JPH05257163A - Composite semiconductor device - Google Patents

Composite semiconductor device

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Publication number
JPH05257163A
JPH05257163A JP22487691A JP22487691A JPH05257163A JP H05257163 A JPH05257163 A JP H05257163A JP 22487691 A JP22487691 A JP 22487691A JP 22487691 A JP22487691 A JP 22487691A JP H05257163 A JPH05257163 A JP H05257163A
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JP
Japan
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semiconductor
liquid crystal
type
electrode
gate
Prior art date
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Pending
Application number
JP22487691A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication of JPH05257163A publication Critical patent/JPH05257163A/en
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Abstract

PURPOSE:To enable the formation of plural IGFs, resistance, etc., on an insulating substrate by providing capacitors serially connected to the sources or drains of insulated gate type field-effect semiconductor devices having laminated projecting shapes on a substrate. CONSTITUTION:This composite semiconductor device has the field-effect semiconductor device (IGF) 10 consisting of a first semiconductor (S1) 12 having a conduction type of a p<+> type, a second intrinsic or N or p type semiconductor (S2) 14, a third semiconductor (S3) 15 having the same conduction type as the conduction type of the first semiconductor and the gate part consisting of a gate insulator 16 and a gate electrode 17 on a substrate 1. The other part of the S1 and S2 connected an electric system has one electrode 22 of the capacitor 24 and this other part is constituted with one electrode 32 of the liquid crystal display as well. The storage capacitor and the liquid crystal indicated by an equiv. circuit of the liquid crystal capacitor (liquid crystal display part) are connected and provided in parallel and may be provided in series as well.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】本発明は基板上にたてチャネル型の積層型
の絶縁ゲイト型半導体装置を設けた液晶電気光学装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal electro-optical device provided with a vertical channel type laminated insulating gate type semiconductor device on a substrate.

【0002】さらに本発明は基板上の積層型の絶縁ゲイ
ト型電界効果半導体装置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を設けた液
晶電気光学装置に関する。
Furthermore, the present invention relates to a liquid crystal electro-optical device provided with a composite semiconductor device having a capacitor connected to the source or drain of a laminated insulating gate type field effect semiconductor device on a substrate.

【0003】本発明はかかる複合半導体装置をマトリッ
クス構造に基板上に設け、液晶表示型のディスプレイ装
置を設けることを特徴としている。
The present invention is characterized in that such a composite semiconductor device is provided in a matrix structure on a substrate and a liquid crystal display type display device is provided.

【0004】本発明は表面型の固体表示装置を設ける場
合、平行なガラス板内に電極を設けてこの電極間に液晶
を注入した液晶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とり出す
端子が絵素の数だけ必要となってしまうため全く実用に
供することができなかった。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
応した電界効果半導体装置(IGFという)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。
In the present invention, when a surface type solid-state display device is provided, a liquid crystal display device is known in which electrodes are provided in parallel glass plates and liquid crystal is injected between the electrodes. However, in this case, the number of picture elements in this display is limited to 20 to 200. If the number of picture elements is more than this, as many terminals as there are picture elements need to be taken out from this display. I couldn't. Therefore, a field effect semiconductor device (referred to as IGF) corresponding to the picture element is required in order to form this display unit into a plurality of picture elements, form a matrix, and control any picture element to turn it on or off. I was trying. Then, a control signal is applied to this IGF to turn on or off the corresponding picture element.

【0005】この液晶表示部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のマトリックス構成(40)
せしめたものを図1に示す。
This liquid crystal display section can be represented by a capacitor (hereinafter referred to as C) as its equivalent circuit. Therefore, for example, IGF and C are arranged in a matrix of 2 × 2 (40)
Fig. 1 shows the result.

【0006】図1においてマトリックス(40)はひとつの
IGF(10)とひとつのC(31)によりひとつの絵素を構成
させている。これを行に(51),(51')とビット線に連結
し、他方ゲイトを連結して列(41),(41')を設けたもので
ある。
In FIG. 1, the matrix (40) constitutes one picture element by one IGF (10) and one C (31). This is connected to the bit lines (51) and (51 ') in rows, while the gates are connected to provide columns (41) and (41').

【0007】すると、例えば(51), (41)を "1" とし、
(51'), (41')を "0" とすると(1,1) 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液
晶表示を選択的にオン状態にすることができる。本発明
は同一基板上にデコーダ、ドライバーを構成せしめるた
め、他の絶縁ゲイト型半導体装置(50)および他のインバ
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。
Then, for example, (51) and (41) are set to "1",
When (51 ') and (41') are set to "0", only the address of (1,1) is selected and turned on, and the liquid crystal display electrically equivalent to C (31) is selectively turned on. Can be An object of the present invention is to provide another insulating gate type semiconductor device (50), another inverter (60) and a resistor (70) on the same substrate in order to configure a decoder and a driver on the same substrate.

【0008】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 on the basis of its design specifications, a solid-state display device for a flat-screen television, which replaces the CRT, can be manufactured.

【0009】さらにカリキュレータ用の表示装置は10
2 〜103 ケの絵素を累いればよく、TV用には104
〜105 個例えば25×103 個の絵素を同一基板に設
け、かつその周辺に必要なデコーダおよびドライバーを
同時に形成させたIGF、インバータ、抵抗を用いて作
ればよいことがわかる。
Further, there are 10 display devices for the calculator.
It is enough to accumulate 2 to 10 3 picture elements, and 10 4 for TV.
It can be seen that 10 5 pieces, for example, 25 × 10 3 picture elements are provided on the same substrate, and an IGF, an inverter, and a resistor in which the necessary decoders and drivers are simultaneously formed around the picture elements can be used.

【0010】本発明にかかるシステムを作るために必要
な積層型のIGFおよびそれに液晶表示部を連結させた
絵素に関するものである。
The present invention relates to a laminated IGF necessary for making a system according to the present invention and a picture element in which a liquid crystal display section is connected to the IGF.

【0011】図2は本発明の積層型IGFのたての断面
図およびその製造工程を示したものである。
FIG. 2 shows a vertical sectional view of the laminated IGF of the present invention and a manufacturing process thereof.

【0012】図面において絶縁基板例えばガラスまたは
アルミナ基板上にP+ またはN+ 型の導電型を有する第
1の半導体(2)(以下単にS1という) トンネル電流を流
しうる厚さの絶縁または半絶縁膜(3) 第2の真性または
NまたはP型の半導体(4)(以下単にS2という),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) を積層して設けた。
In the drawing, a first semiconductor (2) (hereinafter simply referred to as S1) having a P + or N + type conductivity type on an insulating substrate, for example, a glass or alumina substrate, having a thickness capable of passing a tunnel current or semi-insulating. Film (3) Laminated a second intrinsic or N or P type semiconductor (4) (hereinafter simply referred to as S2) and a third semiconductor (5) having the same conductivity type as the first semiconductor (hereinafter simply referred to as S3) I set it up.

【0013】この半導体は基板上にシランのグロー放電
法を利用して室温〜500℃の温度にて設けたもので、
非晶質(アモルファス)または半非晶質(セミアモルフ
ァス)構造の珪素半導体を用いている。本発明において
はセミアモルファス半導体(以下SASという)を中心
として示す。このSASに関して本発明人の発明になる
特許願例えば特願昭55-143885(55.10.15出願)(セミアモ
ルファス半導体) 、特願昭55-122786(55.9.4出願)(半導
体装置) 、特願昭55-026388(55.3.3出願)(セミアモルフ
ァス半導体) にその詳細な実施例が示されている。
This semiconductor is provided on a substrate at a temperature of room temperature to 500 ° C. by utilizing the glow discharge method of silane.
A silicon semiconductor having an amorphous or semi-amorphous structure is used. In the present invention, a semi-amorphous semiconductor (hereinafter referred to as SAS) is mainly shown. Regarding this SAS, a patent application which becomes the invention of the present inventor, for example, Japanese Patent Application No. 55-143885 (application for 55.10.15) (semi-amorphous semiconductor), Japanese Patent Application No. 55-122786 (application for 55.9.4) (semiconductor device), Japanese Patent Application A detailed example is shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-026388 (55.3.3 application) (semi-amorphous semiconductor).

【0014】さらに図2においてフォトリソグラフィー
技術によりS3を選択的に除去し、さらにこのS3をマ
スクとしてS2を除去した。このフォトエッチングの終
点をみるため絶縁または半絶縁膜(以下単に絶縁膜とい
う)(13)は窒化珪素をして設けた。
Further, in FIG. 2, S3 was selectively removed by a photolithography technique, and then S2 was removed using this S3 as a mask. In order to see the end point of this photoetching, the insulating or semi-insulating film (hereinafter simply referred to as an insulating film) (13) was formed by using silicon nitride.

【0015】さらにその厚さは5〜30Åのうすさであ
り、第1の半導体をプラズマ照射にされたアンモニア雰
囲気にさらすことにより成就した。次にこの絶縁膜(13)
を化学的に除去した後図2(B) を得た。
Further, its thickness is 5 to 30 Å, which was achieved by exposing the first semiconductor to an ammonia atmosphere exposed to plasma irradiation. Next, this insulating film (13)
After being chemically removed, FIG. 2 (B) was obtained.

【0016】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、あらかじめLPCVD法(減圧
気相法)により0.3〜1μの厚さに酸化珪素膜を形成
しておいてもよい。またこのS3上にMo、Wを0.2
〜0.5μさらにその上にSiO2 を0.3〜1μとさ
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 S3 thicker, a silicon oxide film may be formed in advance to a thickness of 0.3 to 1 μm by the LPCVD method (decompression vapor phase method). Good. In addition, 0.2 Mo and W on this S3
~0.5μ further improving the electrical conductivity at S3 by the SiO 2 and 0.3~1μ thereon was effective to matrixing.

