JP3029289B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の利用分野」 本発明は、アクティブ型液晶表示装置またはイメ−ジ
センサに用いる薄膜構造を有する絶縁ゲイト型電界効果
トランジスタ（以下TFTという）およびその作製方法に
関するものである。

「従来の技術」 従来、TFTを用いたアクティブ型の液晶表示装置が知
られている。この場合、TFTにはアモルファスまたは結
晶粒界を有する多結晶型の半導体を用い、１つの画素に
ＰまたはＮ型のいずれか一方の導電型のみのTFTを用い
る。即ち、一般にはＮチャネル型TFT（NTFTという）を
画素に直列に連結している。

しかしアモルファス構造の半導体は、キャリア移動度
が小さく、特にホ−ルのキャリア移動度が0.1cm²/Vsec
以下と小さい。また多結晶構造の半導体は、結晶粒界に
偏析した酸素等の不純物および不対結合手によりドレイ
ン耐圧を充分大きくとれない、Ｐチャネル型のTFTがで
きにくい等の欠点があった。さらにこれらは光感度（フ
ォトセンシティビティ PSという）を有し、光照射によ
りVg−I_D（ゲイト電圧−ドレイン電流）特性等が大きく
変化してしまう欠点を有している。

そのため、チャネル形成領域に光照射が行われないよ
うに遮光層を作ることが重要な工程であった。

第２図において、液晶（12）を有し、それに直列に連
結してNTFT（11）を設け、これをマトリックス配列せし
めたものである。一般には640×480または1260×960と
多くするが、この図面ではそれと同意味で単純に２×２
のマトリックス配列をさせた。このそれぞれの画素に対
し、周辺回路（16），（17）より電圧を加え、所定の画
素を選択的にオンとし、他の画素をオフとした。すると
このTFTのオン、オフ特性が一般には良好な場合、コン
トラストの大きい液晶表示装置を作ることができる。し
かしながら、実際にかかる液晶表示装置を製造してみる
と、TFTの出力即ち液晶にとっての入力（液晶電位とい
う）の電圧V_LC（10）は、しばしば“1"（High）とする
べき時に“1"（High）にならず、また、逆に“0"（Lo
w）となるべき時に“0"（Low）にならない場合がある。
液晶（12）はその動作において本来絶縁性であり、ま
た、TFTがオフの時に液晶電位（V_LC）は浮いた状態にな
る。そしてこの液晶（12）は等価的にキャパシタである
ため、そこに蓄積された電荷によりV_LCが決められる。
この電荷は従来のTFTは光感光性であるため、遮光が充
分でない時、TFTのチャネルを通じて電流がリ−ク（1
5）してしまい、結果としてV_LCのレベルが変動してしま
う。さらに液晶がR_LCで比較的小さい抵抗となりリ−ク
（14）が生じた場合には、V_LCは中途半端な状態になっ
てしまう。このため１つのパネル中に20万〜500万個の
画素を有する液晶表示装置においては、高い歩留まりを
成就することができない。

「発明の目的」 本発明は、薄膜型絶縁ゲイト型電界効果トランジスタ
を非感光性とせしめたものである。また、ソ−ス、ドレ
インをよりP⁺またはN⁺とするためのものである。そして
その応用としてのアクティブ型の液晶表示装置におい
て、液晶電位を１フレ−ムの間はたえず初期値と同じ値
として所定のレベルを保ち、そのレベルがドリフトしな
いようにTFTを改良したものである。

「発明の構成」 本発明は、TFTのチャネル形成領域の半導体材料を光
に対し非感光性の材料とし、特にそのためTFTのチャネ
ル形成領域に選択的に酸素、炭素または窒素の不純物を
添加したシリコンを用い、その領域を結晶性を有しなが
らも光感光性をなくしたものである。そして一対の不純
物領域を構成するソ−ス、ドレインにはその不純物の添
加をしない、またはより少なくすることにより、Ｐまた
はＮ型の導電型を示す不純物のイオン化率を向上させた
ものである。

