFとしての周波数特性を助長さ・
Uたことにある。
In this invention, the channel length is determined by the thickness of s2 (14), generally 0.1 to 3μ, here 0.5μ. This is because the mobility of a non-small crystal semiconductor is different from that of a single crystal, and the channel length can be shortened to improve the frequency characteristics of an IGF.
There is something in U.

さらに本発明のIGFにおいて、電子移動度がホールに
比べ°ζ5〜100倍もあるため、Nチャネル型とする
のが好ましかった。
Furthermore, in the IGF of the present invention, since the electron mobility is 5 to 100 times higher than that of holes, it was preferable to use an N-channel type.

S2にホウ素不純物を被膜形成の際わずが(0,1〜1
011目)添加して真性またはPまたはN半導体として
スレソシュボールト電圧の制御を行うことは有効であっ
た。
Boron impurity was added to S2 during film formation (0,1~1
011) It was effective to control the threshold voltage by adding it as an intrinsic or P or N semiconductor.

か< L/ テVbo−5V+%(、=5V、動作周波
数15.5M1lzを得ることができた。
It was possible to obtain an operating frequency of 15.5M1lz with <L/teVbo-5V+% (, = 5V).

第3図は第2図に示した本発明のIGFを用いた第1図
(A)の表示パネルの一部の縦断面図を示したものであ
る。
FIG. 3 shows a longitudinal sectional view of a portion of the display panel of FIG. 1(A) using the IGF of the present invention shown in FIG.

第3図(A)は第1図のIGF ’ (10)、(10
’)、キャパシタの上側電極(第3図では下側に設けら
れているX32)を示したものである。図面において、
(A)の平面図のA−A”、B−B”の縦断面図を(B
 )、(C)に示す。
Figure 3 (A) shows the IGF' (10), (10
'), which shows the upper electrode of the capacitor (X32 provided on the lower side in FIG. 3). In the drawing,
A-A" and B-B" vertical cross-sectional views of the plan view of (A) are shown in (B).
) and (C).

図面において、Sl (13)、S2 (14入53 
(15)の半導体に対し、下側電極は2つ(12>、(
1−2’>が設けられている。上側電極(19)は、X
方向にリード(51)として設けられている。ゲイト電
極(20入(20’)は2つのIGF領域(第3図(A
)での破線で囲まれた領域(10>、(10’))を除
き、リード(41)。
In the drawing, Sl (13), S2 (14 in 53
For the semiconductor (15), there are two lower electrodes (12>, (
1-2'> is provided. The upper electrode (19)
A lead (51) is provided in the direction. The gate electrode (20') has two IGF regions (Fig. 3(A)
) except for the region (10>, (10')) surrounded by dashed lines, leads (41).

(42)をY方向に構成している。下側電極(12)。(42) in the Y direction. Lower electrode (12).

(12’>はさらに延在してキャパシタの一方の電極(
32)、(32’)になっている。かくしてX方向、Y
方向にマトリックス構成を有し、lTr/給素構造を有
せしめることができた。さらに(71)、<71’)の
領域に表示体である例えば液晶が充填され、(71)の
領域をIGF (10)、(10’>のオン、オフによ
り制御を行なわしめた。
(12'> further extends to one electrode of the capacitor (
32), (32'). Thus, in the X direction, Y
It was possible to have a matrix configuration in the direction and an lTr/donation element structure. Furthermore, the areas (71) and <71') were filled with a display material, such as a liquid crystal, and the area (71) was controlled by turning on and off the IGFs (10) and (10'>).

第3図においてリード(51)をさらに絶縁膜で覆うこ
とは有効である。
In FIG. 3, it is effective to further cover the leads (51) with an insulating film.