【0017】また図2(B) において側面は基板(1) 表面
上に垂直に形成してもよいが、台形上にテーパエッチを
してさらに積層されるゲイト電極の段差部での段切を除
去することは効果的であった。
In FIG. 2 (B), the side surface may be formed vertically on the surface of the substrate (1), but the trapezoid is taper-etched to further cut the step at the stepped portion of the gate electrode to be further laminated. It was effective to remove.

【0018】さらに第2図(C) に示される如く、フォト
リソグラフィー技術によりS1を任意の所定形状を形成
した。図面ではこのため(11)にて基板表面が露光させ
た。
Further, as shown in FIG. 2 (C), S1 was formed into an arbitrary predetermined shape by the photolithography technique. For this reason, in the drawing, the substrate surface was exposed at (11).

【0019】さらにこの後このS1、S2、S3の表面
全体に絶縁膜(6) を形成した。この絶縁膜は13.56
MHz〜2.45GHz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
100〜700℃に浸して酸化して形成した。
After this, an insulating film (6) was formed on the entire surface of S1, S2 and S3. This insulating film is 13.56
It was formed by being activated by electromagnetic energy with a frequency of MHz to 2.45 GHz, immersed in oxygen or a mixed gas atmosphere of oxygen and hydrogen at 100 to 700 ° C., and oxidized.

【0020】さらにLPCVD法により窒化珪素または
リンガラスを形成させた多層構造としてもよい。
Further, a multi-layer structure in which silicon nitride or phosphorus glass is formed by the LPCVD method may be used.

【0021】するとS2(14)の側周辺にはゲイト絶縁物
(16)としてこの絶縁物(16)が形成され、S1、S3の表
面はアイソレイション用被膜として形成させることがで
きた。
Then, a gate insulator is formed around the S2 (14) side.
This insulator (16) was formed as (16), and the surfaces of S1 and S3 could be formed as a film for isolation.

【0022】さらに(D) に示される如く、第3のフォト
リソグラフィー技術によりS1(12)に対し電極穴(8) を
S3(15)に対し電極穴(7) を形成しゲイト電極に連結す
る金属または半導体層を再度積層した。
Further, as shown in (D), an electrode hole (8) is formed in S1 (12) and an electrode hole (7) is formed in S3 (15) by the third photolithography technique to connect to the gate electrode. The metal or semiconductor layer was laminated again.

【0023】次に第4のフォトリソグラフィー技術によ
りこの膜を選択的にエッチングして、ゲイト電極(17)を
ゲイト絶縁物(16),(16')と2方向に設けて作り、同時に
S1(12)、S3(15)より電極穴を介して他部のIGF、
キャパシタ、抵抗へ基板表面または絶縁物(6) 上に密接
して配線させた。
Next, this film is selectively etched by the fourth photolithography technique to form the gate electrodes (17) with the gate insulators (16) and (16 ') in two directions, and at the same time, S1 ( 12), S3 (15) through the electrode hole, IGF of other parts,
The capacitors and resistors were routed closely to the substrate surface or insulator (6).

【0024】図2(D) のたて断面図のA−A' を横方向
よりみると第2図(E) として示すことができる。番号は
それぞれ対応させている。
The vertical sectional view AA 'of FIG. 2D can be seen as FIG. 2E when viewed from the lateral direction. The numbers correspond to each other.

【0025】本発明の半導体は主としてSAS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300〜600℃以下好ましくは300℃以下でする
とよかった。
The semiconductor of the present invention mainly uses SAS,
Hydrogen is used to neutralize the dangling bonds among them, and the substrate, semiconductor, and electrode leads are made of different materials, and all treatments are performed at 300 to 600 ° C in order to reduce stress due to their thermal expansion. It is preferable that the temperature is preferably 300 ° C. or lower.

【0026】またゲイト電極(17)をS1、S3と同一導
電型の半導体およびそれにMo等の金属を二重構造とし
た多層配線構造でもよい。
Further, the gate electrode (17) may have a multi-layer wiring structure in which a semiconductor of the same conductivity type as S1 and S3 and a double structure of a metal such as Mo are added to the semiconductor.

【0027】かくしてソースまたはドレインをS1(1
2)、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S3(15)により形成せしめ、チャネ
ル形成領域側面にはゲイト絶縁物(16),(16')その外側面
にゲイト電極(17)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 connected to S1 (1
2), S2 (14) having channel forming regions (9) and (9 '), drain or source is formed by S3 (15), and gate insulators (16) and (16') are formed on the sides of the channel forming region. A laminated type IGF (10) having a gate electrode (17) on its outer surface could be produced.

【0028】この発明においてチャネル長S2(14)の厚
さで決められ、ここでは0.05〜0.5μmとした。
それはSASの移動度が単結晶とは異なりその1/5〜
1/100しかないため、チャネル長を短くしてIGF
としての特性を助長させることにある。
In the present invention, it is determined by the thickness of the channel length S2 (14), and here it is set to 0.05 to 0.5 μm.
The mobility of SAS is one-fifth that of single crystals, unlike that of single crystals.
Since there is only 1/100, IGF
It is to promote the characteristics as.

【0029】SASは電子のパルク移動度が100〜5
00cm2V/Sと1/3〜1/10であるのに対し、ホール
のそれは5〜100cm2V/Sと1/5〜1/100であ
る。しかしそれにアモルファス珪素が電子0.1〜10
cm2V/S、ホールは0.01cm2V/S以下に比べて10〜1
3 倍も長いことを考えると、本発明の半導体装置にマ
イクロクリスタル構造を有するSASを用いたことはき
わめて重要なことである。
The SAS has an electron bulk mobility of 100 to 5
It is 5 to 100 cm 2 V / S and 1/5 to 1/100, while 00 cm 2 V / S and 1/3 to 1/10. However, amorphous silicon has 0.1-10 electrons.
cm 2 V / S, hole is 10 to 1 compared to 0.01 cm 2 V / S or less
Considering that it is as long as 0 3 times, it is extremely important to use the SAS having a microcrystal structure in the semiconductor device of the present invention.

【0030】さらに本発明のIGFにおいて、電子移動
度がホールに比べて単結晶の3倍よりも大きく5〜10
0倍もあるためNチャネル型とするのがきわめて好まし
かった。
Furthermore, in the IGF of the present invention, the electron mobility is 5 to 10 times larger than that of a single crystal, which is 3 times that of a single crystal.
Since it is 0 times, it was very preferable to use the N-channel type.

【0031】そのためS2には不純物を表面部に添加し
ない真性半導体はN- 型であるためこれをP型として用
いた。
Therefore, since an intrinsic semiconductor of S2 in which impurities are not added to the surface portion is N type, it is used as P type.

【0032】図3は他の本発明のIGFのたて断面図お
よびその製造工程を示したものである。
FIG. 3 is a vertical sectional view of another IGF of the present invention and a manufacturing process thereof.

【0033】図3(A) において基板(1) 上にSASの珪
素膜をS1(2) として形成させた。さらにフォトリソグ
ラフィー技術により選択エッチングを行ない、基板(1)
の一部(11)を露呈させた。
In FIG. 3A, a silicon film of SAS was formed as S1 (2) on the substrate (1). Furthermore, selective etching is performed by photolithography technology, and the substrate (1)
Exposed part (11) of.

【0034】次にこのSASを結晶化するための光(レ
ーザ)アニール、熱アニールまたはこれらを併用してこ
のSASを単結晶または多結晶構造に変成させた。加熱
温度は基板材料での熱ストレスを防ぐため、700℃以
下にさせた。
Next, optical (laser) annealing for crystallizing the SAS, thermal annealing, or a combination thereof was used to transform the SAS into a single crystal or polycrystal structure. The heating temperature was set to 700 ° C. or lower in order to prevent thermal stress on the substrate material.

【0035】このS1(2) は基本的にはS2、S3とエ
ッチングレートが変わればよい。このためS1はPまた
はN型の酸素または窒素が添加されてSiO2-x(0.
5<x<2)、Si3 4-x (1<x<4)の化学量論
を有する真性または半絶縁性を有する半導体であっても
よい。
Basically, the etching rate of S1 (2) may be different from that of S2 and S3. For this reason, S1 is added with P- or N-type oxygen or nitrogen to form SiO 2−x (0.
It may be a semiconductor having an intrinsic or semi-insulating property with a stoichiometry of 5 <x <2) and Si 3 N 4-x (1 <x <4).

【0036】図3(B) に示す如く、この後この上面にS
2(4) を真性, N- またはP型でさらにS1と同一の導
電型にS3(5) をPまたはN型に積層して同一反応炉に
より形成せしめた。
After this, as shown in FIG.
2 (4) was intrinsic, N or P type, and S3 (5) was laminated on the same conductivity type as S1 to P or N type and formed in the same reaction furnace.

【0037】さらに図3(C) に示す如く、このS2(4)
、S3(5) を概略同一形状に選択的に他部を除去して
形成し、S2(14)、S3(15)をS1(12)上に設けた。こ
の後このS1、S2、S3上表面を酸化して絶縁膜(6)
として設けた。この時S2(14)の側周辺はゲイト絶縁膜
(16)として設けられ、他部はアイソレイション膜として
設けた。
Further, as shown in FIG. 3C, this S2 (4)
, S3 (5) are formed to have substantially the same shape by selectively removing the other part, and S2 (14) and S3 (15) are provided on S1 (12). Then, the upper surface of S1, S2 and S3 is oxidized to form an insulating film (6).
It was established as. At this time, the gate insulating film is around the S2 (14) side.
It was provided as (16), and the other part was provided as an isolation film.

【0038】次に第3のフォトリソグラフィー技術を用
いて電極穴またはコンタクト部(7),(8) を用いてその全
上表面に半導体または導体の膜を設けた。この膜を第4
のフォトリソグラフィー技術により選択的に除去してS
1(12)にはその他部への連続電極リード(22)を、S3(1
5)にはコンタクト(7) を介して同様の電極、リードを設
け、またS2(14)の側周辺のチャネル形成領域(9),(9')
の側面のゲイト電極(16),(16')上にはゲイト電極(17)を
構成した。
Next, a semiconductor or conductor film was provided on the entire upper surface of the electrode holes or contact portions (7) and (8) by using the third photolithography technique. This film is the fourth
Is selectively removed by the photolithography technology of
Connect the continuous electrode lead (22) to the other part to 1 (12) with S3 (1
Similar electrodes and leads are provided on 5) via contacts (7), and channel formation regions (9), (9 ') around the S2 (14) side.
A gate electrode (17) was formed on the side surfaces of the gate electrodes (16) and (16 ').

