JPS60124963A

JPS60124963A - 絶縁ゲイト型半導体装置

Info

Publication number: JPS60124963A
Application number: JP58234100A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yamazaki; 舜平山崎
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1983-12-12
Filing date: 1983-12-12
Publication date: 1985-07-04

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】本発明は絶縁表面を有する基板上の半導体を用いた縦チ
ャネル型の積層帯の絶縁ゲイト型半導体装置（以下ＩＧ
Ｆという）の集積化構造に関する。

本発明はこの１Ｇ１；に対し、ゲイト電極を少なくとも
３層に積１雌させた積層体の側周辺に設けられたチャネ
ル形成領域を構成する半導体利料として、第１のＩＧＦ
においてはこの半導体をオフ電流は多少大きいが周波数
特性が優れた単結晶または多結晶構造と・ｌしめ、さら
に第２のＩＧＦにおいては、この半導体をオフ電流の少
ないアモルファス構造またはセミアモルファス構造とせ
しめたことを目的とする。

この発明は、固体表示装置において、絵素を制御するＩ
ＧＦのナヤネル形成領域を構成する半導体はオフ電流の
少ないアモルファスまたはセミアモルファス構造（Σｌ
く導体中の結晶化度が８０％以下でありまた一部単結晶
を有しているが、その平均粒径をラマン分光で調べると
２００Å以下を有する半導体をいう。さらにこれらの半
導体は酸素、窒素濃度が５　Ｘ　１０１１０ｌ９ヨ以下
好ましくは５　Ｘ　１０１１０ｌ８ヨ以下である）とし
、他方、その周辺回路であるデコーダ、ドライバを構成
するインバータ等のＩＧＦのチャネル形成領域を構成す
る半導体を単結晶または平均の結晶粒径が５００Å以上
の多結晶とせしめて周波数特性の向上を図ったことを目
的としている。

この発明は３層に積層された積層体の２つの側周辺にさ
らにチャネルを形成する非単結晶半導体を設り、この半
導体を用いて２つのＩＧＦを作製することにより、イン
バーり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。

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の等価回路で示される固体表示
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７１−リノクス構造に
基板上に設け、固体表示型のディスプレイ装置を設りる
ことを特徴としている。

平面型の固体表示装置を設ける場合、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
をその周辺部に設りられたデコーダ、ドライへの論理回
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ＩＧ＋？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ｌ’ｙ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。

この液晶表示またはエレクトロクロミック表示素子はそ
の等価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
７トワツクス構成（４０）せしめたものを第１図（Ａ）
に示す。

第１図（Ａ）において、マトリックス（４０）の１個の
番地は１個のＩＧＦ　（１０）と１個のｃ　（３１）に
より１個の絵素を構成させている。これをピノ１−綿の
行に（５１）、＜５２）としてデコーダ、ドライバ回路
（４４）に連結し、他方、ケイ１−を列（４１）、＜　
４２　）（ワード）とし、デコータ、ドライバ回路（以
−トＤ１１回路という＞＜４３）を連結して設りたちの
である。

すると、例えば（５１）、＜　４１　）を１１１とし、
（５２）、（４２）を１０」とすると、ＩＧＦ　（１０
）はオンとなり、ＩＧＩ’　（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）として等価的に示される表
示部を選択的にオン状態にすることができる。

本発明は、この７トリノクス構成されたＩＧＰに対し、
７１−リノクス部内のＩＧ＋＋のチャネル形成領域（以
下ＣＦＩ？という）をアモルファスまたはセミアモルフ
ァス構造（以下単にアモルファス構造という）を有する
珪素とし、そのオフ電流を１０−９〜ＩＱ−１１人に少
なくさせた。さらに加えて、ＤＲ回路のＩＧＦにはＣＦ
Ｒはレーザアニールプロセスを用い−で半導体を単結晶
または多結晶構造に変成せしめて周波数特性を向上せし
め、５かっカントオフ周波数を３０〜８０ＭＩＩｚにま
で向上させたものである。このＣＦＲを構成する第４の
半導体は水素または弗素が添加された珪素を主成分とす
る珪素、ケルマニュームの半導体を用いている。さらに
本発明は一般にキャリア移動度（０，０１〜Ｉ　ａｎ！
　Ｖ　／　ｓｅｃ　）が小さいという欠点を有する非単
結晶半導体を一方ではそのままアモルファス構造として
その特長であるオフ電流の少ない特性を積極に用いた。

