JPH0563199A - 薄膜半導体装置 - Google Patents
薄膜半導体装置Info
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- JPH0563199A JPH0563199A JP3246776A JP24677691A JPH0563199A JP H0563199 A JPH0563199 A JP H0563199A JP 3246776 A JP3246776 A JP 3246776A JP 24677691 A JP24677691 A JP 24677691A JP H0563199 A JPH0563199 A JP H0563199A
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- thin film
- semiconductor device
- film
- film semiconductor
- protective film
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- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 保護膜の緻密性を改善し、信頼性や安定性と
いう点で、より一層の厳しい環境下においても特性や性
能の保証が可能な薄膜半導体装置を提供することを目的
とする。 【構成】 少なくとも非単結晶シリコンからなる半導体
層４、金属電極６、７および保護膜１０を絶縁基体１上
に形成してなる薄膜半導体装置において、前記保護膜１
０はイオン打ち込みされた不純物を含有することを特徴
とする。
いう点で、より一層の厳しい環境下においても特性や性
能の保証が可能な薄膜半導体装置を提供することを目的
とする。 【構成】 少なくとも非単結晶シリコンからなる半導体
層４、金属電極６、７および保護膜１０を絶縁基体１上
に形成してなる薄膜半導体装置において、前記保護膜１
０はイオン打ち込みされた不純物を含有することを特徴
とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディスプレー、イメー
ジスキャナなどに用いられる薄膜トランジスタおよび薄
膜トランジスタ型光センサなどの薄膜半導体装置に関す
る。
ジスキャナなどに用いられる薄膜トランジスタおよび薄
膜トランジスタ型光センサなどの薄膜半導体装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年オフィスオートメイションにともな
い、ディスプレー、イメージスキャナー等の入出力デバ
イスは、ワードプロセッサー、パーソナルコンピュータ
ー、ファクシミリ等のＯＡ機器のマンマシーンインター
フェイスとして重要視され、軽量、薄型、低価格が要望
されている。
い、ディスプレー、イメージスキャナー等の入出力デバ
イスは、ワードプロセッサー、パーソナルコンピュータ
ー、ファクシミリ等のＯＡ機器のマンマシーンインター
フェイスとして重要視され、軽量、薄型、低価格が要望
されている。
【０００３】このような観点より、薄膜半導体、例えば
非単結晶シリコンを大面積の絶縁基板上に形成し、薄膜
トランジスタを構成したアクティブマトリクス方式の液
晶ディスプレイや光センサを構成した光電変換装置等の
開発が進められている。
非単結晶シリコンを大面積の絶縁基板上に形成し、薄膜
トランジスタを構成したアクティブマトリクス方式の液
晶ディスプレイや光センサを構成した光電変換装置等の
開発が進められている。
【０００４】図９は、従来の薄膜トランジスタ（以下Ｔ
ＦＴという）の構造の１例を示す。絶縁性の基板３１
に、ゲート電極３２が形成され、その上にゲート絶縁膜
３３を堆積し、更にチャネル形成のできる薄膜半導体３
４として、例えば、水素化アモルファスシリコンなどを
形成する。更にアモルファスシリコンとソースドレイン
電極３６、３７の間に、ｎ+層３５が設けられており、
電子に対してオーミック性、正孔に対してブロッキング
性となる接合を形成することで、ｎチャネルトランジス
タとして動作する。