さらに第3図より明らかなごとく、このディスプレイの
IGFの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%となる。このことは、対を為すI
GFを用いるに加え、チャネル長の短いIGFであるた
め基板上におtJる必要な面積を少なくできた。かつフ
ォトリソグラフィ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。
Furthermore, as is clear from FIG. 3, the area required for the IGF of this display is less than 1% of the total area. The display area is 91% and the lead area is 8%. This means that the pair I
In addition to using GF, the required area on the substrate can be reduced because IGF has a short channel length. Another advantage is that the accuracy of photolithography does not limit the upper limit of the operating frequency.

第3図における動作の概要を第1図(A)に対応して示
す。NチャネルIGFにおいて、これらIGFはすべて
ノーマリ・オフであるため、X方向のリード(41>、
(42)、Y方向のリード(51)、<52)が電圧を
双方に加えた時「1」を、また一方のみの印加または印
加なしの場合には「0」を有せしめることができた。
An outline of the operation in FIG. 3 is shown corresponding to FIG. 1(A). In the N-channel IGF, all these IGFs are normally off, so the leads in the X direction (41>,
(42), the Y-direction lead (51), <52) could have a ``1'' when voltage was applied to both sides, and a ``0'' when only one side was applied or no voltage was applied. .

さらにこれらの絵素を高周波で動作させるため、IGI
?の周波数特性がきわめて重要であるが、本発明(7)
IGFば石=5V、V特=5Vにおいて力ットオフ周波
数10MIIZ以上<14.5MIIZ XNチャネル
IGF >を有せしめることができた。VTh =0.
2〜2vにすることがS2への添加不純物の濃度制御で
可能となった。
Furthermore, in order to operate these picture elements at high frequencies, IGI
? The frequency characteristics of the present invention (7) are extremely important.
At IGF voltage = 5V and V voltage = 5V, it was possible to have a power cut-off frequency of 10 MIIZ or more <14.5 MIIZ XN channel IGF >. VTh=0.
It became possible to set the voltage to 2 to 2 V by controlling the concentration of impurities added to S2.

周辺部のデコーダ、ドライバに必要な抵抗、インバータ
につき本発明のIGFを以下に記す。
The IGF of the present invention will be described below with respect to the peripheral decoder, the resistors necessary for the driver, and the inverter.

第1図のインバータ(60)の縦断面図を第4図に示す
FIG. 4 shows a longitudinal cross-sectional view of the inverter (60) of FIG. 1.

第4図(A)および(B)においてIGFは第2図とそ
の番号を対応させている。ドライバ(61)は左側のI
GFを、ロードは右側のIGFを用いた。
In FIGS. 4(A) and 4(B), the IGF numbers correspond to those in FIG. 2. The driver (61) is on the left
GF, and the right IGF was used for loading.

図面(A)ではロードのディト電極(20)とV(65
)との連続させるエンヘンスメント型、また図面(B)
は出力(62)とゲイト電極(20)とを連続させたデ
ィプレッション型のIGFを示す。
In drawing (A), the load dito electrode (20) and V (65
) and the continuous enhancement type, also drawing (B)
shows a depression type IGF in which the output (62) and the gate electrode (20) are connected.

さらにこのインバータ(60)の出力は(62)よりな
り、この基板上の2つのIGF (61)、<64)を
互いに離間することなく同一半導体ブロック(13)。
Furthermore, the output of this inverter (60) consists of (62), which connects the two IGFs (61), <64) on this substrate to the same semiconductor block (13) without separating them from each other.

(14)、(15)に複合化して設けたことを特長とし
ている。
The feature is that (14) and (15) are provided in combination.

この第4図(A)のインパークは上側電極を2つのFE
Tとして独立せしめ(19)、<19’)とした。がく
すると1つのIGF (6480−ド)を電極(19)
This impark in Fig. 4(A) connects the upper electrode to two FEs.
T was independent (19), <19'). When it is removed, one IGF (6480-de) is connected to the electrode (19).
.