またチャネル形成領域にイオン注入法等により選択的
にO,C,Nの不純物の総量を１×10²⁰cm^-3〜20原子％、好
ましくは３×10²⁰cm^-3〜５原子％としたことにより非感
光性とせしめ、しかしながらかつ500〜750℃の熱処理に
より結晶化せしめ、キャリア移動度として5cm²/Vsec以
上とするため結晶粒界を実質的になくし、かつ結晶性を
有する半導体材料としたものである。

この材料は非感光性、即ちオン状態での電流変化を10
％以下とし、かつオフ状態（サブスレッシュホ−ルド状
態）で暗電流が10^-9Aのオ−ダのものが10^-7Aのオ−ダ以
下の増力、即ち変化の程度を２桁以下に2000カンデラの
可視光照射で成就させたものである。

本発明を液晶表示装置に用いる場合、マトリックス構
成したそれぞれのピクセル（透明導電膜とTFTとの総合
したもの）の一方の透明導電膜（画素）の電極に相補型
のTFTの出力端子を連結せしめた。即ちマトリックス配
列したすべての画素にＰチャネル型のTFT（以下PTFTと
いう）とNTFTとを相補型（以下C/TFTという）として連
結してピセルとしたものである。

その代表例を第３図に回路として示す。また実際のパ
タ−ンレイアウト（配置図）の例を第４図に示す。

即ち第３図の２×２のマトリックスの例において、PT
FTとNTFTとのゲイトを互いに連結し、さらにＹ軸方向の
線V_GG（22）、またはＶ_GG′（23）に連結した。またC/T
FTの共通出力を液晶（12）に連結している。PTFTの入力
（Vss側）をＸ軸方向の線V_DD（18）,V_DD′（18′）に連
結し、NTFTの入力（V_SS側）をVss（19）に連結させてい
る。するとV_DD（18）,V_GG（22）が“1"の時、液晶電位
（10）は“0"となり、またV_DD（18）が“1"、V_GG（22）
が“0"の時液晶電位（10）は“1"となる。即ち、V_GGとV
_LCとは「逆相」となる。

そして液晶電位（10）はV_DD（18）、または接地また
はV_SS（19）のいずれかに固定させるため、フロ−ティ
ングとなることがない。

第３図においては、NTFTとPTFTとを逆に配設すると、
V_GGとV_LCとは「同相」とすることができる。

以下に実施例に基づき、本発明を示す。

「実施例１」 この実施例では第１図を用いて本発明を示す。

ガラス基板にC/TFTを作らんとした時の製造工程を第
１図に基づき示す。

第１図において、ANガラス、パイレックスガラス等の
約600℃の熱処理に耐え得るガラス（１）上にマグネト
ロンRF（高周波）スパッタ法を用いてブロッキング層
（38）としての酸化珪素膜を1000〜3000Åの厚さに作製
した。

プロセス条件は酸素100％雰囲気、成膜温度150℃、出
力400〜800W、圧力0.5Paとした。タ−ゲットに石英また
は単結晶シリコンを用いた成膜速度は30Å／分であっ
た。

この上に、酸素、炭素または窒素の総量が７×10¹⁹cm
^-3好ましくは１×10¹⁹cm^-3以下しか添加されていないシ
リコン膜をLPCVD（減圧気相）法、スパッタ法またはプ
ラズマCVD法により形成した。

減圧気相法で形成する場合、結晶化温度よりも100〜2
00℃低い450〜550℃、例えば530℃でジシラン（Si₂H₆）
またはトリシラン（Si₃H₈）をCVD装置に供給して成膜し
た。反応炉内圧力は30〜300Paとした。成膜速度は30〜1
00Å／分であった。NTETとPTFTとのスレッシュホ−ルド
電圧（Vth）を概略同一に制御するため、ホウ素をジボ
ランを用いて１×10¹⁵〜５×10¹⁷cm^-3の濃度として成膜
中に添加してもよい。