ＦＴという）の構造の１例を示す。絶縁性の基板３１
に、ゲート電極３２が形成され、その上にゲート絶縁膜
３３を堆積し、更にチャネル形成のできる薄膜半導体３
４として、例えば、水素化アモルファスシリコンなどを
形成する。更にアモルファスシリコンとソースドレイン
電極３６、３７の間に、ｎ+層３５が設けられており、
電子に対してオーミック性、正孔に対してブロッキング
性となる接合を形成することで、ｎチャネルトランジス
タとして動作する。
【０００５】なお図９のＴＦＴはソース、ドレイン電極
３６、３７の間に光を照射して半導体層で発生するフォ
トキャリアの分布をゲート電極により制御して安定な光
電流を得るような、ＴＦＴ型の光センサとしても応用で
きる。
３６、３７の間に光を照射して半導体層で発生するフォ
トキャリアの分布をゲート電極により制御して安定な光
電流を得るような、ＴＦＴ型の光センサとしても応用で
きる。
【０００６】また、これらのＴＦＴ、およびＴＦＴ型セ
ンサなどの薄膜半導体装置をソース、ドレイン電極やゲ
ート電極を介して複数個接続して構成した新たな機能を
有する薄膜半導体装置としても応用できる。
ンサなどの薄膜半導体装置をソース、ドレイン電極やゲ
ート電極を介して複数個接続して構成した新たな機能を
有する薄膜半導体装置としても応用できる。
【０００７】図９に示されたようなＴＦＴなどの薄膜半
導体装置を実際に液晶ディバイスや、ファクシミリの画
像読み取り装置として用いる場合、この薄膜半導体装置
の表面は外部の雰囲気の影響を非常に受けやすく、また
半導体薄膜３４が非常に薄いため、酸素ガスや水蒸気が
直接これらの表面に吸着あるいは拡散すると、電気的特
性が大きく変動する。このため従来素子では表面がシリ
コーン、ポリイミド等の有機材料あるいはＳｉ3Ｎ4、Ｓ
ｉＯ2等の無機材料からなる保護膜で被覆しているが、
性能的あるいは価格的に満足なものはいまだ得られてい
ない。
導体装置を実際に液晶ディバイスや、ファクシミリの画
像読み取り装置として用いる場合、この薄膜半導体装置
の表面は外部の雰囲気の影響を非常に受けやすく、また
半導体薄膜３４が非常に薄いため、酸素ガスや水蒸気が
直接これらの表面に吸着あるいは拡散すると、電気的特
性が大きく変動する。このため従来素子では表面がシリ
コーン、ポリイミド等の有機材料あるいはＳｉ3Ｎ4、Ｓ
ｉＯ2等の無機材料からなる保護膜で被覆しているが、
性能的あるいは価格的に満足なものはいまだ得られてい
ない。
【０００８】例えば、保護膜として、水分を比較的透し
やすいポリイミド等の有機材料を用いる場合には、保護
膜（パッシベーション膜）の膜厚を厚くしたり、あるい
はＳｉＯ2等の無機材料を有機材料の上に積層して複合
膜にすることにより半導体薄膜３４までの水の侵入経路
を長く保つようにして、この半導体薄膜３４よりなるデ
バイス部の耐久性をなんとか確保している。したがっ
て、従来の薄膜半導体素子は必然的に大型化し、低価格
化を阻む問題があった。
やすいポリイミド等の有機材料を用いる場合には、保護
膜（パッシベーション膜）の膜厚を厚くしたり、あるい
はＳｉＯ2等の無機材料を有機材料の上に積層して複合
膜にすることにより半導体薄膜３４までの水の侵入経路
を長く保つようにして、この半導体薄膜３４よりなるデ
バイス部の耐久性をなんとか確保している。したがっ
て、従来の薄膜半導体素子は必然的に大型化し、低価格
化を阻む問題があった。
【０００９】一方、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＯ2等の水分の透過
性の低い無機材料を保護膜（パッシベーション膜）とし
て用いる場合には、保護膜を形成する際に生じる熱ある
いはプラズマ等により半導体薄膜３４はダメージを受け
る。その結果、保護膜と半導体薄膜３４を形成するアモ
ルファスシリコンとの界面にトラップ準位が多くできて
しまい、光電流の低下、応答性の悪化等の望ましくない
特性が現われる。従って、薄膜半導体装置の半導体薄膜
３４にアモルファスシリコンを用いる場合には、２００
℃以下の低温に維持しなければならない。しかし、通常