ドレイン(15)、チャネル(9)、ソース(13)、
電極(12)即ち出力(62)かつ他のIGF (ドラ
イバ)の電極(2)、ドレイン(13人チャネル(9′
)、ソース(15’)、電極(66)として設けること
が可能となる。その結果、2つのIGFを1つの51〜
s3のブロックと一体化してインバータとすることがで
きた。
drain (15), channel (9), source (13),
Electrode (12), i.e. output (62) and electrode (2) of the other IGF (driver), drain (13 channel (9')
), source (15'), and electrode (66). As a result, two IGFs are combined into one 51~
It was possible to integrate it with the s3 block to form an inverter.

また第4図(B)は下側電極を2つに分割したものであ
る。即ち1つのIGFロード(64)でも(65)、下
側電極(12人ドレイン(13)、チャネル(9)、ソ
ース(5)、電極(62)即ち出力(62)、他のIG
F (ドライバX61)でのドレイン(15)、チャネ
ル(9′)、ソース(13>、電極(12’)、νs5
 (66)よりなり、入力(63)をゲイト電極(20
’)に出力(02’)をS3より引き出させた。
Moreover, FIG. 4(B) shows the lower electrode divided into two parts. i.e. for one IGF load (64) (65), lower electrode (12 drain (13), channel (9), source (5), electrode (62) i.e. output (62), other IGF
Drain (15), channel (9'), source (13>, electrode (12'), νs5 at F (driver X61)
(66), and the input (63) is connected to the gate electrode (20
') pulled out the output (02') from S3.

第1図の抵抗(70)は第2図(D )、< E )お
よび第3図(D)においてディトに加える電圧に無関係
に52のバルク成分の抵抗率で決められる。即ちゲイト
電極に加えられる電圧に無関係に82のバルク成分の抵
抗率で決められる。つまりゲイト電極を設けない状態で
Sl、S2.S3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、基板上に占める面積で設計仕
様に従9て決めればよい。
The resistor (70) in FIG. 1 is determined by the resistivity of the bulk component of 52, independent of the voltage applied to the dito in FIGS. 2(D), <E) and FIG. 3(D). That is, it is determined by the resistivity of the bulk component of 82, regardless of the voltage applied to the gate electrode. In other words, in a state where no gate electrode is provided, Sl, S2. It is sufficient to stack S3. Further, this resistance value may be determined according to design specifications based on the resistivity of S2, its thickness, and the area occupied on the substrate.

かくのごとく本発明は縦チャネルであり、ゲイト電極を
垂直方向の異方性エッチ法を用いるためS3の上方にゲ
イト電極と同一材料をマスクを用いることなく除去する
ことができるため、IGFのゲイト電極とS3との寄生
容量を少なくすることができるという大きな特長を有す
る。2つのIGFを対をなして同時に作ることができる
。製造マスクも5回で十分であり、マスク精度を必要と
しない等の多くの特長をチャネル長が0.2〜1μとき
わめて短くすることができることに加えて有セしめるこ
とができた。
As described above, the present invention is a vertical channel, and since the gate electrode uses a vertical anisotropic etching method, the same material as the gate electrode can be removed above S3 without using a mask. It has the great advantage of being able to reduce the parasitic capacitance between the electrode and S3. Two IGFs can be made simultaneously in pairs. It is sufficient to manufacture masks five times, and we have achieved many advantages such as not requiring mask precision, in addition to the fact that the channel length can be extremely short to 0.2 to 1 μm.

本発明における第3図のディスプレイは1つの電極(3
2)が一つの絵素の大きさを決定する。カリキュレイク
等においては0.1〜5mmまたは矩形を有している。
The display of FIG. 3 in accordance with the present invention has one electrode (3
2) determines the size of one picture element. In Curiculeik and the like, it has a size of 0.1 to 5 mm or a rectangular shape.