【0039】このようにしてソースまたはドレインをS
1(12)によりチャネル形成領域(9),(9')をS2(14)によ
り、ドレインまたはソースをS3(15)により構成せしめ
た。ゲイトはゲイト絶縁物(16),(16')とゲイト電極(17)
よりなっている。このようにしてゲイト電極を "1"、ソ
ースまたはドレインを "1" とすると、チャネル形成領
域を電流が流れオン状態を、またそれぞれが一方または
双方が "0" ならばオフ状態を作ることができた。
In this way, the source or drain is S
The channel forming regions (9) and (9 ') are made of S1 (12), and the drain or source is made of S3 (15). Gates are gate insulators (16), (16 ') and gate electrodes (17)
Has become. In this way, when the gate electrode is set to "1" and the source or drain is set to "1", a current flows through the channel forming region to turn on, and if one or both of them is "0", an off state can be created. did it.

【0040】"1" はNチャネル型IGFでは正の0.
5〜10Vの電流を、 "0" は0Vまたはスレッシュホ
ルト電圧以下の電流を意味する。
"1" is a positive value of 0 for N-channel IGF.
A current of 5 to 10 V, "0" means a current of 0 V or less than the threshold voltage.

【0041】Pチャネル型のIGFはその電極の極性を
変えればよい。これらの論理系は図1、図2においても
また以下の第3図または本発明の実施例においても同様
である。
For the P-channel type IGF, the polarity of its electrode may be changed. These logic systems are the same in FIGS. 1 and 2 and also in FIG. 3 and the embodiments of the present invention.

【0042】また図1の抵抗(70)は図2(D), (E)および
図3(D) においてゲイトに加える電圧に無関係にS2の
バルク成分の抵抗率で決められる。すなわちゲイト電極
を設けない状態でS1、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、基板上にし
める面積で設計仕様に従って決めればよい。
The resistance 70 of FIG. 1 is determined by the resistivity of the bulk component of S2 regardless of the voltage applied to the gate in FIGS. 2D, 2E and 3D. That is, S1, S2, and S3 may be stacked without providing the gate electrode.
Further, this resistance value may be determined according to the design specifications by the resistivity of S2, its thickness, and the area to be formed on the substrate.

【0043】図1のインバータ(60)においてドライバー
(61)は図2、図3(D) とし、さらにそのロード(64)はS
3(15)、S1(12)の一方とゲイト電極(17)との連結させ
るエンヘンスメント型またはディプレッション型のIG
Fとした。
A driver for the inverter (60) of FIG.
(61) is shown in Fig. 2 and Fig. 3 (D), and its load (64) is S
An enhancement-type or depletion-type IG that connects one of 3 (15) and S1 (12) to the gate electrode (17)
It was set to F.

【0044】さらにこのインバータ(60)の出力は(62)よ
りなり、この基板上に離間して2つのIGFを積層して
複合化すればよく、入力部はゲイト電極(17)に対応して
設ければよい。
Further, the output of the inverter (60) is composed of (62), and two IGFs may be laminated on the substrate at a distance to form a composite, and the input portion corresponds to the gate electrode (17). It should be provided.

【0045】図4(A) は他の本発明のたて断面図を示し
たものである。すなわち基板(1) にS1(12)、S2(1
4)、S3(15)およびゲイト部がゲイト絶縁物(16)、ゲイ
ト電極(17)によりなっているIGF(10)と、S1(12)で
かつ電気系に連結した他部はキャパシタの一方の電極(2
2)を有し、かつこの他部は液晶表示の一方の電極(32)を
も構成させている。すなわちS1はふたつのキャパシタ
の一方の電極となっている。そしてそのひとつのキャパ
シタは蓄積容量を大きくとり液晶表示の表示時間を長く
するために用いられている。
FIG. 4A shows another vertical sectional view of the present invention. That is, S1 (12), S2 (1
4), S3 (15) and IGF (10) whose gate part is composed of a gate insulator (16) and a gate electrode (17), and the other part which is S1 (12) and is connected to the electric system is one of the capacitors. Electrode (2
2), and the other part also constitutes one electrode (32) of the liquid crystal display. That is, S1 is one of the electrodes of the two capacitors. One of the capacitors is used to increase the storage capacity and the display time of the liquid crystal display.

【0046】すなわち図1において特定のIGFがオン
状態となる時間が10〜100n秒であっても、液晶パ
ネルとキャパシタが直列に接続されているため液晶表示
はその表示が1〜1000m秒も有するいわゆる残光特
性をもたしめることができた。このため蓄積(ストーレ
イジ キャパシタ)が大きいと例えばTVのブラウン管
に対応する平面パネルでの表示があざやかになり、かつ
絵素の数が104 〜105 ケになり、それらをデジタル
的にスキャンしていても他の絵素に "0" 、 "1" を表
示しつづけることが可能になる。この蓄積容量の有効性
は絵素の数が10ケ以上になった際見ている人に目のつ
かれを覚えさせないために有効である。
That is, even if the time when a specific IGF is turned on in FIG. 1 is 10 to 100 nsec, the liquid crystal display has a display of 1 to 1000 msec because the liquid crystal panel and the capacitor are connected in series. The so-called afterglow characteristic could be provided. For this reason, if the storage (storage capacitor) is large, the display on a flat panel corresponding to, for example, a TV CRT becomes sharp, and the number of picture elements becomes 10 4 to 10 5 , and these are scanned digitally. However, it is possible to keep displaying "0" and "1" on other picture elements. The effectiveness of this storage capacity is effective in order to prevent the viewer from being blinded when the number of picture elements exceeds 10.

【0047】またこの蓄積容量のキャパシタはゲイト絶
縁物(16)と同一材料としたことにより、同一バッジ式に
何らかの新たな工程を必要とせず作ることができた。し
かしこの容量を小面積で増加するため、酸化珪素ではな
く窒化珪素、酸化タンタルその他強誘電体を用いてもよ
い。
By using the same material as the gate insulator (16) for this storage capacitor, it was possible to fabricate the same badge type without any new process. However, in order to increase this capacitance in a small area, silicon nitride, tantalum oxide or other ferroelectric material may be used instead of silicon oxide.

【0048】本発明におけるS1(12)に電気的に接続さ
れている他の電極(32)は電極穴(25)を介して設けられて
いる。これらIGF(10)上にポリイミドまたはPIQ等
の層間絶縁物を1〜3μの厚さに設け、それを選択的に
フォトリソグラフィー技術により設ければよい。この電
極(32)がひとつの絵素の大きさを決定する。カリキュリ
ータ等においては0.1〜5mmφまたはく形を有してい
る。しかし第1図の如き走査型の方式において、1〜50
μ□をマトリックス状として500×500とした。液
晶表示部(31)はこの基板上に半導体装置電極を設けた一
方の極と他方をITO等の透明電極(27)を有するガラス
板(28)とを1〜20μmの間げきを有せしめて対応させ
そこに例えばネマチック型の液晶(26)を注入して設け
た。
Another electrode (32) electrically connected to S1 (12) in the present invention is provided through an electrode hole (25). An interlayer insulating material such as polyimide or PIQ having a thickness of 1 to 3 μm may be provided on these IGF (10) and selectively provided by a photolithography technique. This electrode (32) determines the size of one picture element. Calculators and the like have a shape of 0.1 to 5 mmφ or a square shape. However, in the scanning type system as shown in FIG.
μ □ was used as a matrix and was set to 500 × 500. The liquid crystal display part (31) has one electrode having a semiconductor device electrode on this substrate and the other having a glass plate (28) having a transparent electrode (27) such as ITO with a gap of 1 to 20 μm. For example, a nematic liquid crystal (26) was injected and provided there.

【0049】またディスプレーをカラー表示してもよ
い。さらに例えばこれらの絵素が三重に重ね合わされて
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。
The display may be color-displayed. Further, for example, these picture elements may be triple-layered. Then, the three elements of red, green and blue should be arranged alternately.

【0050】図4(A) が蓄積キャパシタと液晶キャパシ
タで等価回路にて示される液晶とを並列に連結して設け
たのに対し、図4(B) は直列に設けたものである。
In contrast to FIG. 4 (A), in which the storage capacitor and the liquid crystal shown by the equivalent circuit of the liquid crystal capacitor are connected in parallel, FIG. 4 (B) is provided in series.

【0051】すなわちS1(12)に電気的に連結した一方
の電極(22)上に誘電膜(23)、他方の電極(24)、さらにこ
の電極(24)に連結した第2の液晶キャパシタ(31)の一方
の電極(32)が開口(25)を介して連結しており、この電極
(32)に対応して透明電極による対抗電極(27)が液晶(26)
の誘電体をはさんで設けられている。
That is, the dielectric film (23) on the one electrode (22) electrically connected to S1 (12), the other electrode (24), and the second liquid crystal capacitor (24) connected to this electrode (24). One electrode (32) of (31) is connected through the opening (25)
Corresponding to (32), counter electrode (27) with transparent electrode is liquid crystal (26)
It is provided with a dielectric between them.

【0052】図4(A)(B)で明らかな如く、本発明は基板
(1) 上に複数のIGFキャパシタ、抵抗または同時にサ
ンドウイッチ構造として液晶表示の平面パネルを設けた
ことを特徴としている。
As is apparent from FIGS. 4A and 4B, the present invention is a substrate
(1) A flat panel for liquid crystal display is provided as a plurality of IGF capacitors, resistors or a sandwich structure at the same time.