スパッタ法で行う場合、スパッタ前の背圧を１×10^-5
Pa以下とし、単結晶シリコンをタ−ゲットとし、アルゴ
ンに水素を50〜80体積％に混入した雰囲気で行った。例
えばアルゴン20体積％、水素約80体積％とした。成膜温
度は150℃、周波数は13.56MHz、スパッタ出力400〜800W
とした。圧力は0.5Paであった。

プラズマCVD法により珪素膜を作製する場合、温度は
例えば300℃とし、モノシラン（SiH₄）またはジシラン
（Si₂H₆）を反応性気体として用いた。これらをPCVD装
置内に導入し、13.56MHzの高周波電力を加えて成膜し
た。

これらの方法によって形成された被膜は、酸素が７×
10¹⁹cm^-3好ましくは１×10¹⁹cm^-3またはそれ以下しか含
有しないようにした。するとこの被膜は感光性を有する
が、酸化等が添加されていない場合よりもより結晶化を
しやすいという特長を有する。

この実施例では第１図（Ａ）に示す如く、第１のフォ
トマスクで所定の領域のみ、半導体膜（２），
（２′）を残し他部を除去した。さらに第２のフォトマ
スクを用い、フォトレジスト（35）を選択的に除去し
た。この除去された領域（36），（35）は、それぞれPT
FT、NTFTのチャネル形成領域を覆っている。この開孔
（35），（36）に対し、Ｃ、ＮまたはＯ、例えばＯを５
×10¹⁴〜５×10¹⁶cm^-2のド−ズ量不純物をイオン注入法
により添加した。加えた電圧は30〜50KeV例えば35KeVと
した。

その結果、さらに一対の不純物領域であるソ−スまた
はドレインとなる領域は、酸素等の不純物がきわめて少
なく、結晶化はより強く進んだ。またその一部は後工程
においてソ−ス、ドレインとある領域において０〜５μ
ｍの横方向の深さにまでわたって設けられている。即
ち、理想的には０が好ましいが、工程上の問題を考慮す
ると０を含み５μｍ程度の範囲の間で横方向に渡って設
けることが好ましかった。

即ち非感光性を有せしめるにはC,O,Nを添加すればよ
いが、多すぎるとその後の熱処理でも結晶化しにくくな
り、ひいてはキャリア移動度が5cm²/Vsec以上、好まし
くは10〜100cm²/Vsecを得ることができないからであ
る。

かくして、アモルファス状態の珪素膜を500〜10000Å
（１μｍ）、例えば2000Åの厚さに作製の後、500〜750
℃の結晶成長を起こさない程度の中温の温度にて12〜70
時間非酸化物雰囲気にて加熱処理した。例えば窒素また
は水素雰囲気にて600℃の温度で保持した。

この半導体膜の下側の基板表面は、アモルファス構造
の酸化珪素膜が形成されているため、この熱処理で特定
の核が存在せず、全体が均一に加熱アニ−ルされる。即
ち、成膜時はアモルファス構造を有し、また水素は単に
混入しているのみである。

このアニ−ルにより、チャネル形成領域の半導体膜は
アモルファス構造から秩序性の高い状態に移り、その一
部は結晶状態を呈する。特にシリコンの成膜時に比較的
秩序性の高い領域は特に結晶化をして結晶状態となろう
とする。しかし、これらの領域間に存在する珪素により
互いの結合がなされるため、珪素同志は互いにひっぱり
あう。結晶としてもレ−ザラマン分光により測定する
と、単結晶の珪素（111）結晶方位のピ−ク522cm^-1より
低周波側にシフトした格子歪を有した（111）結晶ピ−
クが観察される。その見掛け上の粒径は、半値巾から計
算すると、50〜500Åとマイクロクリスタルのようにな
っているが、実際はこの結晶性の高い領域は多数あって
クラスタ構造を有し、その各クラスタ間は互いに珪素同
志で結合（アンカリング）がされたセミアモルファス構
造の被膜を形成させることができた。

