JPH0212031B2 - - Google Patents

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JPH0212031B2
JPH0212031B2 JP54083712A JP8371279A JPH0212031B2 JP H0212031 B2 JPH0212031 B2 JP H0212031B2 JP 54083712 A JP54083712 A JP 54083712A JP 8371279 A JP8371279 A JP 8371279A JP H0212031 B2 JPH0212031 B2 JP H0212031B2
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thin film
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silicon layer
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は液晶表示装置等に使用される改良さ
れた薄膜トランジスタに関するものである。
液晶は消費電力が他の平面表示用素子に比べ
て、動的散乱モード(DSM)で0.7〜1mW/
cm2、電界効果(FE)型で数μW/cm2と桁違いに低
いこと、自己発光型でないので目が疲れないこ
と、パネルの構造が簡単であること、ブラウン管
よりも大型の表示装置が製作可能であること、記
憶型のパネルが製作可能であること等の種々の特
徴を有しているため、既に数字表示装置等に使用
されている。
第1図は上記液晶と、スイツチングトランジス
タとを使つた液晶表示装置の模式図、第2図は液
晶表示装置に使用される従来の薄膜トランジスタ
の断面図である。
一般に液晶表示装置は第1図に示すように、マ
トリツクス状に走査電極1、信号電極2を設け、
この走査電極1と信号電極2の複数の交点の近傍
に、夫々液晶表示部3とこの液晶表示部3を駆動
するスイツチングトランジスタ4を設け、走査電
極1にスイツチングトランジスタ4のゲート電極
5を接続し、信号電極2にスイツチングトランジ
スタ4のソース電極6を接続し、さらに、液晶表
示部3にスイツチングトランジスタ4のドレイン
電極7を接続することにより構成される。このよ
うな液晶表示装置はガラス基板上に集積度を上げ
るため、液晶表示部3とスイツチングトランジス
タ4とが互いに接近して設けられる。このような
液晶表示装置は、ソース電極6とドレイン電極7
間およびゲート電極5とソース電極6間に夫々バ
イアスを印加した状態で、ソース電極6とゲート
電極5間に信号電圧が印加された特、液晶表示部
3に電圧が印加され、これを駆動するように動作
する。こゝで、スイツチングトランジスタ4は液
晶への電荷蓄積を確保するため、そのオン抵抗が
液晶の抵抗よりも低く、そのオフ抵抗が液晶の抵
抗よりも高くなければならない。通常のテレビジ
ヨン画像の走査時間を考慮すると、前記オン抵抗
は107Ω以下、前記オフ抵抗は1010Ω以上でなけれ
ばならない。
従来、上記スイツチングトランジスタ4として
硫化カドミユウムやセレン化カドミユウムを使つ
た薄膜トランジスタが試作されたが、上記オフ抵
抗値を満たす特性が得られないため、使用できな
かつた。また、単結晶シリコンやSOS(シリコ
ン・オン・サフアイヤ基板)を用いたスイツチン
グ用MOSトランジスタでは、大きい面積の表示
部を作ることが困難であり、かつ高価であるため
利用が限定されていた。
このような状況下において、1975年にスペアー
教授によつて新しい半導体材料である非晶質シリ
コンが開発された。この非晶質シリコンは薄膜に
形成することができることから、低価格で、かつ
大面積の液晶表示装置等の製作に最も適した材料
である。
従来、このような非晶質シリコン薄膜を使つて
以下のような構成の薄膜トランジスタが作られて
いた。
すなわち、従来の薄膜トランジスタは第2図に
示す断面図のようにガラスまたはセラミツクの基
板11上に所定間隔を有するようにソース電極6
およびドレイン電極7を形成し、つぎに基板11
上にソース電極6およびドレイン電極7を覆い、
かつこれらの間を満たすようにシラン(SiH4
のグロー放電や水素を含む雰囲気中でのスパツタ
リング等によつて均一な厚さの水素を数%〜数十
%を含んだ非晶質シリコン層12を形成し、つぎ
にこの非晶質シリコン層12上に絶縁膜13を形
成し、さらに、絶縁膜13上にソース電極6およ
びドレイン電極7に跨がるようにゲート電極5を
形成することにより製造される。
ここで非晶質シリコン層12に水素を数%〜数
十%を含ませる理由は非晶質シリコンの移動度・
ライフタイム等の電気的特性を向上させるためで
ある。しかしながら、このように非晶質シリコン
に、水素を含ませると非晶質シリコン層12は光