【0053】さらに図面より明らかな如く、上方よりの
光照射に対して、IGF(10)に光が照射して "0" 状態
の時リークしてしまうことを防止するためこれを上方よ
りおおい、絵素の一方の電極(32)を設けていることを他
の特徴としている。
Further, as is apparent from the drawing, in order to prevent the light from irradiating the IGF (10) from above when it is in the "0" state, it is covered from above in order to prevent it from leaking. Another feature is that one electrode (32) of the picture element is provided.

【0054】加えて従来と異なり、絶縁基板上に完全に
他の絵素とアイソレイトしてIGFを積層型に設けてい
ることはきわめて大きな特徴であり、特にこの全行程を
600℃以下特に300℃以下の温度で作ることが可能
であることは、このパネルが大面積としても熱歪の影響
を受けにくいという大きな特徴を有している。
In addition, unlike the prior art, the fact that the IGF is provided in a laminated type completely isolated from other picture elements on the insulating substrate is a very great feature. Especially, this entire process is performed at 600 ° C. or less, particularly 300 ° C. The fact that the panel can be manufactured at the following temperatures has a great feature that the panel is not easily affected by thermal strain even if it has a large area.

【0055】加えて本発明に用いた半導体は非単結晶構
造を中心としており、特にSASというアモルファスと
単結晶との中間構造であって、かつ600℃までの熱エ
ネルギに対して安定なことは本発明の他の特徴である。
In addition, the semiconductor used in the present invention is mainly composed of a non-single crystal structure, and in particular, it has an intermediate structure of SAS called amorphous and single crystal, and is stable against heat energy up to 600 ° C. It is another feature of the present invention.

【0056】特にSASは10〜100Åの大きなマイ
クロクリスタル構造の格子歪を有する非単結晶半導体で
あり、その製造には500KHz〜3GHzの誘導エネ
ルギを使っても温度が300℃までで充分であり、加え
てその電子・ホールの拡散長がアモルファス珪素の10
0〜105 倍も大きいという物性的特性を有している。
かかる非単結晶半導体を基板上に積層する構造により、
IGFを設けたこと、加えてここを電流がたて方向に流
れるためチャネル長が0.1〜1μのマイクロチャネル
型IGFを高精度のフォトリソグラフィー技術を用いず
に作ることができることがきわめて大きな特徴である。
Particularly, SAS is a non-single crystal semiconductor having a large microcrystal structure with a lattice distortion of 10 to 100 Å, and the temperature up to 300 ° C. is sufficient for its production even if inductive energy of 500 KHz to 3 GHz is used. In addition, the diffusion length of the electrons and holes is 10 for amorphous silicon.
It has the physical property of being 0 to 10 5 times as large.
With the structure in which such a non-single crystal semiconductor is laminated on a substrate,
Since the IGF is provided, and in addition, a current flows in the vertical direction, a microchannel type IGF having a channel length of 0.1 to 1 μ can be manufactured without using a highly accurate photolithography technique. Is.

【0057】さらに本発明においてIGFとしての特性
はSASの特性にかんがみ、そのスレッシュホールト電
圧(VTM)は例えばドープをイオン注入法で行なうので
はなく、S2に添加する不純物の添加量と加える高周波
パワーにより制御する点も特徴である。
Further, in the present invention, the characteristic as IGF is in consideration of the characteristic of SAS, and the threshold voltage (V TM ) thereof is not the doping by the ion implantation method but the addition amount of the impurity added to S2. Another feature is that it is controlled by high frequency power.

【0058】そのため耐圧20〜30V、VTM=−4〜
4Vを±0.2Vの範囲で制御できた。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、これまでの単結晶型の絶縁ゲイト型半導体装置の1
/5〜1/50を非単結晶半導体を用いたのにもかかわ
らず得ることができた。
Therefore, withstand voltage 20 to 30 V, V TM = −4 to
It was possible to control 4 V within a range of ± 0.2 V. Furthermore, since the frequency characteristic is a micro channel having a channel length of 0.1 to 1 μ, it is one of the conventional single crystal type insulated gate semiconductor devices.
/ 5 to 1/50 could be obtained even though the non-single crystal semiconductor was used.

【0059】また逆方向リークではあるが、第1図に示
すようなS1とS2との間に窒化珪素を10〜40Åの
厚さに挿入することによりこのN+ −P接合またはP+
−N接合のリークは逆方向に10Vを加えても10mA
以下であった。これは単結晶の逆方向リークに匹敵する
好ましいものであった。
Although it is a reverse leak, by inserting silicon nitride to a thickness of 10 to 40Å between S1 and S2 as shown in FIG. 1, this N + -P junction or P + is formed.
-N junction leakage is 10 mA even if 10 V is applied in the reverse direction.
It was below. This was a favorable comparison with the reverse leakage of a single crystal.

【0060】またS1に例えば酸素を10〜30モル%
添加すると、第3図に示した構造においては同様に逆方
向にリークが少なく、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。
Further, S1 is, for example, oxygen of 10 to 30 mol%.
When added, in the structure shown in FIG. 3, similarly, there is little leakage in the opposite direction, which is 1/10 to 10% as compared with the case of no addition.
The leak was 1/10 times less. It is natural that this small amount of leakage is very effective when implementing the matrix structure of FIG.

【0061】さらにこの逆方向リークはこの積層型のS
1、S2、S3をともにアモルファス珪素の半導体のみ
で作った場合、逆方向バイアスを10V加えると1mA
以上あったが、これをSASとすると5〜50nAにま
で下がった。それはS1、S3のPまたはN型の半導体
におけるB、Pの不純物が置換型に配位し、そのイオン
化率が単結晶と同じく4N以上となったことおよびその
活性化エネルギもアモルファスの場合の0.2〜0.3
eVより0.005〜0.001eVと小さくなったこ
とにある。
Further, this reverse leakage is due to this laminated type S
When S1, S2, and S3 are made of only amorphous silicon semiconductor, 1 mA is applied when a reverse bias of 10 V is applied.
Although it was above, when it was set to SAS, it fell to 5 to 50 nA. It is 0 in the case where the impurities of B and P in the P or N type semiconductor of S1 and S3 are coordinated to the substitution type and the ionization rate thereof is 4N or more like the single crystal and the activation energy thereof is also amorphous. .2-0.3
This is because it was smaller than eV by 0.005 to 0.001 eV.

【0062】このため一度配位した不純物が積層中にア
ウトディフュージョンせず結果として接合がきれいにで
きたことによる。
For this reason, the impurities that have once been coordinated did not out-diffuse during lamination, and as a result, the junction was clean.

【0063】すなわち本発明は積層型IGFであるこ
と、そこに非単結晶半導体を用いたこと、特にSASを
用いたこと、さらにS1とS2の間の接合を明確にする
ためS1に酸化窒素を同時に添加し主にエネルギバンド
巾として逆耐圧を上げたこと、または絶縁または半絶縁
膜を介在させたSIS接合としたことを特徴としてい
る。
That is, the present invention is a laminated type IGF, a non-single crystal semiconductor is used therefor, especially SAS is used, and nitric oxide is added to S1 to clarify the junction between S1 and S2. It is characterized in that it is added at the same time to increase the reverse withstand voltage mainly as an energy band width, or to form an SIS junction with an insulating or semi-insulating film interposed.

【0064】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ー技術を用いること
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
ィスプレーにまで発展させることが可能となった。
Further, because of the laminated type IGF, it becomes possible to form a plurality of IGFs, resistors, and capacitors on a substrate, particularly an insulating substrate, without using a high-precision photolithography technique as in the past. And it has become possible to develop it into a liquid crystal display.

【0065】本発明における半導体は珪素、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ゲ
ルマニューム、InP、BP、GaAs等を用いてもよ
い。また非単結晶半導体ではなく単結晶半導体を、また
SASではなくその結晶粒径の大きな多結晶半導体であ
ってもよいことはいうまでもない。
Silicon is used as the semiconductor in the present invention, and silicon oxide or silicon nitride is used as the insulator. However, germanium, InP, BP, GaAs or the like may be used as the semiconductor. Needless to say, a single crystal semiconductor may be used instead of the non-single crystal semiconductor, and a polycrystalline semiconductor having a large crystal grain size may be used instead of the SAS.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による液晶電気光学装置に用いる絶縁ゲ
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価回路を示す。
FIG. 1 shows an equivalent circuit of an insulating gate type semiconductor device, an inverter resistance, a capacitor used in a liquid crystal electro-optical device according to the present invention, or a matrix structure in which an insulating gate type semiconductor device and a capacitor are picture elements.

【図2】本発明による液晶電気光学装置に用いる積層型
絶縁ゲイト型半導体装置の工程を示すたて断面図であ
る。
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing a process of a laminated insulating gate type semiconductor device used in a liquid crystal electro-optical device according to the present invention.

【図3】本発明による液晶電気光学装置に用いる積層型
絶縁ゲイト型半導体装置の工程を示すたて断面図であ
る。
FIG. 3 is a vertical cross-sectional view showing a process of a laminated insulating gate type semiconductor device used for a liquid crystal electro-optical device according to the present invention.

【図4】本発明の積層型絶縁ゲイト型半導体装置とキャ
パシタまたは液晶とを一体化した平面ディスプレーを示
す複合半導体のたて断面図である。
FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of a composite semiconductor showing a planar display in which a laminated insulating gate type semiconductor device of the present invention and a capacitor or liquid crystal are integrated.

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【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成3年9月5日[Submission date] September 5, 1991

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】全文[Name of item to be corrected] Full text

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【書類名】 明細書[Document name] Statement

【発明の名称】 複合半導体装置Title: Composite semiconductor device

【特許請求の範囲】[Claims]

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】本発明は基板上にたてチャネル型の積層型
の絶縁ゲイト型電界効果型半導体装置を設けた複合半導
体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a composite semiconductor device having a vertical channel-type stacked insulating gate type field effect semiconductor device provided on a substrate.