プラズマＣＶＤ法などで２００℃以下の低温でＳｉ3Ｎ4
やＳｉＯ2等の保護膜を形成すると膜の緻密性が失わ
れ、耐湿性の高い保護膜が得られないという問題があ
る。
性の低い無機材料を保護膜（パッシベーション膜）とし
て用いる場合には、保護膜を形成する際に生じる熱ある
いはプラズマ等により半導体薄膜３４はダメージを受け
る。その結果、保護膜と半導体薄膜３４を形成するアモ
ルファスシリコンとの界面にトラップ準位が多くできて
しまい、光電流の低下、応答性の悪化等の望ましくない
特性が現われる。従って、薄膜半導体装置の半導体薄膜
３４にアモルファスシリコンを用いる場合には、２００
℃以下の低温に維持しなければならない。しかし、通常
プラズマＣＶＤ法などで２００℃以下の低温でＳｉ3Ｎ4
やＳｉＯ2等の保護膜を形成すると膜の緻密性が失わ
れ、耐湿性の高い保護膜が得られないという問題があ
る。
【００１０】このようなＴＦＴ、ＴＦＴ型光センサ等の
薄膜半導体装置を実際に製品として応用する場合に、こ
の保護膜の耐湿性が不十分だと、高温高湿下において、
アクティブマトリックス型のディスプレーでは、ＴＦＴ
のＯＮ／ＯＦＦ比が低下してコントラストが大きく変わ
り、またセンサにおいては、その基本特性である光電
流、暗電流が経時的に変化して読み取り画像に大きな劣
化を引き起こす。また、この保護膜の応力が大きくなる
と基板にそりが生じるため、製造工程において歩留まり
が低下するばかりでなく、基板の大版化、大面積化に対
応することができない。
薄膜半導体装置を実際に製品として応用する場合に、こ
の保護膜の耐湿性が不十分だと、高温高湿下において、
アクティブマトリックス型のディスプレーでは、ＴＦＴ
のＯＮ／ＯＦＦ比が低下してコントラストが大きく変わ
り、またセンサにおいては、その基本特性である光電
流、暗電流が経時的に変化して読み取り画像に大きな劣
化を引き起こす。また、この保護膜の応力が大きくなる
と基板にそりが生じるため、製造工程において歩留まり
が低下するばかりでなく、基板の大版化、大面積化に対
応することができない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みてなされたもので、保護膜の緻密性を改善し、信
頼性や安定性という点で、より一層の厳しい環境下にお
いても特性や性能の保証が可能な薄膜半導体装置を提供
することを目的とする。
に鑑みてなされたもので、保護膜の緻密性を改善し、信
頼性や安定性という点で、より一層の厳しい環境下にお
いても特性や性能の保証が可能な薄膜半導体装置を提供
することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも非
単結晶シリコンからなる半導体層、金属電極および保護
膜を絶縁基体上に配した薄膜半導体装置において、前記
保護膜はイオン打ち込みされた不純物を含有することを
特徴とする。
単結晶シリコンからなる半導体層、金属電極および保護
膜を絶縁基体上に配した薄膜半導体装置において、前記
保護膜はイオン打ち込みされた不純物を含有することを
特徴とする。
【００１３】
【作用】本発明に用いられる保護膜の材料としては、例
えば、従来から有機材料の保護膜として用いられている
ポリイミド系の樹脂の他、エポキシ系、シリコーン系、
フッ素系、ウレタン系、フェノール系等の樹脂、または
フォトレジスト等感光性の有機材料があげられる。この
他、低温で形成した、例えばＳｉ3Ｎ4、ＳｉＯ2等の無
機材料も用いることができる。これらの膜は、このまま
では耐湿性が劣るが、イオンを打ち込むことにより、緻
密な膜となり、耐湿性は著しく向上する。
えば、従来から有機材料の保護膜として用いられている
ポリイミド系の樹脂の他、エポキシ系、シリコーン系、
フッ素系、ウレタン系、フェノール系等の樹脂、または
フォトレジスト等感光性の有機材料があげられる。この
他、低温で形成した、例えばＳｉ3Ｎ4、ＳｉＯ2等の無
機材料も用いることができる。これらの膜は、このまま
では耐湿性が劣るが、イオンを打ち込むことにより、緻
密な膜となり、耐湿性は著しく向上する。
【００１４】保護膜の厚さは、０．１〜５μｍ以下が好