吸収効率および光伝導効果が大きくなり、このた
め、このような特性の非晶質シリコン層12によ
り作られた従来の薄膜トランジスタ4は、これを
前述のように液晶表示装置に使用した場合、液晶
表示部3に照射された光によつてその抵抗値が変
動し誤動作するため、液晶表示装置には使用でき
ないという欠点があつた。
この発明は上記従来の薄膜トランジスタの欠点
を取り除くためになされたものであり、所定導電
型の非晶質半導体層の活性半導体領域を形成する
部分の少なくとも一方の主面に光を阻止する光阻
止膜を形成し、しかも該光阻止膜を活性半導体領
域と同じ材料の非晶質シリコンで構成することに
より、光による誤動作を防止できるだけでなく、
活性領域及び光阻止膜を同一の装置で連続的に形
成できる薄膜トランジスタを提供することを目的
とする。
第3図はこの発明の第1の実施例を示す薄膜ト
ランジスタの断面図である。この薄膜トランジス
タはガラス製の基板11上に予め0.1%以上の不
純物をドープした非晶質シリコンからなる第1の
光阻止膜14を形成し、つぎにこの第1の光阻止
膜14上に第1の絶縁膜15を形成し、つぎにこ
の第1の絶縁膜15上に所定間隔を有するように
ソース電極6およびドレイン電極7を形成し、つ
ぎに第1の絶縁膜15上にドレイン電極6および
ソース電極7を覆いかつこれらの間を満すように
シラン(SiH4)のグロー放電や水素を含む雰囲
気中でのスパツタリング等によつて均一な厚さの
水素を数%〜数十%含んだ非晶質シリコン層12
を形成し、つぎにこの非晶質シリコン層12上に
第2の絶縁膜13を形成し、つぎにこの第2の絶
縁膜13上にドレイン電極6およびソース電極7
に跨がるようにゲート電極5を形成し、さらにゲ
ート電極5を除く第2の絶縁膜13上に、予め
0.1%以上の不純物をドープした非晶質シリコン
からなる第2の光阻止膜16を形成することによ
り製造される。
一般に非晶質シリコンは単結晶シリコンに比べ
て光吸収係数が可視光帯域で極めて大きいという
特徴を有するが、この非晶質シリコンに0.1%の
不純物をドープした場合には、さらにその光吸収
係数が大きくなることが知られている。
したがつて、第3図に示すように構成された薄
膜トランジスタでは活性半導体領域となる非晶質
シリコン層12の両主面に光吸収係数の大きい第
1、第2の光阻止膜14,16を設けたので、こ
の薄膜トランジスタを液晶表示装置等に使用して
も外部から薄膜トランジスタに照射された光はこ
の第1、第2の光阻止膜14,16により遮断さ
れ、前述のように薄膜トランジスタが誤動作する
ことがない。また光阻止膜を上記活性領域となる
非晶質シリコン層12と同じ材料の非晶質シリコ
ンにより構成したので、一つの製造装置で連続的
に非晶質シリコン層12、第1、第2の絶縁膜1
3,15および第1、第2の光阻止膜14,16
を形成でき、これらを形成する途中で半製品を前
記装置の外に出さなくてすみ、活性半導体領域と
なる非晶質シリコン層12の比抵抗が低下するこ
とがないという効果がある。
なお、非晶質シリコン層12、第1、第2の光
阻止膜14,16および第1、第2の絶縁膜1
3,15は所望の部分を残してプラズマエツチン
グ等の方法で除去する。
第4図は上記第1の実施例の薄膜トランジスタ
を使用した液晶表示装置の部分平面図であり、第
3図に示した薄膜トランジスタが実際の液晶表示
装置中で、どのように接続されているかを示した
ものであり、ソース電極6およびドレイン電極7
およびゲート電極5は外側に延在し、夫々信号電
極2、ドレイン用透明電極17および走査電極1
に接続されている。また液晶表示装置はこれらの
接続の後に、液晶表示装置本体内に液晶を注入
し、図示しない透明電極を有するガラス製押え板
をかぶせることにより完成される。
第5図はこの発明の第2の実施例を示す断面図
であり、第2の光阻止膜26を第2の絶縁膜13
上の全面に形成し、つぎに、この第2の光阻止膜
26上にソース電極6およびドレイン電極7に跨
るようにゲート電極を形成したもので、これ以外
は第1の実施例と同じである。このような第2の
実施例によれば、上記第1の実施例の効果に加え
て、第2の非晶質シリコン膜26を選択的に形成
しないので、工数を低減することができる。
第6図はスパツタリング法でアルゴンをドープ
した非晶質シリコン層の光学吸収特性を示すグラ
フであり、この図からも明らかなようにアルゴン
をドープした非晶質シリコン(c)は単結晶シリコン
(a)やアルゴンをドープしない非晶質シリコン(b)よ
りも光吸収係数が格段に大きい。これは非晶質シ
リコンにアルゴンをドープすることにより、この
非晶質シリコンの電子準位に極めて欠陥準位密度
が大きい光を吸収する準位が多数発生するためで
あると考えられる。また、この非晶質シリコンは
極めて高抵抗であり、絶縁体と見なすことができ
る。第7図は本発明の第3の実施例を示し、ここ