さらに０１７回路はマトリックスに対し電流を多量に高
速で通さなければならないため、その縦チャネル型ＩＧ
Ｆの第４の半導体をレーザアニールして単結晶化して、
その電子のキャリア移動度を１００〜５００−ν／ｓｅ
ｃとしてそれぞれのＩＧＦを使い分りで固体表示装置を
構成せしめたものである。

本発明は第１図（Ｂ　＞、＜　Ｃ）、（Ｄ、）に示すご
とく、同−基板上にう一コーダ、ドライバ（４３）、＜
４４）を構成せしめるため、他の絶縁ゲイト型半導体装
置（１０）および他のデプレッション型インバータ（６
，０）、を（Ｄ）に、またエンヘンスメント型インバー
タ（６０）を（Ｃ）にそれぞれ示し、これらを本発明に
おいては同一基板上に設ＬＪることを目的としている。

かくすることにより、本発明をその設計仕様に基づいて
組め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。

第２図は第１図（Ｂ）に示される本発明の積層型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示すが、同一
基板に複数ケ作る場合もまったく同様である。

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）〈以下Ｅ１という
）を下側電極、リードとして設けた。

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
０．５μ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ＮまたはＰ型の導電型を有す
る第１の非単結晶半導体（２）（以下単にＳｌという）
（電気伝導度１０−３〜１０２（Ωｃｍ）”’）を１０
００〜３０００人、第２の不純物の添加のないまたはＢ
が５ＰＰＭ以下に添加された半導体またはＳｉｘＣ１−
ｘ　（０＜ｘ＜１）の絶縁体（４）く以下単一に５２と
いうＸｏ、３〜３μ）、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）を積層して積層体（スフ・ツク即ちＳと
いう）を設けた。この積層によりＮＩＮ、　ｐＨ’構造
（■は絶縁体または真性半導体）を有せしめた。

図面においては上面にＩＴＯ（Ｍ化インジューム・スズ
）、ＭｏＳｉ、　、　Ｔｉ５ｉＬ＋　ＷＳｉＬ＋　Ｗ＋
　Ｔｉ　＋　Ｍｏ、　Ｃｒ等の耐熱性金属導体（（５）
をここではＣｒを電子ビーム蒸着法により０．２μの瞭
さに積層した。さらに積層体をさらにＰＪ＜Ｌ、寄生容
量を減少させるため、予めしｌ’　ＣＶＤ法（減圧気相
法）、　ＰＣＶＩ）法または光ＣＶＤ法により０．３〜
・１μの厚さに酸化珪素腺（７）を形成することはｆ１
効である。ｐｃｖｕ法の場合ばＮ、ＯとＳ　＋　１１４
との反応を２５（１°ｃで行わしめて作製した。

このＮ、１１をＮ”ＮまたはｆｐとしてＮ”　ＮＩＮＮ
＋、　Ｐ＋門ｐＨｆ（Ｉは絶縁体または真性半導体）と
してＰまたはＮと電極との接触抵抗を下げることは有効
であ７た・さらに第２図（Ｂ）において、マスク■を用いて選択エ
ノヂング法により絶縁１ｔ！！（７）を除去し、さらに
Ｓ’０ＪＩＮ　（７）をマスクとしてその下の導体（６
）、Ｓ３．Ｓ２およびＳｌを除去し、残った積層体を互
いに概略同一形状に異方性エッチをして形成した。すべ
て同一・マスクでプラスマ気相エッチ例えば肝気体また
はＣ１↓４　ｏＬの混合気体を用い、０．１〜０．５ｔ
ｏｒｒ　３０りとし゛ζζニッチ度１５００人／分とし
た。

この後、これら積層体Ｓｌ　（１３）、Ｓ２　（１４）
、Ｓ３　（１５）、導体（２３）、絶縁体（２４）を覆
ってチャネル形成領域を構成する真性またはＰまたはＮ
型の非単結晶半導体を第４の半導体として積層きゼた。

この第４の半導体は、基板上にシランのグロー放電法（
ＰＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、ＬＴ　ＣＶＤ法（ＩＩＯＭＯ
ＣＶＤ法ともいう））を利用して室温〜５００℃の温度
、例えばＰＣＶＤ法における２５０℃、Ｏ，１ｔｏｒｒ
、　ＩＯＷ、　１３．５６ＭＩＩｚの条件下にて設けた
もので、酸素、窒素濃度を５×１０’　ｃｍ−ヨ以下に
した非晶質（アモルファス）または半非晶質（セミアモ
ルファス）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半導体（以下ＳＡＳという
）を中心として示す。