ましく、０．１μｍ以上で耐湿性はより向上し、５μｍ
以下でクラック等が発生を抑制され、より耐湿性の優れ
た膜となる。更には０．３〜３μｍがより好ましく、
０．５〜２μｍが最も好ましい。
ましく、０．１μｍ以上で耐湿性はより向上し、５μｍ
以下でクラック等が発生を抑制され、より耐湿性の優れ
た膜となる。更には０．３〜３μｍがより好ましく、
０．５〜２μｍが最も好ましい。
【００１５】本発明で用いられるイオン種は、例えばＡ
ｒ+，Ｎ+，Ｏ+，Ｈ+等の一般ガスのイオン，Ｓｉ+，Ｇ
ｅ+、Ｐ+，Ａｓ+等の半導体材料及び不純物イオン等、
保護膜を改質できるイオンであればいずれのイオンでも
よく、更にはＢ++のように多価イオンを用いてもよい。
また打ち込むイオンのエネルギーは、エネルギーが小さ
いと保護膜はポーラスになる場合があるため、５０Ｋｅ
Ｖ以上が好ましく、また高すぎると保護膜がわれ易くな
るため４００ＫｅＶ以下が望ましい。
ｒ+，Ｎ+，Ｏ+，Ｈ+等の一般ガスのイオン，Ｓｉ+，Ｇ
ｅ+、Ｐ+，Ａｓ+等の半導体材料及び不純物イオン等、
保護膜を改質できるイオンであればいずれのイオンでも
よく、更にはＢ++のように多価イオンを用いてもよい。
また打ち込むイオンのエネルギーは、エネルギーが小さ
いと保護膜はポーラスになる場合があるため、５０Ｋｅ
Ｖ以上が好ましく、また高すぎると保護膜がわれ易くな
るため４００ＫｅＶ以下が望ましい。
【００１６】一方、イオン打ち込みのビーム電流は６０
〜１０００μＡが好ましい。この範囲で保護膜の緻密性
はより向上し、耐湿性は一層向上する。打ち込みイオン
量は、１ｘ１０15〜８×１０16ｃｍ-2が好ましく、この
範囲で膜の緻密性しいては耐湿性が一層向上する。
〜１０００μＡが好ましい。この範囲で保護膜の緻密性
はより向上し、耐湿性は一層向上する。打ち込みイオン
量は、１ｘ１０15〜８×１０16ｃｍ-2が好ましく、この
範囲で膜の緻密性しいては耐湿性が一層向上する。
【００１７】以上述べたように、半導体層上の保護膜に
イオンを打ち込むことにより、保護膜の構造は変化し緻
密な膜となる。その結果、水分や酸素ガスの侵入を防ぎ
半導体層の特性を長期間にわたり維持することが可能と
なる。
イオンを打ち込むことにより、保護膜の構造は変化し緻
密な膜となる。その結果、水分や酸素ガスの侵入を防ぎ
半導体層の特性を長期間にわたり維持することが可能と
なる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明を実施例にもとづき説明する。
【００１９】（実施例１）図１は、本実施例のＴＦＴ型
光センサの概略断面図である。また 図２は、本実施例
のＴＦＴおよびＴＦＴ型光センサの作製方法を示す概略
図である。
光センサの概略断面図である。また 図２は、本実施例
のＴＦＴおよびＴＦＴ型光センサの作製方法を示す概略
図である。
【００２０】図２（ａ）において、１はガラス基板、２
はゲート電極となるＣｒ層である。ゲート電極２のＣｒ
層はスパッタ法等で全面に堆積し、感光性レジストを用
いたフォトリソグラフィ工程により、パターニング形成
した。その後、ゲート絶縁膜となる水素化アモルファス
シリコン窒化膜３（以下ａ−ＳｉＮ膜という）を３００
０Å、半導体層４となるアモルファスシリコン（以下ａ
−Ｓｉという）を６０００Å、オーミックコンタクト層
のｎ+層５を１０００Åを順次連続してプラズマＣＶＤ
法で基板全面に堆積した。なお、本実施例では、基板面
積３１４ｃｍ2の基板を用いた。
はゲート電極となるＣｒ層である。ゲート電極２のＣｒ
層はスパッタ法等で全面に堆積し、感光性レジストを用
いたフォトリソグラフィ工程により、パターニング形成
した。その後、ゲート絶縁膜となる水素化アモルファス
シリコン窒化膜３（以下ａ−ＳｉＮ膜という）を３００
０Å、半導体層４となるアモルファスシリコン（以下ａ
−Ｓｉという）を６０００Å、オーミックコンタクト層
のｎ+層５を１０００Åを順次連続してプラズマＣＶＤ
法で基板全面に堆積した。なお、本実施例では、基板面
積３１４ｃｍ2の基板を用いた。
【００２１】図２（ｂ）は、上部電極となるアルミニウ
ムをスパッタ法等で基板全面に１００００Å堆積して、