では、上記のようなアルゴンをスパツタリング法
でドープした非晶質シリコンを、薄膜トランジス
タの第1、第2の光阻止膜14,16に用いてお
り、このため前記第1の実施例の薄膜トランジス
タにおいて必要であつた第2の絶縁膜15は不要
になり、上記第1の実施例に示す効果に加え、製
造を著しく簡単にすることができるという効果を
生ずる。なお、この場合の非晶質シリコン層12
の厚さは0.1〜10μmであり、また第2の絶縁膜1
3は酸化シリコンまたは窒化シリコンで形成さ
れ、その厚さは0.01〜1.0μmである。
第8図は第7図に示す薄膜トランジスタの平面
図であり、ソース電極6、ドレイン電極7および
ゲート電極5の夫々のパツドまで及ぶように第2
の光阻止膜16を設ければよいことを示すもので
ある。
また、この発明は上記各実施例に限定されるも
のではなく、第4の実施例例えば第9図の断面図
に示すように活性半導体領域となる非晶質シリコ
ン層12の一方の主面にドレイン電極7、ゲート
電極5およびソース電極6を並設してなる、いわ
ゆるコープレナ(Coplannar)型の薄膜トランジ
スタとしてもよく、この場合、ゲート電極5の表
面には第3の絶縁膜36を形成する必要がある。
以上のように、この発明にかかる薄膜トランジ
スタによれば活性半導体領域となる非晶質シリコ
ン層のいずれか一方の主面に外部から侵入する光
を阻止する光阻止膜を設けたので、外部からの光
による誤動作を防止でき、さらに該光阻止膜を活
性半導体領域と同じ材料の非晶質シリコンで構成
したので、一つの製造装置で、連続的に活性領域
及び光阻止膜を形成でき、またこのためこれらを
形成する途中で半製品を該装置の外に出さなくて
すみ、活性領域の比抵抗の低下を防止できるとい
う優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は液晶表示装置の模式図、第2図は従来
の薄膜トランジスタの断面図、第3図はこの発明
の第1の実施例になる薄膜トランジスタの断面
図、第4図は第3図の第1の実施例の薄膜トラン
ジスタを使用した液晶表示装置の部分平面図、第
5図はこの発明の第2の実施例になる薄膜トラン
ジスタの断面図、第6図はアルゴンをドープした
非晶質シリコンの光吸収係数を示すグラフ、第7
図はこの発明の第3の実施例を示す断面図、第8
図は第7図の第3の実施例になる薄膜トランジス
タの平面図、第9図はこの発明の第4の実施例を
示す断面図である。 図中、同一符号は相当部分を示すものである。
11は基板、12は非晶質半導体層、5はゲート
電極、6はソース電極、7はドレイン電極、14
は第1の光阻止膜、16は第2の光阻止膜であ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 絶縁基板と、 この絶縁基板に設けられ活性領域となる所定導
    電型の第1の非晶質シリコン層と、 この第1の非晶質シリコン層のいずれか一方の
    主面に所定間隔をもつて設けられたソース電極お
    よびドレイン電極と、 前記第1の非晶質シリコン層のいずれか一方の
    主面上に絶縁膜を介して前記ソース電極と前記ド
    レイン電極との間にその一部または全部が位置す
    るように設けられたゲート電極と、 前記第1の非晶質シリコン層の少なくとも一方
    の主面に形成され、前記第1の非晶質シリコン層
    への光の侵入を阻止する第2の非晶質シリコン膜
    とを備えたことを特徴とする薄膜トランジスタ。 2 上記第2の非晶質シリコン膜はアルゴンスパ
    ツタ法で形成されたものであることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の薄膜トランジスタ。 3 上記第2の非晶質シリコン膜は不純物をドー
    プしたものであることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項または第2項記載の薄膜トランジスタ。 4 上記第2の非晶質シリコン膜はソース電極と
    ドレイン電極間に跨るように設けられたゲート電
    極を有する側の第1の非晶質シリコン層の主面
    に、この主面の前記ゲート電極が位置する部分を
    除いて設けられていることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の薄
    膜トランジスタ。 5 上記第2の非晶質シリコン膜は第1の非晶質
    シリコン層のいずれか一方の主面に全面的に設け
    られていることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項ないし第3項のいずれかに記載の薄膜トランジ
    スタ。
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