さらにその上面に同一反応炉にて第４の半導体表面を大
気に触れさせることなく窒化珪素験（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作製し、厚さは３００〜２００
０人とした。

この絶縁膜は１３．５６ＭＨ２〜２．４５ＧＨ２の周波
数の電磁エネルギまたは光エネルギにより活性化してＤ
ＭＳ（１１□Ｓｉ　（Ｃ１ｌ、）□）のごときメチルシ
ランの化学気相反応法により炭化珪素を形成してもよい
。

また、Ｉ’ＣＶＤ法により窒化珪素を形成させてもよい
。

すると５２　（１４）の側周辺では、チャネル形成領域
（９）、（９りとその上のゲイト絶縁物（２６）として
の絶縁物（１Ｇ）を形成させた。第４の半導体はＳｌ、
Ｓ３とはダイオード接合を構成させている。

さらにこのＣＦＲ用の半導体を単結晶化するためにばレ
ーザ光を照射した。ここではＹＡＧレーザ（波長１．０
６μ繰り返し周波数３ＫＩＩｚ操作スピード３０ｃｍ／
ｓｅｃ平均出力２Ｗ光径２５０μφ）とした。するとこ
の第４の半導体のうちレーザ光の照射された部分のみが
アニールされ、単結晶または多結晶化される。この時こ
の第４の半導体がその上面をゲイ１−絶縁膜により包ま
れているため、大気と触れることなく、またアニールを
スタックの上部より下方向にするため結晶性がよく、実
質的に単結晶化されることが可能であった。さらにこの
ＹＡＧ　レーデのレーデ゛に−ルは基板を移動させるこ
とにより光の照射する領域を選択的にＣＦＲのみとする
ことが可能である。このため、１つの基板のうらの特に
必要なＯＲ回路のＩＧＦの第４の半導体のみを選択的に
単結晶または多結晶化させることができるという大きな
特長を有する。

第２図ＣＢ）において、第１のＩＧＦはレーザアニール
することなく、また第２のＩＧＦはレーザアニールを行
った後、次の工程としてさらに第３のマスク■により電
極穴開けを行い、この後この積層体上の窒化珪素膜（１
６）を覆って第２の導電膜（１７）を０．３〜１μの厚
さに形成した。

この導電膜（１７）はＩＴＯ’　（酸化インジューム・
スズ）のごとき透光性導電膜、　Ｔｉ５ｉｌ、ＭｏＳｉ
、　、ＷＳｉ、　。

Ｗ　＋　Ｔ　ｉ＋　Ｍ　ｏ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
た微結晶珪素半導体（電気伝導度１〜１００（０ｃｍ）
”）をＰ’ＣＶ　Ｄ法で作った。即ち、０．３　μの厚
さにリンが１％添加され、かつ微結晶性（粒径５０〜３
００人）の非単結晶半導体を１１　ＣＶ　Ｄ法で作製し
た。

この後この上面にレジスト（１８）を形成した。

さらに第２図＜Ｃ＞に示されるごとく、第４のフ、ｔ　
Ｉ・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よＣＩＬ＋　ＣＦ、　＋０
．　＋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−に方より垂直に矢印（２８）のご
とくに加えた。すると導体（１７）は、平面」−は厚さ
く０．３／ノ）をエッチするとこの被膜は除去されるが
、側面では、１ＩＩＪ１一体の厚さおよび被膜の厚さの
合計の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）、＜３８　’）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、積層体の側周辺のみに選択的にディト電極を
設Ｌｊ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」三方には存在ゼす、結果として第３の半導体
とゲイト電極との寄生容置を実質的にないに等しくする
ことができた。

かくして第２図（Ｃ）をｉ４た。

第２図（Ｃ）の）］ｌ而図を第２図（Ｄ）として示す。

番号はそれぞれ対応させ°ζいる。

第２図（Ｃ）、＜　ｉ）　）にて明らかなごとく、ＩＧ
Ｉ’（１０）はチャネルはＣＦＲ（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の電極（１９）はリード（２１）に延
在し、Ｓｌのリー＝ドは（２２）により設けである６［
ａＪ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
または絶縁体が１０μ以上の中を３２が有すれば数十Ｍ
Ωの抵抗を有し、実質的に独立構成をし得るためであり
、この構造は結晶半導体とはまったく異なった構造を有
せしめることができた。