感光性レジスト８を用いたフォトリソグラフィ工程によ
り、パターニングしてソース、ドレイン電極６、７を形
成した状態を示す。このとき、電極の上には感光性レジ
スト８がある。
ムをスパッタ法等で基板全面に１００００Å堆積して、
感光性レジスト８を用いたフォトリソグラフィ工程によ
り、パターニングしてソース、ドレイン電極６、７を形
成した状態を示す。このとき、電極の上には感光性レジ
スト８がある。
【００２２】次に、図２（ｃ）に示すように、この感光
性レジスト８をマスクにして、ｎ+層５を所定の深さに
ＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）法によりエッ
チングした後、感光性レジスト８を剥離した。更に、Ｒ
ＩＥ法などのエッチングにより、ＴＦＴ等を素子間分離
した後、ポリイミドよりなる保護膜１０を基板全面に４
μｍ塗布した（図２（ｄ））。ここで、ポリイミド膜
は、テープでボンディングパッド部をマスキングしてス
ピンナーで塗布し、その後２００℃で硬化させた。 次
に中電流イオン注入装置を用い、Ａｒイオンをドーズ量
３ｘ１０15ｃｍ-2、ドーズエネルギー７０ＫｅＶ、ビー
ム電流をそれぞれ、５０、１５０、４００μＡで、ポリ
イミドよりなる保護膜１０にイオン注入を行った。図１
の保護膜１０の表面の斜線部はイオン打ち込みにより変
質した層である。
性レジスト８をマスクにして、ｎ+層５を所定の深さに
ＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）法によりエッ
チングした後、感光性レジスト８を剥離した。更に、Ｒ
ＩＥ法などのエッチングにより、ＴＦＴ等を素子間分離
した後、ポリイミドよりなる保護膜１０を基板全面に４
μｍ塗布した（図２（ｄ））。ここで、ポリイミド膜
は、テープでボンディングパッド部をマスキングしてス
ピンナーで塗布し、その後２００℃で硬化させた。 次
に中電流イオン注入装置を用い、Ａｒイオンをドーズ量
３ｘ１０15ｃｍ-2、ドーズエネルギー７０ＫｅＶ、ビー
ム電流をそれぞれ、５０、１５０、４００μＡで、ポリ
イミドよりなる保護膜１０にイオン注入を行った。図１
の保護膜１０の表面の斜線部はイオン打ち込みにより変
質した層である。
【００２３】このようにして作製したＴＦＴ形光センサ
を高温高湿（６０℃、９０％）下に放置し、ソースドレ
イン間に９Ｖを印加してオフ電流の変化を測定した。結
果を図３の（ａ）〜（ｃ）に示す。また比較のため、従
来の方法でポリイミド層の保護膜を２０μｍ塗布して作
製したＴＦＴ型光センサのオフ電流の変化を図３の
（ｒ）に示す。
を高温高湿（６０℃、９０％）下に放置し、ソースドレ
イン間に９Ｖを印加してオフ電流の変化を測定した。結
果を図３の（ａ）〜（ｃ）に示す。また比較のため、従
来の方法でポリイミド層の保護膜を２０μｍ塗布して作
製したＴＦＴ型光センサのオフ電流の変化を図３の
（ｒ）に示す。
【００２４】図３が示すように、１５０及び４００μＡ
のビーム電流でイオンを打ち込むことでポリイミドの耐
湿性が向上した、しかし、５０μＡの場合は、逆に耐湿
性は劣化することが分かった。
のビーム電流でイオンを打ち込むことでポリイミドの耐
湿性が向上した、しかし、５０μＡの場合は、逆に耐湿
性は劣化することが分かった。
【００２５】ビーム電流５０と１５０μＡでイオン打ち
込みしたサンプルのＳＥＭ写真をそれぞれ図４（ａ）、
（ｂ）に示す。図４が示すように、ビーム電流が小さい
とポリイミド膜全体が荒れてしまうのに対し、ビーム電
流１５０μＡではポリイミド表面は平滑であり、表面の
改質した皮膜は、アセトンのような溶剤やアルカリ性の
剥離液では溶解しない緻密な膜であることが分かった。
込みしたサンプルのＳＥＭ写真をそれぞれ図４（ａ）、
（ｂ）に示す。図４が示すように、ビーム電流が小さい
とポリイミド膜全体が荒れてしまうのに対し、ビーム電
流１５０μＡではポリイミド表面は平滑であり、表面の
改質した皮膜は、アセトンのような溶剤やアルカリ性の
剥離液では溶解しない緻密な膜であることが分かった。
【００２６】（実施例２）実施例１と同様にしてＲＩＥ