しかし第1図のごとき走査型の方式において、1〜50
0 ’μ0のマトリックス状の絵素として1000 x
 1000とした。液晶の表示部(31)はこの基板上
にキャパシタの他の電極として設けた。即ち他方の電極
をITO等の透明電極を接地しめて有するガラス板とし
、このガラス板と第3図(A)の基板とを0.01〜1
mmの間隙を有せしめて対応さセ、そこに例えばネマチ
ック型の液晶を注入して設りた。
However, in the scanning type system as shown in Figure 1, 1 to 50
1000 x as a matrix-like picture element of 0'μ0
It was set to 1000. A liquid crystal display section (31) was provided on this substrate as another electrode of the capacitor. That is, the other electrode is a glass plate having a grounded transparent electrode such as ITO, and this glass plate and the substrate of FIG.
For example, a nematic type liquid crystal was injected into the gap with a gap of mm.

またこのディスプレイをカラー表示してもよい。Further, this display may be displayed in color.

さらに例えばこれらの絵素を三重に重あわせて作製して
もよい。そして赤緑黄の3つの要素を交互に配列−uし
めればよい。
Furthermore, for example, these picture elements may be stacked in triplicate. Then, the three elements of red, green, and yellow should be arranged alternately -u.

そのため耐圧20〜30v、覧i−4〜4vの範囲で例
えば1v±0.2vとして制御作製できた。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、これまでの非単結晶型の横型の絶縁ゲイ1−型
半導体装置の50倍の10MIIz以上を得ることがで
きた。
Therefore, it was possible to control the breakdown voltage to 20 to 30V, for example, 1V±0.2V in the range of -4 to 4V. Furthermore, since the frequency characteristic is a microchannel with a channel length of 0.1 to 1 .mu., it was possible to obtain 10 MIIz or more, which is 50 times that of conventional non-single-crystal horizontal insulated-gay 1-type semiconductor devices.

また逆方向リークは、第1図に示すようなSlまたはS
3を5ixC1−)< (Q < x < 1 例えば
x =0.2 )とすることにより、このSL S3の
不純物が32に流入することが少なくなり、このN−1
接合またはP−1接合のリークは逆方向にIOVを加え
ても10n^/cIa以下であった。これは単結晶の逆
リークよりもさらに2〜3桁も少なく、非単結晶半導体
特有の物性を積極的に利用したことによる好ましいもの
であった。
In addition, reverse leakage is caused by Sl or S as shown in Figure 1.
By setting 3 to 5ixC1-) < (Q < x < 1, for example x = 0.2), impurities of this SL S3 are less likely to flow into 32, and this N-1
The leakage of the junction or P-1 junction was less than 10 n^/cIa even when IOV was applied in the opposite direction. This is 2 to 3 orders of magnitude lower than the reverse leakage of single crystals, which is preferable because physical properties specific to non-single crystal semiconductors are actively utilized.

またSlに例えば炭素を10〜30モル%添加した炭化
珪素とすると、第3図に示した構造においては同様に逆
リークが少なく、無添加の場合に比べて1/10〜1 
/10’倍もリークが少なかった。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。
Furthermore, if silicon carbide is made by adding, for example, 10 to 30 mol% of carbon to Sl, the structure shown in FIG.
/10' times less leakage. Naturally, this low leakage is extremely effective when implementing the matrix structure of FIG.

さらに高温での動作において、電極の金属が非単結晶の
31、S3内に混入して不良になりやすいため、この電
極に密接した側をSixC1−x (0< x < 1
例えばX=0.2)とした。その結果150°Cで10
00時間動作させたが何等の動作不良が1000素子を
評価しても見られなかった。これはこの電極に密接して
アモルファス珪素のみで31またはS3を形成した場合
、150℃で10時間も耐えないことを考えると、きわ
めて高い信頼性の向上となった。
Furthermore, in operation at high temperatures, the metal of the electrode easily mixes into the non-single crystal 31, S3 and causes defects, so the side close to this electrode is
For example, X=0.2). As a result, 10 at 150°C
Although the device was operated for 1,000 hours, no malfunction was found even after evaluating 1,000 devices. This is an extremely high improvement in reliability considering that if 31 or S3 were formed of only amorphous silicon in close contact with this electrode, it would not withstand 150° C. for 10 hours.