かくしてソースまたはドレインをＳｌ　（１３）、チャ
ネル形成領域（９）、（９’）を有するＳ４　（２５＞
、Ｉ・ルインまたはソースをＳ３　（１５）により形成
せしめ、グーヤネル形成領域側面にはゲイト絶縁物（２
６）、その外側面にゲイト電極（２０＞、＜２０’）を
設けた積層型のＩＧＦ　（１０）を作ることができた。

この発明において、チャネル長、チャネ／ｌ−中はＳ２
　（１４）の厚さで決められ、０．１〜３μここでは１
．０μ、またＩＯ〜１００μここ°ぐは３ｏｉｔとした
。さらに第４の半導体はアモルファス半導体の移動度が
０．０１〜１ｃＩＩＩ■／ｓｅｃであるが、カットオフ
周辺部は１０〜１５Ｍ１１２を有していた。同時にオフ
電流は１０’Ａでありされめて少なかった。さらに第２
図（Ｂ）におい′ζレーザアニールとして第４の半導体
を単結晶化さ・ｌた時、キャリア移動度は２０〜１００
ｃｌ＋　Ｖ　／　ｓｅｃと３０〜１００倍にまで向上し
、この半導体も単結晶または一部が多結晶になっており
、結晶構造が明らかにアモルファス構造とは違っていた
。このため、ＩＧＦのカットオフ周辺部は４０〜８０Ｍ
１ｌｚ−ｔｌ−有していた。しかしオフ電流も１０−’
Ａとレーザアニールを行わない場合と比較して１００倍
に大きくなっていた。

Ｓ４　（１Ｇ）にホウ素不純物を被膜形成の際わずか（
０，０３〜３ｒ’ＰＭ）添加して真性またはＰ半導体と
してスレッシュボールド電圧の制御を行うことは有効で
あった。

第３図は第２ν１に示した本発明のＩＧＦを用いた第１
図（Ａ）の表丞パネルの一部の縦断面図を示したもので
ある。

第３図（Ａ）は第１図のＩＧＦ　（１０）、＜１０’）
、キャパシタ（３１）、＜３１’）の上側電極（第３図
では）側Ｇこ設けられている）（３２）、＜３２’）を
示したものである。

第３図（Ａ）の平面図のＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’の縦断面図
を（Ｂ　）、（ｃ　）に示す。

図面において、ｓｉ　（１３）、Ｓ２’　（１４）、５
３（１５）の積層体に対し、Ｓ４　（２５）はアモルフ
ァス半導体を用いており、特に水素化アモルファス珪素
をここでは用いオフ電流を１Ｏ−８Ａ以−トにした。さ
らにＩＣＦの下側電極は２つ（１２）、＜１２’）が設
けられてむする。

上側電極（１９）は、Ｘ方向にリーＦ、　（５１）とし
−ζ設けられている。ゲイト電極（２０）、＜２０’）
は２つのＩＧＦ　（１０）、（１０’）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）、＜４２）をＹ方向に構成してい
る。下側電極（１２）、（１２’）＆よさらに延在して
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７１−リックス構成
を有し、ｌＴｒ／絵素構造を有せしめることができた。

（３１）、（３１’）の領域に表示体−〇ある例えば液
晶またはクロミンク体が充填され、（３１）の領域をＩ
ＧＦ　（１０）、＜１０’）のオン、オフにより制御を
行なわしめた。

第３図においてｓ３　（１５）上にはＩＧＦの設けられ
ている領域のめに金属導体（２３）およびこの導体およ
びこの導体のないＳ３　（１５）＜第３図（Ｃ））を覆
って絶縁体（２４）を設けである。即ち第２図の３４が
単結晶または多結晶化されたＩＧＦと第３図のＩＧＦと
が同一構造を有せしめている。また第３図より明らかな
ごと＜　、Ｓ４　（２５）は実質的に真性のアモルファ
ス半導体であるため、Ｙ方向に配列された＋Ｃ＋＋間に
は、Ｓ４が残存していても１０μ以上離れれば“１−分
絶縁竹となりアイソレイションが不要である。このため
にＹ方向のｌＧＰは５０μ以上互いに８１を間し−（Ｘ
方向の配線（５１）ｅ（５２）を設けた。また図面にお
いて、表示部（３２）以外のリード（５１）。