【0002】さらに本発明は基板上の積層型の凸状を有
する絶縁ゲイト型電界効果半導体装置のソースまたはド
レインに直列に連結してキャパシタを有せしめた複合半
導体装置を設けた。
Further, the present invention provides a composite semiconductor device having a capacitor connected to a source or a drain of an insulating gate type field effect semiconductor device having a stacked convex shape on a substrate in series.

【0003】本発明はかかる複合半導体装置をマトリッ
クス構造に基板上に設け、液晶表示型のディスプレイ装
置を設けることを特徴としている。
The present invention is characterized in that such a composite semiconductor device is provided in a matrix structure on a substrate and a liquid crystal display type display device is provided.

【0004】本発明は表面型の固体表示装置を設ける場
合、平行なガラス板内に電極を設けてこの電極間に液晶
を注入した液晶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とり出す
端子が絵素の数だけ必要となってしまうため全く実用に
供することができなかった。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
応した電界効果半導体装置(IGFという)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。
In the present invention, when a surface type solid-state display device is provided, a liquid crystal display device is known in which electrodes are provided in parallel glass plates and liquid crystal is injected between the electrodes. However, in this case, the number of picture elements in this display is limited to 20 to 200. If the number of picture elements is more than this, as many terminals as there are picture elements need to be taken out from this display. I couldn't. Therefore, a field effect semiconductor device (referred to as IGF) corresponding to the picture element is required in order to form this display unit into a plurality of picture elements, form a matrix, and control any picture element to turn it on or off. I was trying. Then, a control signal is applied to this IGF to turn on or off the corresponding picture element.

【0005】この液晶表示部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のマトリックス構成(40)
せしめたものを図1に示す。
This liquid crystal display section can be represented by a capacitor (hereinafter referred to as C) as its equivalent circuit. Therefore, for example, IGF and C are arranged in a matrix of 2 × 2 (40)
Fig. 1 shows the result.

【0006】図1においてマトリックス(40)はひとつの
IGF(10)とひとつのC(31)によりひとつの絵素を構成
させている。これを行に(51),(51')とビット線に連結
し、他方ゲイトを連結して列(41),(41')を設けたもので
ある。
In FIG. 1, the matrix (40) constitutes one picture element by one IGF (10) and one C (31). This is connected to the bit lines (51) and (51 ') in rows, while the gates are connected to provide columns (41) and (41').

【0007】すると、例えば(51), (41)を "1" とし、
(51'), (41')を "0" とすると(1,1) 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液
晶表示を選択的にオン状態にすることができる。本発明
は同一基板上にデコーダ、ドライバーを構成せしめるた
め、他の絶縁ゲイト型半導体装置(50)および他のインバ
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。
Then, for example, (51) and (41) are set to "1",
When (51 ') and (41') are set to "0", only the address of (1,1) is selected and turned on, and the liquid crystal display electrically equivalent to C (31) is selectively turned on. Can be An object of the present invention is to provide another insulating gate type semiconductor device (50), another inverter (60) and a resistor (70) on the same substrate in order to configure a decoder and a driver on the same substrate.

【0008】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 on the basis of its design specifications, a solid-state display device for a flat-screen television, which replaces the CRT, can be manufactured.

【0009】さらにカリキュレータ用の表示装置は10
2 〜103 ケの絵素を累いればよく、TV用には104
〜105 個例えば25×103 個の絵素を同一基板に設
け、かつその周辺に必要なデコーダおよびドライバーを
同時に形成させたIGF、インバータ、抵抗を用いて作
ればよいことがわかる。
Further, there are 10 display devices for the calculator.
It is enough to accumulate 2 to 10 3 picture elements, and 10 4 for TV.
It can be seen that 10 5 pieces, for example, 25 × 10 3 picture elements are provided on the same substrate, and an IGF, an inverter, and a resistor in which the necessary decoders and drivers are simultaneously formed around the picture elements can be used.

【0010】本発明にかかるシステムを作るために必要
な積層型のIGFおよびそれに液晶表示部を連結させた
絵素に関するものである。
The present invention relates to a laminated IGF necessary for making a system according to the present invention and a picture element in which a liquid crystal display section is connected to the IGF.

【0011】図2は本発明の積層型IGFのたての断面
図およびその製造工程を示したものである。
FIG. 2 shows a vertical sectional view of the laminated IGF of the present invention and a manufacturing process thereof.

【0012】図面において絶縁基板例えばガラスまたは
アルミナ基板上にP+ またはN+ 型の導電型を有する第
1の半導体(2)(以下単にS1という) トンネル電流を流
しうる厚さの絶縁または半絶縁膜(3) 第2の真性または
NまたはP型の半導体(4)(以下単にS2という),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) を積層して設けた。
In the drawing, a first semiconductor (2) (hereinafter simply referred to as S1) having a P + or N + type conductivity type on an insulating substrate, for example, a glass or alumina substrate, having a thickness capable of passing a tunnel current or semi-insulating. Film (3) Laminated a second intrinsic or N or P type semiconductor (4) (hereinafter simply referred to as S2) and a third semiconductor (5) having the same conductivity type as the first semiconductor (hereinafter simply referred to as S3) I set it up.

【0013】この半導体は基板上にシランのグロー放電
法を利用して室温〜500℃の温度にて設けたもので、
非晶質(アモルファス)または半非晶質(セミアモルフ
ァス)構造の珪素半導体を用いている。本発明において
はセミアモルファス半導体(以下SASという)を中心
として示す。このSASに関して本発明人の発明になる
特許願例えば特願昭55-143885(55.10.15出願)(セミアモ
ルファス半導体) 、特願昭55-122786(55.9.4出願)(半導
体装置) 、特願昭55-026388(55.3.3出願)(セミアモルフ
ァス半導体) にその詳細な実施例が示されている。
This semiconductor is provided on a substrate at a temperature of room temperature to 500 ° C. by utilizing the glow discharge method of silane.
A silicon semiconductor having an amorphous or semi-amorphous structure is used. In the present invention, a semi-amorphous semiconductor (hereinafter referred to as SAS) is mainly shown. Regarding this SAS, a patent application which becomes the invention of the present inventor, for example, Japanese Patent Application No. 55-143885 (application for 55.10.15) (semi-amorphous semiconductor), Japanese Patent Application No. 55-122786 (application for 55.9.4) (semiconductor device), Japanese Patent Application A detailed example is shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-026388 (55.3.3 application) (semi-amorphous semiconductor).

【0014】さらに図2においてフォトリソグラフィー
技術によりS3を選択的に除去し、さらにこのS3をマ
スクとしてS2を除去した。このフォトエッチングの終
点をみるため絶縁または半絶縁膜(以下単に絶縁膜とい
う)(13)は窒化珪素をして設けた。
Further, in FIG. 2, S3 was selectively removed by a photolithography technique, and then S2 was removed using this S3 as a mask. In order to see the end point of this photoetching, the insulating or semi-insulating film (hereinafter simply referred to as an insulating film) (13) was formed by using silicon nitride.

【0015】さらにその厚さは5〜30Åのうすさであ
り、第1の半導体をプラズマ照射にされたアンモニア雰
囲気にさらすことにより成就した。次にこの絶縁膜(13)
を化学的に除去した後図2(B) の凸状の半導体を得た。
Further, its thickness is 5 to 30 Å, which was achieved by exposing the first semiconductor to an ammonia atmosphere exposed to plasma irradiation. Next, this insulating film (13)
After being chemically removed, a convex semiconductor shown in FIG. 2 (B) was obtained.

【0016】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、あらかじめLPCVD法(減圧
気相法)により0.3〜1μの厚さに酸化珪素膜を形成
しておいてもよい。またこのS3上にMo、Wを0.2
〜0.5μさらにその上にSiO2 を0.3〜1μとさ
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 S3 thicker, a silicon oxide film may be formed in advance to a thickness of 0.3 to 1 μm by the LPCVD method (decompression vapor phase method). Good. In addition, 0.2 Mo and W on this S3
~0.5μ further improving the electrical conductivity at S3 by the SiO 2 and 0.3~1μ thereon was effective to matrixing.

【0017】また図2(B) において側面は基板(1) 表面
上に垂直に形成してもよいが、台形状にテーパエッチを
してさらに積層されるゲイト電極の段差部での段切を除
去することは効果的であった。
Further, in FIG. 2B, the side surface may be formed vertically on the surface of the substrate (1), but a trapezoidal taper etch is performed to form a step cut at the step portion of the gate electrode to be further laminated. It was effective to remove.

【0018】さらに第2図(C) に示される如く、フォト
リソグラフィー技術によりS1を任意の所定形状を形成
した。図面ではこのため(11)にて基板表面が露光させ
た。
Further, as shown in FIG. 2 (C), S1 was formed into an arbitrary predetermined shape by the photolithography technique. For this reason, in the drawing, the substrate surface was exposed at (11).

【0019】さらにこの後このS1、S2、S3の表面
全体に絶縁膜(6) を形成した。この絶縁膜は13.56
MHz〜2.45GHz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
100〜700℃に浸して酸化して形成した。
After this, an insulating film (6) was formed on the entire surface of S1, S2 and S3. This insulating film is 13.56
It was formed by being activated by electromagnetic energy with a frequency of MHz to 2.45 GHz, immersed in oxygen or a mixed gas atmosphere of oxygen and hydrogen at 100 to 700 ° C., and oxidized.

【0020】さらにLPCVD法により窒化珪素または
リンガラスを形成させた多層構造としてもよい。
Further, a multi-layer structure in which silicon nitride or phosphorus glass is formed by the LPCVD method may be used.

【0021】するとS2(14)の側周辺にはゲイト絶縁物
(16)としてこの絶縁物(16)が形成され、S1、S3の表
面はアイソレイション用被膜として形成させることがで
きた。
Then, a gate insulator is formed around the S2 (14) side.
This insulator (16) was formed as (16), and the surfaces of S1 and S3 could be formed as a film for isolation.