さらにかかる積層型のIGF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になった。
Furthermore, because of such a stacked IGF, it has become possible to fabricate a plurality of IGFs, resistors, and capacitors on a substrate, especially an insulating substrate, without using high-precision photolithography technology as in the past. This made it possible to develop it into liquid crystal displays.

本発明における非単結晶半導体は珪素または炭化珪素(
SixC1−×O< x < 1 )、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In
+’+BP、GaAs等のm −v化合物半導体を用い
てもよい。
The non-single crystal semiconductor in the present invention is silicon or silicon carbide (
SixC1-xO<x<1), and silicon oxide or silicon nitride was used as the insulator. However, as a semiconductor, In
m -v compound semiconductors such as +'+BP and GaAs may also be used.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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の工程
を示す縦断面図である。 第3図は本発明の積層型絶縁ゲイ1−型半導体装置とキ
ャパシタまた表示部とを一体化した平面ディスプレイを
示す複合半導体の縦断面図である。 第4図は本発明の禎屓型絶縁ゲイト半導体装置のインパ
ーク構造を示す。 特許出願人 株式会社半導体エネルギー研究所
FIG. 1 shows a matrix-structured circuit having an insulated gate semiconductor device, an inverter, a resistor, a capacitor, or an insulated gate semiconductor device and a capacitor as picture elements according to the present invention. FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view showing the process of manufacturing a stacked insulated gate type semiconductor device of the present invention. FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of a composite semiconductor showing a flat display in which the stacked insulated gay 1-type semiconductor device of the present invention, a capacitor, and a display section are integrated. FIG. 4 shows the impark structure of the insulated gate semiconductor device of the present invention. Patent applicant Semiconductor Energy Research Institute Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、基板上または基板上の第1の導電体上に第1の非単
結晶半導体、第2の非単結晶半導体および該半導体上に
前記第1の半導体と同一導電型の第3の非単結晶半導体
とを積層する工程と、前記第1、第2および第3の半導
体を概略同一所定のパターン形状に形成せしめる工程と
、前記半導体表面上に絶縁物を形成せしめる工程と、前
記第2の半導体の側部の前記絶縁物に隣接してゲフイト
電極を形成する導体または半導体を該ゲイト電極の上端
部が前記第3の半導体上に残存することなく形成する工
程とを有することを特徴とする絶縁ゲイト型半導体装置
作製方法。 2、特許請求の範囲第1項において、ゲイトを構成する
導体または半導体を上方よりの垂直異方性エッチを行う
ことにより該ゲイト電極の上端部を第3の半導体上方に
残存することなく、ゲイト絶縁物に隣接して形成せしめ
ることを特徴とする絶縁ゲイト型半導体装置作製方法。
[Claims] 1. A first non-single crystal semiconductor, a second non-single crystal semiconductor on the substrate or a first conductor on the substrate, and a semiconductor of the same conductivity type as the first semiconductor on the semiconductor. a step of stacking a third non-single crystal semiconductor; a step of forming the first, second and third semiconductors into substantially the same predetermined pattern shape; and a step of forming an insulator on the surface of the semiconductor. and forming a conductor or semiconductor that forms a Gefit electrode adjacent to the insulator on the side of the second semiconductor without the upper end of the gate electrode remaining on the third semiconductor. 1. A method for manufacturing an insulated gate semiconductor device, comprising: 2. In claim 1, the conductor or semiconductor constituting the gate is vertically anisotropically etched from above to form the gate without leaving the upper end of the gate electrode above the third semiconductor. A method for manufacturing an insulated gate type semiconductor device, characterized in that the device is formed adjacent to an insulator.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5897868A (en) * 1981-12-08 1983-06-10 Canon Inc Polycrystal thin-film transistor and its manufacture
JPS5898974A (en) * 1981-12-09 1983-06-13 Canon Inc Vertical MIS-FET

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5897868A (en) * 1981-12-08 1983-06-10 Canon Inc Polycrystal thin-film transistor and its manufacture
JPS5898974A (en) * 1981-12-09 1983-06-13 Canon Inc Vertical MIS-FET

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