（４１）、＜４２）を絶縁膜（７２＞、（７３）で覆う
ことは有効である。

さらに第３図より明らかなごとく、このディスプレイの
ＩＧ＋＋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
ＩＧＦを用いるに加え、チャネル長の短いＩＧＦである
ため基板上におけるＩＧＦの構成に必要な面積を少なく
できた。かつフ第１・リソグラフィの精度が動作周波数
の上限を限定しないことという他の特長を有する。

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。

さらにこれらの絵素を高周波で動作させるため、ＩＧＦ
の周波数特性がきわめて重要であるが、本発明（７）Ｉ
ＧＦはＶ、、＝５ＶＩＶ、、　＝５Ｖニおいてカソトオ
フ周波数１０Ｍ１ｌｚ以上（１４，５ＭＨｚ　＞（Ｎチ
ャネルＩＧＦ　）を有せしめることができた。Ｖ、Ｈ＝
０．２〜２ｖにすることが５４　（２５）への添加不純
物の濃度制御で可能となった。

周辺ａ１≦のデコーダ、トライバに必要なＩＧＩ’　（
１０）（Ｂ）、抵抗インバータ（Ｃ）につき本発明のＩ
ＧＰを以下に記す。

第１図（Ｃ）、（Ｄ　）のインバータ（６０）の縦断面
図を第４図に示す。

この第４図のＩＧＩｉの５４特にドライバ用のＩＧＦの
ＣＦＲ（９）、（９”　）は単結晶または多結晶半導体
が設けられており、周波数特性の向上を図っている。

第４図（Ａ）および（Ｂ’）においてＩＧＦは第２図（
Ｃ）、（ｆ）　）　とその番号を対応させている。ドラ
イバＩＧＦ　（６１）は左側のＩＧＦを、ロードＩＧ’
Ｆは右側のＩＧＦを用いた。第４図（Ａ）ではロードの
ゲイト電極（２＋１）とＶ　（６５）とを連続させるエ
ンヘンスタン１型（第１図（Ｃ））、また第４図（Ｂ）
は出力（６６）とゲイト電極（２０）とを連続させたデ
ィプレッション型のインハ〜り（第１図（Ｄ））を示す
。

さらにこの・インバータ（６０）の出力は（６６）ヨり
なり、この基板−にの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
入（１４）、＜　１５　）に複合化して設けたことを特
長としている。

この第４図（Ａ）のインパークは上側電極（２３）。

（２３’）を２つのＦＥＴとして独立せしめ（１９）、
＜１９’）とした。かくすると１つのＩＧＦ　（６４＞
（ロード）をコンタクト　（１９入電極（２３）、ドレ
イン（１５）、チャネル（９）、ソース（１３）、電極
（１２）即ち出力（６６）かつ他のＩＧＦ　（ドライバ
）の電極（２）、ドレイン（１３）、単結晶または多結
晶半導体により設けられたチャネル（９′〉、ソース（
１５’）、電極（２３’）、コンタクＩ−（６Ｂ）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３１〜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。

また第４図１（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ｖＤＯ（６５
）、下側電極（１２）、ドレイン（１３）、チャネル（
９）、ソース（５）、電極（２３）即ち出力（６６）、
伯のＩＧＦ　（ドライバ八６１）でのドレイン（１５）
、単結晶または多結晶半導体により設けられたチャネル
（９′）、ソース（１３）、電極（１２’）、ｖ、　（
６８）よりなり、人力（（ｉ７）をゲイト電極（２０’
）に出力（６６’）を８３より引き出さ、１！た。

７１５だ、＋ｔＣ抗は第２１＆Ｉ　（Ｉ））、（ＬＥ）
および第４図においてり゛−イトに加える電圧に無関係
に５４　（２５）のバルク成分の１１（抗率で決められ
る。即ちゲイ１−電極に加えられる電圧に無関係に３４
のバルク成分の低抗率で決められる。即ちゲイト電４り
４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の抵抗イ４とその厚さ、基板−
にに占める面積で設ロ１イ１杯にｉメＬっで決めればよ
い。

さらにそのｌｌｊ：　Ｉ）’ｊ値の制御にアモルファス
構造を用いる場合、；１；たはレーザアニールにより単
結晶または多結晶４１４造を用いることにより使い分Ｌ
）ることは自分Ｊ′□ごある。