【0022】さらに図2(D) に示される如く、第3のフ
ォトリソグラフィー技術によりS1(12)に対し電極穴
(8) をS3(15)に対し電極穴(7) を形成しゲイト電極に
連結する金属または半導体層を再度積層した。
Further, as shown in FIG. 2D, an electrode hole is formed on the S1 (12) by the third photolithography technique.
An electrode hole (7) was formed in (8) for S3 (15), and a metal or semiconductor layer connected to the gate electrode was laminated again.

【0023】次に第4のフォトリソグラフィー技術によ
りこの膜を選択的にエッチングして、ゲイト電極(17)を
ゲイト絶縁物(16),(16')と2方向に設けて作り、同時に
S1(12)、S3(15)より電極穴を介して他部のIGF、
キャパシタ、抵抗へ基板表面または絶縁物(6) 上に密接
して配線させた。
Next, this film is selectively etched by the fourth photolithography technique to form the gate electrodes (17) with the gate insulators (16) and (16 ') in two directions, and at the same time, S1 ( 12), S3 (15) through the electrode hole, IGF of other parts,
The capacitors and resistors were routed closely to the substrate surface or insulator (6).

【0024】図2(D) のたて断面図のA−A' を横方向
よりみると第2図(E) として示すことができる。番号は
それぞれ対応させている。
The vertical sectional view AA 'of FIG. 2D can be seen as FIG. 2E when viewed from the lateral direction. The numbers correspond to each other.

【0025】本発明の半導体は主としてSAS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300〜600℃以下好ましくは300℃以下でする
とよかった。
The semiconductor of the present invention mainly uses SAS,
Hydrogen is used to neutralize the dangling bonds among them, and the substrate, semiconductor, and electrode leads are made of different materials, and all treatments are performed at 300 to 600 ° C in order to reduce stress due to their thermal expansion. It is preferable that the temperature is preferably 300 ° C. or lower.

【0026】またゲイト電極(17)をS1、S3と同一導
電型の半導体およびそれにMo等の金属を二重構造とし
た多層配線構造でもよい。
Further, the gate electrode (17) may have a multi-layer wiring structure in which a semiconductor of the same conductivity type as S1 and S3 and a double structure of a metal such as Mo are added to the semiconductor.

【0027】かくしてソースまたはドレインをS1(1
2)、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S3(15)により形成せしめ、チャネ
ル形成領域側面にはゲイト絶縁物(16),(16')その外側面
にゲイト電極(17)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 connected to S1 (1
2), S2 (14) having channel forming regions (9) and (9 '), drain or source is formed by S3 (15), and gate insulators (16) and (16') are formed on the sides of the channel forming region. A laminated type IGF (10) having a gate electrode (17) on its outer surface could be produced.

【0028】この発明においてチャネル長はS2(14)の
厚さで決められ、ここでは0.05〜0.5μmとし
た。それはSASの移動度が単結晶とは異なりその1/
5〜1/100しかないため、チャネル長を短くしてI
GFとしての特性を助長させることにある。
In the present invention, the channel length is determined by the thickness of S2 (14), which is 0.05 to 0.5 μm here. The mobility of SAS is different from that of single crystal.
Since there is only 5 to 1/100, shorten the channel length
It is to promote the characteristics of GF.

【0029】SASは電子のパルク移動度が100〜5
00cm2V/Sと1/3〜1/10であるのに対し、ホール
のそれは5〜100cm2V/Sと1/5〜1/100であ
る。しかしそれにアモルファス珪素が電子0.1〜10
cm2V/S、ホールは0.01cm2V/S以下に比べて10〜1
3 倍も長いことを考えると、本発明の半導体装置にマ
イクロクリスタル構造を有するSASを用いたことはき
わめて重要なことである。
The SAS has an electron bulk mobility of 100 to 5
It is 5 to 100 cm 2 V / S and 1/5 to 1/100, while 00 cm 2 V / S and 1/3 to 1/10. However, amorphous silicon has 0.1-10 electrons.
cm 2 V / S, hole is 10 to 1 compared to 0.01 cm 2 V / S or less
Considering that it is as long as 0 3 times, it is extremely important to use the SAS having a microcrystal structure in the semiconductor device of the present invention.

【0030】さらに本発明のIGFにおいて、電子移動
度がホールに比べて単結晶の3倍よりも大きく5〜10
0倍もあるためNチャネル型とするのがきわめて好まし
かった。
Furthermore, in the IGF of the present invention, the electron mobility is 5 to 10 times larger than that of a single crystal, which is 3 times that of a single crystal.
Since it is 0 times, it was very preferable to use the N-channel type.

【0031】そのためS2には不純物を表面部に添加し
ない真性半導体はN- 型であるためこれをP- 型として
用いた。
Therefore, since an intrinsic semiconductor of S2 in which impurities are not added to the surface portion is N type, it is used as P type.

【0032】図3は他の本発明のIGFのたて断面図お
よびその製造工程を示したものである。
FIG. 3 is a vertical sectional view of another IGF of the present invention and a manufacturing process thereof.

【0033】図3(A) において基板(1) 上にSASの珪
素膜をS1(2) として形成させた。さらにフォトリソグ
ラフィー技術により選択エッチングを行ない、基板(1)
の一部(11)を露呈させた。
In FIG. 3A, a silicon film of SAS was formed as S1 (2) on the substrate (1). Furthermore, selective etching is performed by photolithography technology, and the substrate (1)
Exposed part (11) of.

【0034】次にこのSASを結晶化するための光(レ
ーザ)アニール、熱アニールまたはこれらを併用してこ
のSASを単結晶または多結晶構造に変成させた。加熱
温度は基板材料での熱ストレスを防ぐため、700℃以
下にさせた。
Next, optical (laser) annealing for crystallizing the SAS, thermal annealing, or a combination thereof was used to transform the SAS into a single crystal or polycrystal structure. The heating temperature was set to 700 ° C. or lower in order to prevent thermal stress on the substrate material.

【0035】このS1(2) は基本的にはS2、S3とエ
ッチングレートが変わればよい。このためS1はPまた
はN型の酸素または窒素が添加されてSiO2-x (0.
5<x<2)、Si3 4-x (1<x<4)の化学量論
を有する真性または半絶縁性を有する半導体であっても
よい。
Basically, the etching rate of S1 (2) may be different from that of S2 and S3. For this reason, S1 is added with P- or N-type oxygen or nitrogen to form SiO 2−x (0.
It may be a semiconductor having an intrinsic or semi-insulating property with a stoichiometry of 5 <x <2) and Si 3 N 4-x (1 <x <4).

【0036】図3(B) に示す如く、この後この上面にS
2(4) を真性, N- またはP- 型でさらにS1と同一の
導電型にS3(5) をPまたはN型に積層して同一反応炉
により形成せしめた。
After this, as shown in FIG.
2 (4) was intrinsic, N or P type, and S3 (5) was laminated on the same conductivity type as S1 to form P or N type and formed in the same reaction furnace.

【0037】さらに図3(C) に示す如く、このS2(4)
、S3(5) を概略同一形状に選択的に他部を除去して
凸状の半導体を形成し、S2(14)、S3(15)をS1(12)
上に設けた。この後このS1、S2、S3上表面を酸化
して絶縁膜(6) として設けた。この時S2(14)の側周辺
はゲイト絶縁膜(16)として設けられ、他部はアイソレイ
ション膜として設けた。
Further, as shown in FIG. 3C, this S2 (4)
, S3 (5) are made to have substantially the same shape, and the other portions are selectively removed to form a convex semiconductor, and S2 (14) and S3 (15) are replaced by S1 (12).
I set it up. After that, the upper surfaces of S1, S2 and S3 were oxidized to provide an insulating film (6). At this time, the periphery of the S2 (14) side was provided as a gate insulating film (16), and the other part was provided as an isolation film.

【0038】次に第3のフォトリソグラフィー技術を用
いて電極穴またはコンタクト部(7),(8) を用いてその全
上表面に半導体または導体の膜を設けた。この膜を第4
のフォトリソグラフィー技術により選択的に除去してS
1(12)にはその他部への連続電極リード(22)を、S3(1
5)にはコンタクト(7) を介して同様の電極、リードを設
け、またS2(14)の側周辺のチャネル形成領域(9),(9')
の側面のゲイト電極(16),(16')上にはゲイト電極(17)を
構成した。
Next, a semiconductor or conductor film was provided on the entire upper surface of the electrode holes or contact portions (7) and (8) by using the third photolithography technique. This film is the fourth
Is selectively removed by the photolithography technology of
Connect the continuous electrode lead (22) to the other part to 1 (12) with S3 (1
Similar electrodes and leads are provided on 5) via contacts (7), and channel formation regions (9), (9 ') around the S2 (14) side.
A gate electrode (17) was formed on the side surfaces of the gate electrodes (16) and (16 ').

【0039】このようにしてソースまたはドレインをS
1(12)によりチャネル形成領域(9),(9')をS2(14)によ
り、ドレインまたはソースをS3(15)により構成せしめ
た。ゲイトはゲイト絶縁物(16),(16')とゲイト電極(17)
よりなっている。このようにしてゲイト電極を "1"、ソ
ースまたはドレインを "1" とすると、チャネル形成領
域を電流が流れオン状態を、またそれぞれが一方または
双方が "0" ならばオフ状態を作ることができた。
In this way, the source or drain is S
The channel forming regions (9) and (9 ') are made of S1 (12), and the drain or source is made of S3 (15). Gates are gate insulators (16), (16 ') and gate electrodes (17)
Has become. In this way, when the gate electrode is set to "1" and the source or drain is set to "1", a current flows through the channel forming region to turn on, and if one or both of them is "0", an off state can be created. did it.

【0040】"1" はNチャネル型IGFでは正の0.
5〜10Vの電流を、 "0" は0Vまたはスレッシュホ
ルド電圧以下の電流を意味する。
"1" is a positive value of 0 for N-channel IGF.
A current of 5 to 10 V, "0" means a current of 0 V or less than the threshold voltage.