例えばSIMS（二次イオン質量分析）法により深さ方向
の分布測定を行った時、添加物（不純物）として最低領
域（表面または表面より離れた位置（内部））において
酸素が3.4×10²⁰cm^-3、窒素４×10¹⁷cm^-3を得た。また
水素は４×10²⁰cm^-3であり、珪素４×10²²cm^-3として比
較すると１原子％であった。

この結晶化は酸素濃度が例えば1.5×10²⁰cm^-3におい
ては1000Åの膜厚で600℃（48時間）の熱処理で可能で
ある。これを５×10²⁰cm^-3にすると膜厚を0.3〜0.5μｍ
と厚くすれば600℃でのアニ−ルによる結晶化が可能で
あったが、0.1μｍの厚さでは650℃での熱処理が結晶化
のためには必要であった。即ちより膜厚を厚くする、よ
り酸素等の不純物濃度を減少させるほど、結晶化がしや
すかった。

結果として、この被膜は実質的にグレインバウンダリ
（GBという）がないといってもよい状態を呈する。キャ
リアは各クラスタ間をアンカリングされた個所を通じ互
いに容易に移動し得るため、13わゆるGBの明確に存在す
る多結晶珪素よりも高いキャリア移動度となる。即ちホ
−ル移動度（μｈ）＝10〜50cm²/Vsec、電子移動度（μ
ｅ）＝15〜100cm²/Vsecが得られる。

またフォトセンシティビティは、TFTとしてのVg（ゲ
イト電圧）−I_D（ドレイン電流）特性を得ながらガラス
側より2000ルックスの光を照射してI_Dがオン状態の領域
で10％以下しか変動しない（ドリフトしない）条件また
はサブスレッシュホ−ルド電圧の領域にてI_Dが２桁以下
の増加（ドリフト）しかない条件（オフ電流が充分小さ
い条件）として測定した。すると、チャネル形成領域で
の酸素濃度が８×10¹⁹cm^-3等の少ない濃度であるとドリ
フトがあるが、１×10²⁰cm^-3以上好ましくは３×10²⁰cm
^-3以上とするとほとんどドリフトがPTFTでもNTFTでもみ
られなかった。

他方、上記の如く中温でのアニ−ルでなはく、900〜1
200℃の高温アニ−ルにより被膜を多結晶化すると、核
からの固相成長により被膜中の酸素等の不純物の偏析が
おきて、GBには酸素、炭素、窒素等の不純物が多くな
り、結晶中の移動度は大きいが、GBでのバリア（障壁）
を作ってそこでのキャリアの移動を阻害してしまう。そ
して結果としては5cm²/Vsec以下の移動度しか得られ
ず、結果粒界でのドレインリ−ク等による耐圧の低下が
おきてしまうのが実情であった。

即ち、本発明の実施例ではかくの如く、感光性がなく
かつ結晶性を有するセミアモルファスまたはセミクリス
タル構造を有するシリコン半導体を用いている。

またこの上に酸化珪素膜をゲイト絶縁膜として厚さは
500〜2000Å例えば1000Åに形成した。これはブロッキ
ング層としての酸化珪素膜の作製と同一条件とした。こ
の成膜中に弗素を少量添加してもよい。

この酸化珪素と下地の半導体膜との界面特性を向上
し、界面準位を除くため、紫外光を同時に加え、オゾン
酸化を行うとよかった。即ち、ブロッキング層（38）を
形成したと同じ条件のスパッタ法と光CVD法との併用方
法とすると、界面準位を減少させることができた。

さらにこの後、この上側にリンが１〜５×10²⁰cm^-3の
濃度に入ったシリコン膜またはこのシリコン膜とその上
にモリブデン（Mo）、タングステン（Ｗ）,MoSi₂または
WSi₂との多層膜を形成した。これを第３のフォトマスク
にてパタ−ニングした。そしてPTFT用のゲイト電極
（４）,NTFT用のゲイト電極（４′）を形成した。例え
ばチャネル長10μｍ、ゲイト電極としてリンド−プ珪素
を0.2μｍ、その上にモリブデンを0.3μｍの厚さに形成
した。