かくのごとく本発明は縦チャネルであり、１つの基板に
第１のＩＧＩｉはＣＦ　ｌ？に単純になった半導体とし
、他の第２のＩＣＰは単結晶または他結晶構造とした。

特に固体表示装置において、表示部の絵素の制御のＩＧ
ＩｉはＣＴＩ＋にアモルファス半導体を用い、またＤｌ
ｒ部のＩＧＩ’には単結晶または多結晶を用いたことに
よりそれぞれのＩＧ’Ｆの特長を相乗的に導出させ、総
合半導体装置としたのが本発明の特長である。

本発明にお４Ｊる第３図のディスプレイは、１つの電極
（３２）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０．１〜５１φまたは矩形
を有している。しかし第１図のごとき走査型の方式にお
いて、１０〜５０００　ｐＤ　の７１−リノクス状の絵
素として約ｔｇｏｏ　ｘ約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０．０１〜１ｍｍの間隙を有セしめて対応さ
せ、そこに例えばネマチック型の液晶を注入して設りた
。

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を三重にフィルタを用いて分
離して作製してもよい。そして赤緑青の３つの要素を交
互に配列せしめればよい。

そのため耐圧２０〜３０Ｖ、Ｖ　％−４〜４ｖの範囲で
例えば１±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半導体を用いた横チャネル
型の絶縁ゲイト型半導体装置の５０倍の１０Ｍ１ｌｚ以
、トを得ることができた。またＳ２が絶縁性の場合は耐
月二４〜５０ｖ、カットオフ周波数５０ＭＩＩＺ以上を
有することができた。

また逆方向リークは、第１図に示ずようなＳｌまたはＳ
３を５ｉｘＣ１−）＜　（０＜　ｘ　＜　１　例えばＸ
＝０．２）とすることにより、さらにＳ２を絶縁物化す
ることによりごの８１、Ｓ３の不純物が３２に流入する
ことが少なくなり、ごのＮ−Ｉ接合またはＰ−−１接合
のリークは逆方向にＩＯＶを加えても１０ｎＡ／ｃＪ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、アモルファス構造を含む非単結晶半導体
腸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。

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５ｉｘＣ１−ｘ（０＜　ｘ　＜　１例
えばｘ　−０，２）とした。その結果１５０℃で１００
０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
て市１い信頼性の向上となった。

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。

本発明における非単結晶半導体は珪素、ゲルマニューム
または炭化珪素（ＳｉｘＣ１−×０　＜　ｘ　＜　１　
）、絶縁体は炭化珪素または窒化珪素を用いた。

【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、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。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ト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図は本発明の積層型絶縁ゲイト半導体装置のインバ
ータ構造を示す。特許出願人ぷＩｌ’１ｌ（Ｃ）イｄ（の河４い

Claims

【特許請求の範囲】１、絶縁表面を有する基板上または基板上の電極上の第
１の半導体上に第２の半導体または絶縁体および第３の
半導体を概略同一形状に積層した積層体を有し、前記第
１および第３の半導体をし′ζソースおよびドレインを
構成せしめ、前記積ノ一体の側部に隣接して第４の単結
晶半導体をチャネル形成領域を単結晶または多結晶橘造
を有して構成して設け、該第４の半導体上にゲ伺・絶縁
膜と該ゲイト絶縁膜上に隣接してディト電極を設けた第
１の絶縁ゲイト型半導体装置と、前記基板と同一基板上
に前記絶縁ディト型半導体装置と同一積層体構造を有し
、かつ前記第４の半導体のチャネル形成領域をアモルフ
ァスまたはセミアモルファス構造を有して設けられた第
２の絶縁ゲイト型半導体装置とを有することを特徴とす
る絶縁ゲイト型半導体装置。２、特許請求の範囲第１項において、固体表示装置にお
ける紹１の絶縁ゲイト型半導体装置は周辺回路に設けら
れ、第２の絶縁ゲイト型半導体装置は絵素を制御する絶
縁ディト型半導体装置として設けられたことを特徴とす
る絶縁ゲイト型半導体装置。３、基板または基板上の下側電極上に第１の半導体、第
２の半導体および第３の半導体を概略同一形状に積層し
て有し、前記第１および第３の半導体をしてソースおよ
びドレインを構成せしめ、前記第２の半導体の２つの側
周辺のそれぞれのチャネル形成用側面上にゲイト絶縁膜
と該ゲイト絶縁股上に隣接してそれぞれのディト電極を
設けたことを特徴とする絶縁ゲイト型半導体装置。