【0041】Pチャネル型のIGFはその電極の極性を
変えればよい。これらの論理系は図1、図2においても
また以下の第3図または本発明の実施例においても同様
である。
For the P-channel type IGF, the polarity of its electrode may be changed. These logic systems are the same in FIGS. 1 and 2 and also in FIG. 3 and the embodiments of the present invention.

【0042】また図1の抵抗(70)は図2(D), (E)および
図3(D) においてゲイトに加える電圧に無関係にS2の
バルク成分の抵抗率で決められる。すなわちゲイト電極
を設けない状態でS1、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、基板上にし
める面積で設計仕様に従って決めればよい。
The resistance 70 of FIG. 1 is determined by the resistivity of the bulk component of S2 regardless of the voltage applied to the gate in FIGS. 2D, 2E and 3D. That is, S1, S2, and S3 may be stacked without providing the gate electrode.
Further, this resistance value may be determined according to the design specifications by the resistivity of S2, its thickness, and the area to be formed on the substrate.

【0043】図1のインバータ(60)においてドライバー
(61)は図2、図3(D) とし、さらにそのロード(64)はS
3(15)、S1(12)の一方とゲイト電極(17)との連結させ
るエンヘンスメント型またはディプレッション型のIG
Fとした。
A driver for the inverter (60) of FIG.
(61) is shown in Fig. 2 and Fig. 3 (D), and its load (64) is S
An enhancement-type or depletion-type IG that connects one of 3 (15) and S1 (12) to the gate electrode (17)
It was set to F.

【0044】さらにこのインバータ(60)の出力は(62)よ
りなり、この基板上に離間して2つのIGFを積層して
複合化すればよく、入力部はゲイト電極(17)に対応して
設ければよい。
Further, the output of the inverter (60) is composed of (62), and two IGFs may be laminated on the substrate at a distance to form a composite, and the input portion corresponds to the gate electrode (17). It should be provided.

【0045】図4(A) は他の本発明のたて断面図を示し
たものである。すなわち基板(1) にS1(12)、S2(1
4)、S3(15)およびゲイト部がゲイト絶縁物(16)、ゲイ
ト電極(17)によりなっているIGF(10)と、S1(12)で
かつ電気系に連結した他部はキャパシタの一方の電極(2
2)を有し、かつこの他部は液晶表示の一方の電極(32)を
も構成させている。すなわちS1はふたつのキャパシタ
の一方の電極となっている。そしてそのひとつのキャパ
シタは蓄積容量を大きくとり液晶表示の表示時間を長く
するために用いられている。
FIG. 4A shows another vertical sectional view of the present invention. That is, S1 (12), S2 (1
4), S3 (15) and IGF (10) whose gate part is composed of a gate insulator (16) and a gate electrode (17), and the other part which is S1 (12) and is connected to the electric system is one of the capacitors. Electrode (2
2), and the other part also constitutes one electrode (32) of the liquid crystal display. That is, S1 is one of the electrodes of the two capacitors. One of the capacitors is used to increase the storage capacity and the display time of the liquid crystal display.

【0046】すなわち図1において特定のIGFがオン
状態となる時間が10〜100n秒でありかつそのまま
オフ状態を保持しても、液晶パネルとキャパシタが直列
に接続されているため液晶表示はその表示が1〜100
0m秒も有するいわゆる残光特性をもたしオン(透過)
またはオフ(非透過)を有せしめることができた。この
ため蓄積(ストーレイジ キャパシタ)が大きいと例え
ばTVのブラウン管に対応する平面パネルでの表示があ
ざやかになり、かつ絵素の数が104 〜105ケにな
り、それらをデジタル的にスキャンしていても他の絵素
に "0" 、 "1"を表示しつづけることが可能になる。
この蓄積容量の有効性は絵素の数が10ケ以上になった
際見ている人に目のつかれを覚えさせないために有効で
ある。
That is, in FIG. 1, even when a specific IGF is turned on for 10 to 100 ns and the off state is maintained as it is, the liquid crystal display is displayed because the liquid crystal panel and the capacitor are connected in series. Is 1-100
It has a so-called afterglow characteristic of 0 ms and is on (transmitted).
Or it could be off (non-transparent). For this reason, if the storage (storage capacitor) is large, the display on a flat panel corresponding to, for example, a TV CRT becomes sharp, and the number of picture elements becomes 10 4 to 10 5 , and these are scanned digitally. However, it is possible to continue displaying "0" and "1" on other picture elements.
The effectiveness of this storage capacity is effective in order to prevent the viewer from being blinded when the number of picture elements exceeds 10.

【0047】またこの蓄積容量のキャパシタはゲイト絶
縁物(16)と同一材料としたことにより、同一バッジ式に
何らかの新たな工程を必要とせず作ることができた。し
かしこの容量を小面積で増加するため、酸化珪素ではな
く窒化珪素、酸化タンタルその他強誘電体を用いてもよ
い。
By using the same material as the gate insulator (16) for this storage capacitor, it was possible to fabricate the same badge type without any new process. However, in order to increase this capacitance in a small area, silicon nitride, tantalum oxide or other ferroelectric material may be used instead of silicon oxide.

【0048】本発明におけるS1(12)に電気的に接続さ
れている他の電極(32)は電極穴(25)を介して設けられて
いる。これらIGF(10)上にポリイミドまたはPIQ等
の層間絶縁物を1〜3μmの厚さに設け、それを選択的
にフォトリソグラフィー技術により設ければよい。この
電極(32)がひとつの絵素の大きさを決定する。カリキュ
リータ等においては0.1〜5mmφまたはく形を有してい
る。しかし第1図の如き走査型の方式において、1〜50
μm□をマトリックス状として500×500とした。
液晶表示部(31)はこの基板上に半導体装置電極を設けた
一方の極と他方をITO等の透明電極(27)を有するガラ
ス板(28)とを1〜20μmの間げきを有せしめて対応さ
せそこに例えばネマチック型の液晶(26)を注入して設け
た。
Another electrode (32) electrically connected to S1 (12) in the present invention is provided through an electrode hole (25). An interlayer insulator such as polyimide or PIQ having a thickness of 1 to 3 μm may be provided on these IGFs (10) and selectively provided by a photolithography technique. This electrode (32) determines the size of one picture element. Calculators and the like have a shape of 0.1 to 5 mmφ or a square shape. However, in the scanning type system as shown in FIG.
μm □ was formed into a matrix and made 500 × 500.
The liquid crystal display part (31) has one electrode having a semiconductor device electrode on this substrate and the other having a glass plate (28) having a transparent electrode (27) such as ITO with a gap of 1 to 20 μm. For example, a nematic liquid crystal (26) was injected and provided there.

【0049】またディスプレーをカラー表示してもよ
い。さらに例えばこれらの絵素が三重に重ね合わされて
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。
The display may be color-displayed. Further, for example, these picture elements may be triple-layered. Then, the three elements of red, green and blue should be arranged alternately.

【0050】図4(A) が蓄積キャパシタと液晶キャパシ
タ(液晶表示部)で等価回路にて示される液晶とを並列
に連結して設けたのに対し、図4(B) は直列に設けたも
のである。
In FIG. 4 (A), a storage capacitor and a liquid crystal capacitor (liquid crystal display section) are provided in parallel connection with the liquid crystal, whereas in FIG. 4 (B), they are provided in series. It is a thing.

【0051】すなわちS1(12)に電気的に連結した一方
の電極(22)上に誘電膜(23)、他方の電極(24)、さらにこ
の電極(24)に連結した第2の液晶キャパシタ(31)の一方
の電極(32)が開口(25)を介して連結しており、この電極
(32)に対応して透明電極による対抗電極(27)が液晶(26)
の誘電体をはさんで設けられている。
That is, the dielectric film (23) on the one electrode (22) electrically connected to S1 (12), the other electrode (24), and the second liquid crystal capacitor (24) connected to this electrode (24). One electrode (32) of (31) is connected through the opening (25)
Corresponding to (32), counter electrode (27) with transparent electrode is liquid crystal (26)
It is provided with a dielectric between them.

【0052】図4(A)(B)で明らかな如く、本発明は基板
(1) 上に複数のIGFキャパシタ、抵抗または同時にサ
ンドウイッチ構造として液晶表示の平面パネルを設けた
ことを特徴としている。
As is apparent from FIGS. 4A and 4B, the present invention is a substrate
(1) A flat panel for liquid crystal display is provided as a plurality of IGF capacitors, resistors or a sandwich structure at the same time.

【0053】さらに図面より明らかな如く、上方よりの
光照射に対して、IGF(10)に光が照射して "0" 状態
の時リークしてしまうことを防止するためこれを上方よ
りおおい、絵素の一方の電極(32)を設けていることを他
の特徴としている。
Further, as is apparent from the drawing, in order to prevent the light from irradiating the IGF (10) from above when it is in the "0" state, it is covered from above in order to prevent it from leaking. Another feature is that one electrode (32) of the picture element is provided.

【0054】加えて従来と異なり、絶縁基板上に完全に
他の絵素とアイソレイトしてIGFを積層型に設けてい
ることはきわめて大きな特徴であり、特にこの全行程を
600℃以下特に300℃以下の温度で作ることが可能
であることは、このパネルが大面積としても熱歪の影響
を受けにくいという大きな特徴を有している。
In addition, unlike the prior art, the fact that the IGF is provided in a laminated type completely isolated from other picture elements on the insulating substrate is a very great feature. Especially, this entire process is performed at 600 ° C. or less, particularly 300 ° C. The fact that the panel can be manufactured at the following temperatures has a great feature that the panel is not easily affected by thermal strain even if it has a large area.

【0055】かくして基板上に凸状の半導体を有し、こ
の半導体の両側面にたてチャネル型の絶縁ゲイト型電解
効果型半導体装置およびそれに直列したキャパシタを設
けることができた。
Thus, it was possible to provide a convex semiconductor on the substrate, and to provide a vertical channel type insulated gate field effect semiconductor device and a capacitor in series with it on both sides of this semiconductor.