第１図（Ｃ）において、フォトレジスト（31′）をフ
ォトマスクを用いて形成し、PTFT用のソ−ス（５），
ドレイン（６）となる領域でありかつ酸素濃度の少ない
領域に対し、ホウ素を１〜２×10¹⁵cm^-2のド−ズ量をイ
オン注入法により添加した。

次に第１図（Ｄ）の如く、フォトレジスト（31）をフ
ォトマスクを用いて形成した。そしてNTFT用のソ−ス
（５′）、ドレイン（６′）となる領域に対しリンを１
×10¹⁵cm^-2の量、イオン注入法により添加した。

これらはゲイト絶縁膜（３）を通じて行った。しかし
第１図（Ｂ）において、ゲイト電極（４），（４′）を
マスクとしてシリコン膜上の酸化珪素を除去し、その
後、ホウ素、リンを直接珪素膜中にイオン注入してもよ
い。

次に、これらフォトレジスト（31）を除去した後、63
0℃にて10〜50時間再び加熱アニ−ルを行った。そしてP
TFTのソ−ス（５），ドレイン（６）,NTFTのソ−ス
（５′），ドレイン（６′）を不純物を活性化してP⁺、
N⁺の領域として作製した。

この領域は酸素等が少ないため、同じ温度でもより結
晶化度が進む。結果としてホウ素、リン等の導電型を与
える不純物のイオン化率（アクセプタまたはドナ−の数
／注入した不純物の量）が50〜90％にまで可変すること
ができた。

またゲイト電極（４），（４′）下にはチャネル形成
領域（７），（７′）がセミアモルファス半導体として
形成されている。

酸素等の不純物の添加された領域の端部（42）を不純
物領域の端部（41）より不純物領域にわたらせることに
より、ここでのホウ素またはリンのイオン化率は減少す
るが、同時にN⁺−Ｉ、P⁺−Ｉの存在する面に結晶粒界が
存在しにくく、結果としてドレイン耐圧を高くすること
ができる。

かくすると、セルフアライン方式でありながらも、す
べての工程において700℃以上に温度を加えることがな
くC/TFTを作ることができる。そのため、基板材料とし
て、石英等の高価な基板を用いなくてもよく、本発明の
大画素の液晶表示装置にきわめて適しているプロセスで
ある。

熱アニ−ルは第１図（Ａ），（Ｄ）で２回行った。し
かし第１図（Ａ）のアニ−ルは求める特性により省略
し、双方を第１図（Ｄ）の熱アニ−ルにより兼ねさせて
製造時間の短縮を図ってもよい。第１図（Ｅ）におい
て、層間絶縁物（８）を前記したスパッタ法により酸化
珪素膜の形成として行った。この酸化珪素膜の形成はLP
CVD法、光CVD法を用いてもよい。例えば0.2〜1.0μｍの
厚さに形成した。その後、第１図（Ｅ）に示す如く、フ
ォトマスクを用いて電極用の窓（32）を形成した。

さらにこれら全体はアルミニウムを0.5〜１μｍの厚
さにスパッタ法により形成し、リ−ド（９），（９′）
およびコンタクト（29），（29′）をフォトマスクを
用いて第１図（Ｆ）の如く作製した。

かかるTFTの特性を略記する。移動度（μ）、スレッ
シュホ−ルド電圧、ドレイン耐圧（V_BDV）、フォトセン
シティビティ（PS）は以下の通りであった。

上記はチャネル長10μｍ、チャネル巾30μｍの場合を
示す。かかる半導体を用いることにより、一般に不可能
とされていたTFTに大きな移動度を得ることができ、加
えて感光性がなく、かつドレイン耐圧を大きなレベルで
得た。そのため、初めて第２図、第３図に示した液晶表
示装置用のNTFTまたはC/TFTを構成させることができ
た。

この実施例は液晶表示装置例であり、またこのC/TFT
の出力を画素に連結させるためさらに第１図（Ｆ）にお
いて、ポリイミド等の有機樹脂（34）を形成した。そし
てフォトマスクにより再度の窓あけを行った。２つの
TFTの出力端を液晶装置の一方の透明電極に連結するた
め、スパッタ法によりITO（インジュ−ム・スズ酸化
膜）を形成した。それをフォトマスクによりエッチン
グして、透明電極（33）を構成させた。このITOは室温
〜150℃で成膜し、それを200〜300℃の酸素または大気
中のアニ−ルにより成就した。

かくの如くにしてPTFT（21）とNTFT（11）と透明導電
膜の電極（33）とを同一ガラス基板（１）上に作製し
た。

「実施例２」 第４図（Ａ）に第３図に対応した実施例を示す。Ｘ軸
方向にV_DD（18）、V_SS（19）、V_DD′（18′）を有する
Ｘ軸方向の配線（以下Ｘ線ともいう）を形成した。なお
Ｙ軸方向はV_GG（22）、V_GG′（23）とＹ軸方向の配線
（以下Ｙ線ともいう）を形成した。

図面（Ａ）は平面図であるが、そのＡ−Ａ′の縦断面
図を第４図（Ｂ）に示す。またＢ−Ｂ′の縦断面図を第
４図（Ｃ）に示す。

またPTFT（21）をＸ線V_DD（18）とＹ線V_GG（22）との
交差部に設け、V_DD（18）とV_GG′（23）との交差部にも
他の画素用のPTFT（21′）が同様に設けられている。ま
たNTFT（11）はV_SS（19）とV_GG（22）との交差部に設け
られている。V_SS（19）とV_GG（22）との交差部の下側に
は他の画素用のNTFT（11′）が設けられている。C/TFT
を用いたマトリックス構成を有せしめた。それらPTFTは
ソ−ス（５）がコンタクト（32）を介してＸ線V_DD（1
8）に連結され、ゲイト（４）は多層形成がなされたＹ
線V_GG（22）に連結されている。ドレイン（６）はコン
タクト（29）を介して透明導電膜の電極（33）を連結し
ている。

これらのNTFT、PTFTのチャネル形成領域（７），
（７′）には酸素が意図的に添加され、ソ−ス、ドレイ
ンには添加させないようにした。

他方、NTFTはソ−ス（５′）がコンタクト（32′）を
介してＸ線V_SS（19）に連結され、ゲイト（４′）はＹ
線V_GG（22）に、ドレイン（６′）はコンタクト（2
9′）を介して透明導電膜（33）に連結している。かく
して２本のＸ線（18），（19）に挟まれた間（内側）に
画素である透明導電膜（33）とC/TFT（21），（11）と
により１つのピクセルを構成せしめた。かかる構造を左
右、上下に繰り返すことにより、２×２のマトリックス
の１つの例またはそれを拡大した640×480、1280×960
といった大画面の液晶表示装置を作ることが可能となっ
た。

ここでの特長は、１つの画素に２つのTFTが相補構成
をして設けられていること、また電極（33）は液晶電位
V_LCを構成するが、それは、PTFTがオンでありNTFTがオ
フか、またはPTFTがオフでありNTFTがオンか、のいずれ
のレベルに固定されることである。

そしてこのガラス基板側より例え光が照射されても、
C/TFTはソ−ス、ドレインはおろか、特にチャネル形成
領域が光に対し非感光性であるため、反射型のみならず
透光型の液晶表示装置であっても遮蔽手段を設けること
なしに動作をさせることが可能であった。

第４図で明らかなように、制御要素のVssが新たに増
えても、液晶装置における開口率（全面積（34）に対し
実際に表示する液晶表示有効面積（33）の割合）に関し
ては、従来の第１図の１つのみの導電型をもつTFTを各
画素に連結した場合とまったく変わらず、不利にならな
い。

第４図において、それら透明導電膜上に配向膜、配向
処理を施し、さらにこの基板と他方の液晶の電極（第４
図（34））を有する基板との間に一定の間隔をあけ、公
知の方法により互いに配設をした。そしてその間に液晶
を注入して液晶表示装置として完成させた。