【0056】加えて本発明に用いた半導体は非単結晶構
造を中心としており、特にSASというアモルファスと
単結晶との中間構造であって、かつ600℃までの熱エ
ネルギに対して安定なことは本発明の他の特徴である。
In addition, the semiconductor used in the present invention is mainly composed of a non-single crystal structure, and in particular, it has an intermediate structure of SAS called amorphous and single crystal and is stable against heat energy up to 600 ° C. It is another feature of the present invention.

【0057】特にSASは10〜100Åの大きなマイ
クロクリスタル構造の格子歪を有する非単結晶半導体で
あり、その製造には500KHz〜3GHzの誘導エネ
ルギを使っても温度が300℃までで充分であり、加え
てその電子・ホールの拡散長がアモルファス珪素の10
0〜105 倍も大きいという物性的特性を有している。
かかる非単結晶半導体を基板上に積層する構造により、
IGFを設けたこと、加えてここを電流がたて方向に流
れるためチャネル長が0.1〜1μのマイクロチャネル
型IGFを高精度のフォトリソグラフィー技術を用いず
に作ることができることがきわめて大きな特徴である。
Particularly, SAS is a non-single crystal semiconductor having a large microcrystal structure with a lattice distortion of 10 to 100 Å, and the temperature up to 300 ° C. is sufficient for its production even if inductive energy of 500 KHz to 3 GHz is used. In addition, the diffusion length of the electrons and holes is 10 for amorphous silicon.
It has the physical property of being 0 to 10 5 times as large.
With the structure in which such a non-single crystal semiconductor is laminated on a substrate,
Since the IGF is provided, and in addition, a current flows in the vertical direction, a microchannel type IGF having a channel length of 0.1 to 1 μ can be manufactured without using a highly accurate photolithography technique. Is.

【0058】さらに本発明においてIGFとしての特性
はSASの特性にかんがみ、そのスレッシュホールド電
圧(VTM)は例えばドープをイオン注入法で行なうので
はなく、S2に添加する不純物の添加量と加える高周波
パワーにより制御する点も特徴である。
Further, in the present invention, the characteristic as IGF is in consideration of the characteristic of SAS, and the threshold voltage (V TM ) thereof is not, for example, doped by the ion implantation method, but the amount of impurities added to S2 and the high frequency to be added. Another feature is that it is controlled by power.

【0059】そのため耐圧20〜30V、VTM=−4〜
4Vを±0.2Vの範囲で制御できた。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、これまでの単結晶型の絶縁ゲイト型半導体装置の1
/5〜1/50を非単結晶半導体を用いたのにもかかわ
らず得ることができた。
Therefore, withstand voltage 20 to 30 V, V TM = −4 to
It was possible to control 4 V within a range of ± 0.2 V. Furthermore, since the frequency characteristic is a micro channel having a channel length of 0.1 to 1 μ, it is one of the conventional single crystal type insulated gate semiconductor devices.
/ 5 to 1/50 could be obtained even though the non-single crystal semiconductor was used.

【0060】また逆方向リークではあるが、第1図に示
すようなS1とS2との間に窒化珪素を10〜40Åの
厚さに挿入することによりこのN+ −P接合またはP+
−N接合のリークは逆方向に10Vを加えても10mA
以下であった。これは単結晶の逆方向リークに匹敵する
好ましいものであった。
Although it is a reverse leak, by inserting silicon nitride to a thickness of 10 to 40Å between S1 and S2 as shown in FIG. 1, this N + -P junction or P + is formed.
-N junction leakage is 10 mA even if 10 V is applied in the reverse direction.
It was below. This was a favorable comparison with the reverse leakage of a single crystal.

【0061】またS1に例えば酸素を10〜30モル%
添加すると、第3図に示した構造においては同様に逆方
向にリークが少なく、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。
Further, S1 is, for example, oxygen of 10 to 30 mol%.
When added, in the structure shown in FIG. 3, similarly, there is little leakage in the opposite direction, which is 1/10 to 10% as compared with the case of no addition.
The leak was 1/10 times less. It is natural that this small amount of leakage is very effective when implementing the matrix structure of FIG.

【0062】さらにこの逆方向リークはこの積層型のS
1、S2、S3をともにアモルファス珪素の半導体のみ
で作った場合、逆方向バイアスを10V加えると1mA
以上あったが、これをSASとすると5〜50nAにま
で下がった。それはS1、S3のPまたはN型の半導体
におけるB、Pの不純物が置換型に配位し、そのイオン
化率が単結晶と同じく4N以上となったことおよびその
活性化エネルギもアモルファスの場合の0.2〜0.3
eVより0.005〜0.001eVと小さくなったこ
とにある。
Further, this reverse leakage is due to this laminated type S
When S1, S2, and S3 are made of only amorphous silicon semiconductor, 1 mA is applied when a reverse bias of 10 V is applied.
Although it was above, when it was set to SAS, it fell to 5 to 50 nA. It is 0 in the case where the impurities of B and P in the P or N type semiconductor of S1 and S3 are coordinated to the substitution type and the ionization rate thereof is 4N or more like the single crystal and the activation energy thereof is also amorphous. .2-0.3
This is because it was smaller than eV by 0.005 to 0.001 eV.

【0063】このため一度配位した不純物が積層中にア
ウトディフュージョンせず結果として接合がきれいにで
きたことによる。
For this reason, the impurities that have once coordinated do not out-diffuse during stacking, and as a result, the junction is clean.

【0064】すなわち本発明は積層型IGFであるこ
と、そこに非単結晶半導体を用いたこと、特にSASを
用いたこと、さらにS1とS2の間の接合を明確にする
ためS1に酸化窒素を同時に添加し主にエネルギバンド
巾として逆耐圧を上げたこと、または絶縁または半絶縁
膜を介在させたSIS接合としたことを特徴としてい
る。
That is, the present invention is a laminated IGF, a non-single crystal semiconductor is used therefor, especially SAS is used, and nitric oxide is added to S1 to clarify the junction between S1 and S2. It is characterized in that it is added at the same time to increase the reverse withstand voltage mainly as an energy band width, or to form an SIS junction with an insulating or semi-insulating film interposed.

【0065】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ー技術を用いること
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
ィスプレーにまで発展させることが可能となった。
Further, because of such a laminated type IGF, it becomes possible to form a plurality of IGFs, resistors and capacitors on a substrate, particularly an insulating substrate, without using a high precision photolithography technique as in the past. And it has become possible to develop it into a liquid crystal display.

【0066】本発明における半導体は珪素、絶縁体は酸
化珪素または窒化珪素を用いた。また非単結晶半導体で
はなく単結晶半導体を、またSASではなくその結晶粒
径の大きな多結晶半導体であってもよいことはいうまで
もない。
In the present invention, silicon is used as the semiconductor and silicon oxide or silicon nitride is used as the insulator. Needless to say, a single crystal semiconductor may be used instead of the non-single crystal semiconductor, and a polycrystalline semiconductor having a large crystal grain size may be used instead of the SAS.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による液晶電気光学装置に用いる絶縁ゲ
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価回路を示す。
FIG. 1 shows an equivalent circuit of an insulating gate type semiconductor device, an inverter resistance, a capacitor used in a liquid crystal electro-optical device according to the present invention, or a matrix structure in which an insulating gate type semiconductor device and a capacitor are picture elements.

【図2】本発明による液晶電気光学装置に用いる積層型
絶縁ゲイト型半導体装置の工程を示すたて断面図であ
る。
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing a process of a laminated insulating gate type semiconductor device used in a liquid crystal electro-optical device according to the present invention.

【図3】本発明による液晶電気光学装置に用いる積層型
絶縁ゲイト型半導体装置の工程を示すたて断面図であ
る。
FIG. 3 is a vertical cross-sectional view showing a process of a laminated insulating gate type semiconductor device used for a liquid crystal electro-optical device according to the present invention.

【図4】本発明の積層型絶縁ゲイト型半導体装置とキャ
パシタまたは液晶とを一体化した平面ディスプレーを示
す複合半導体のたて断面図である。
FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of a composite semiconductor showing a planar display in which a laminated insulating gate type semiconductor device of the present invention and a capacitor or liquid crystal are integrated.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板上に凸状の半導体を有し、該凸状の半
導体の上部にソースまたはドレインを構成する第1の不
純物領域と、下部にドレインまたはソースを構成する第
2の不純物領域とを有し、前記第1及び第2の不純物領
域間に、チャネルをゲイト絶縁膜及びゲイト電極下の前
記凸状半導体の一側面に設けた絶縁ゲイト型電界効果半
導体装置を前記凸状半導体の両側面を用いて、第1及び
第2の絶縁ゲイト型電界効果半導体装置として設けると
ともに、前記絶縁ゲイト型電界効果半導体装置の第2の
不純物領域に電気的に直列に、キャパシタが設けられた
ことを特徴とする複合半導体装置。
1. A first impurity region having a convex semiconductor on a substrate, the source or drain being formed above the convex semiconductor, and the second impurity region being drain or forming the source below. And a channel is provided between the first and second impurity regions on one side of the convex semiconductor below the gate insulating film and the gate electrode. The first and second insulating gate type field effect semiconductor devices are provided by using both sides, and a capacitor is provided electrically in series with the second impurity region of the insulating gate type field effect semiconductor device. And a composite semiconductor device.
【請求項2】請求項1において、キャパシタの他方の電
極との間に液晶を有し、絶縁ゲイト型電界効果半導体装
置のオンまたはオフ状態により前記液晶を有する表示部
をオンまたはオフ状態を有せしめることを特徴とする複
合半導体装置。
2. The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising a liquid crystal between the other electrode of the capacitor and an on / off state of the display unit having the liquid crystal according to an on / off state of the insulated gate field effect semiconductor device. A compound semiconductor device characterized by being manufactured.
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