液晶材料にTN液晶を用いるならば、その間隔を約10μ
ｍ程度とし、透明導電膜双方に配向膜をラビング処理し
て形成させる必要がある。

また液晶材料にFLC（強誘電性）液晶を用いる場合
は、動作電圧を±20Vとし、また、セルの間隔を1.5〜3.
5μｍ例えば2.3μｍとし、反対電極（第４図）（34）上
にのみ配向膜を設けラビング処理を施せばよい。

分散型液晶またはポリマ−液晶を用いる場合には、配
向膜は不用であり、スイッチング速度を大とするため、
動作電圧は±10〜±15Vとし、セル間隔は１〜10μｍと
薄くした。

特に分散型液晶またはポリマ−液晶を用いる場合に
は、偏光板も不用のため、反射型としても、また透過型
としても光量を大きくすることができる。その液晶はス
レッシュホ−ルドがないため、本発明のC/TFTに示す如
く、明確なスレッシュホ−ルド電圧が規定されるC/TFT
型とすることにより大きなコントラスト実現することと
クロスト−ク（隣の画素との悪干渉）を除くことができ
た。

この実施例２は、C/TFTにおいてV_DD側にPTFTを、Vss
側にNTFTを形成した。するとその出力はV_DDまたはVssを
作るため明確なレベルを決定できる。しかしV_GGに対し
ては、V_LCはインバ−タ（逆相）となる。

このV_GGとV_LCとが同相（同じ向きの電圧）となる場合
の2Tr/cell方式（C/TFT方式）を以下の実施例にて示
す。

「実施例３」 この実施例は、第３図、第４図において、V_DD側に逆
にNTFT（11）を、Vss側に逆にPTFT（21）を連結したC/T
FT構成を有する。すると、その出力であるV_LCはV_GGと同
相（V_GGが正電圧のとき正電圧の出力、負電圧の時負電
圧の出力）になり、その出力電位はV_GG−VthpおよびV_GG
−Vthnで与えられる。VthpとVthnとが異なる時は第３図
の液晶の他の端子（13）にオフセットバイアスを加えて
等しくすると好ましかった。かくするとV_GGをV_DDより大
にしなければならない欠点はあるが、ゲイト電極とV_LC
との間で多少のリ−クがあってもあまり気にしなくても
よいという特長を有する。

かかる場合、第４図においても同様に、PTFTとNTFTと
を互いに逆に設ければよい。そのため、実施例２と第４
図における製造工程および開口率はまったく同じ値を作
ることができる。その他は実施例２と同様である。

「実施例４」 この実施例は、第２図に示した各ピクセルに、NTFTの
みを各画素等に連結して設けた1Tr/cell方式のものであ
る。するとV_LCのレベルは、フロ−ティングとなりバラ
ツキがあるが、本発明に示すTFTが非感光性であるた
め、実使用の際のTFTに光が照射されることを防ぐ遮光
手段を設ける必要がなく、従来より簡単にアクティブ型
液晶表示装置を作ることができた。その他は実施例1,3
と同様である。

「発明の効果」 本発明はNTFT、PTFTに対し非感光性とすることによ
り、特にチャネル形成領域に酸素等の不純物を添加して
非感光性のセミアモルファス半導体とするとともに、ソ
−ス、ドレインにはこれらの不純物の添加をせずにドナ
−またはアクセプタのイオン化率の向上を図ることによ
り遮光手段が不用となった。さらにかかるTFT、特にC/T
FTとしてマトリックス化された各画素に連結することに
より、 １）遮蔽手段が不要となった液晶表示装置を作ることが
できる ２）ソ−ス、ドレインのシ−ト抵抗の低下による高速化 ３）酸素をPI、NIよりもソ−ス、ドレイン側にわたらせ
ることにより、ドレイン耐圧を３〜10Vも向上せしめた という多くの特長を有する。

本発明は非感光性のTFTを作り、その応用として液晶
表示装置に用いた例を示した。しかしその他の半導体装
置、例えばイメ−ジセンサ、モノリシック型集積回路に
おける負荷または三次元素子として用いることも可能で
ある。

本発明においてかかるC/TFTに対し、半導体として非
感光性のセミアモルファスまたはセミクリスタル構造の
シリコンを主成分とする材料を用いた。しかし同じ目的
のために可能であるならば他の結晶構造の半導体を用い
てもよい。またセルフアライン型のC/TFTによることに
より高速処理を行った。しかしイオン注入法を用いずに
非セルフアライン方式によりTFTを作ってもよいことは
いうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＰチャネル型およびＮチャネル型のTF
Tの作製方法を示す。 第２図は1Tr/cell方式のアクティブ型TFTを用いた液晶
表示装置を示す。 第３図は本発明の相補型TFTを用いた2Tr/cell方式アク
ティブ型液晶装置の回路図を示す。 第４図は第３図に対応した液晶表示装置の一方の基板の
平面図（Ａ）、縦断面図（Ｂ），（Ｃ）を示す。 （１）……ガラス基板 （２），（２′）……半導体薄膜 （３）……ゲイト絶縁膜 （４），（４′）……ゲイト電極 （５），（５′）……ソ−ス （６），（６′）……ドレイン （７），（７′）……チャネル形成領域 （10）……液晶電位（V_LC） （11）……Ｎチャネル型薄膜トランジスタ（NTFT） （12）……液晶 （14），（15）……リ−クをさせる抵抗 （16），（17）……周辺回路 （18），（18′）……Vss（Ｘ線の１つ） （19），（19′）……V_DD（Ｘ線の１つ） （21）……Ｐチャネル型薄膜トランジスタ（PTFT） （22），（23）……V_GG、V_GG′（Ｙ線） （31），（31′）……フォトレジスト （38）……ブロッキング層 （33），（34）……透明電極 〜……フォトマスクを用いたプロセス

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】薄膜トランジスタを用いた液晶表示装置で
   あって、 前記薄膜トランジスタはチャネル形成領域と、前記チャ
   ネル形成領域に接するソース領域及びドレイン領域とを
   含む半導体膜を有し、 前記半導体膜は結晶性を有しており、 前記チャネル形成領域には酸素、炭素または窒素が添加
   されており、 前記酸素、炭素または窒素の総量は１×10²⁰cm^-3〜20原
   子％であることを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】薄膜トランジスタを用いた液晶表示装置で
   あって、 前記薄膜トランジスタはガラス基板の上に設けられ、 前記薄膜トランジスタはチャネル形成領域と、前記チャ
   ネル形成領域に接するソース領域及びドレイン領域とを
   含む半導体膜を有し、 前記半導体膜は結晶性を有しており、 前記チャネル形成領域には酸素、炭素または窒素が添加
   されており、 前記酸素、炭素または窒素の総量は１×10²⁰cm^-3〜20原
   子％であることを特徴とする液晶表示装置。
3. 【請求項３】薄膜トランジスタを用いた液晶表示装置で
   あって、 前記薄膜トランジスタはガラス基板の上に設けられ、 前記薄膜トランジスタはチャネル形成領域と、前記チャ
   ネル形成領域に接するソース領域及びドレイン領域とを
   含む半導体膜を有し、 前記半導体膜は結晶性を有しており、 前記チャネル形成領域には酸素、炭素または窒素が添加
   されており、 前記酸素、炭素または窒素の総量は１×10²⁰cm^-3〜20原
   子％であって、 前記薄膜トランジスタの移動度は5cm²/Vsec以上である
   ことを特徴とする液晶表示装置。
4. 【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれか１項にお
   いて、前記液晶表示装置は前記薄膜トランジスタを複数
   有しており、前記薄膜トランジスタは、Ｐチャネル型薄
   膜トランジスタまたはＮチャネル型薄膜トランジスタで
   あることを特徴とする液晶表示装置。
5. 【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれか１項にお
   いて、前記半導体膜中の酸素、炭素または窒素は、イオ
   ン注入法によって添加されることを特徴とする液晶表示
   装置。