法によりＴＦＴ型光センサの素子分離を行なった後、感
光性レジストを剥離せずに続けてイオン注入を行った。
この際、感光性レジストは光センサ、ＴＦＴ、その他素
子の主要部に残してある。また、本実施例では感光性レ
ジストの膜厚を２μｍ、４μｍ、及び６μｍとし、イオ
ン注入はリンイオン31Ｐ+、ドーズ量１ｘ１０15ｃ
ｍ-2、エネルギー７０ＫｅＶ、ビーム電流１５０μＡの
条件で行った。
法によりＴＦＴ型光センサの素子分離を行なった後、感
光性レジストを剥離せずに続けてイオン注入を行った。
この際、感光性レジストは光センサ、ＴＦＴ、その他素
子の主要部に残してある。また、本実施例では感光性レ
ジストの膜厚を２μｍ、４μｍ、及び６μｍとし、イオ
ン注入はリンイオン31Ｐ+、ドーズ量１ｘ１０15ｃ
ｍ-2、エネルギー７０ＫｅＶ、ビーム電流１５０μＡの
条件で行った。
【００２７】このようにして作製したＴＦＴ型光センサ
を高温高湿下（６０℃、９０％）で放置した後のオフ電
流の変化を図５の（ａ）〜（ｃ）に示す。図から明らか
なように、感光性レジストが４μｍ程度より薄い膜の場
合（（ａ）及び（ｂ））には、オフ電流の変化がほとん
どなく、実用上問題にならない程度に小さいことが分か
った。一方、感光性レジストが６μｍの場合には、段差
部にクラックが生じており、オフ電流が上昇したのはク
ラックから水分が侵入したためと考えられる。
を高温高湿下（６０℃、９０％）で放置した後のオフ電
流の変化を図５の（ａ）〜（ｃ）に示す。図から明らか
なように、感光性レジストが４μｍ程度より薄い膜の場
合（（ａ）及び（ｂ））には、オフ電流の変化がほとん
どなく、実用上問題にならない程度に小さいことが分か
った。一方、感光性レジストが６μｍの場合には、段差
部にクラックが生じており、オフ電流が上昇したのはク
ラックから水分が侵入したためと考えられる。
【００２８】（実施例３）実施例１と同様にＴＦＴを素
子分離した後、プラズマＣＶＤ法によりａ−ＳｉＮ膜を
０．５μｍ堆積した。ここで、基板温度は１２０℃、Ｓ
ｉＨ4とＮ2ガス流量比は１：３０とした。この条件でａ
−ＳｉＮ膜を形成しても半導体層にダメージを引き起こ
すことはなくＴＦＴ型光センサの特性を劣化させること
はないが、得られたａ−ＳｉＮ膜は緻密性に問題があ
り、高温高湿下（６０℃、９０％）で５００時間程度で
オフ電流が上昇し始めた。
子分離した後、プラズマＣＶＤ法によりａ−ＳｉＮ膜を
０．５μｍ堆積した。ここで、基板温度は１２０℃、Ｓ
ｉＨ4とＮ2ガス流量比は１：３０とした。この条件でａ
−ＳｉＮ膜を形成しても半導体層にダメージを引き起こ
すことはなくＴＦＴ型光センサの特性を劣化させること
はないが、得られたａ−ＳｉＮ膜は緻密性に問題があ
り、高温高湿下（６０℃、９０％）で５００時間程度で
オフ電流が上昇し始めた。
【００２９】一方、上記のａ−ＳｉＮ膜にシリコンイオ
ンＳｉ+を７０ＫｅＶで１ｘ１０15ｃｍ-2注入したとこ
ろ、耐湿性は大きく改善し、１０００時間以上でもオフ
電流の上昇は見られなかった。
ンＳｉ+を７０ＫｅＶで１ｘ１０15ｃｍ-2注入したとこ
ろ、耐湿性は大きく改善し、１０００時間以上でもオフ
電流の上昇は見られなかった。
【００３０】以上述べたようにイオン打ち込みにより無
機材料の保護膜の耐湿性を向上させることも可能であ
る。
機材料の保護膜の耐湿性を向上させることも可能であ
る。
【００３１】（実施例４）本発明の第４の実施例として
本発明の薄膜半導体装置をファクシミリ等の画像読み取
り装置に応用した例を図６に示す。
本発明の薄膜半導体装置をファクシミリ等の画像読み取
り装置に応用した例を図６に示す。
【００３２】図６に示されるように光源７１からの入射
光は原稿６９で反射して、図２に示す工程を経て実施例
１と同様にして作製したＴＦＴ型光センサにより光電変
換され、発生した電荷は同一工程で形成された電荷蓄積
コンデンサーに蓄積される。更に、同一工程で形成され
たＴＦＴによりこれらの電荷の転送リセットが行われ
る。
光は原稿６９で反射して、図２に示す工程を経て実施例
１と同様にして作製したＴＦＴ型光センサにより光電変
換され、発生した電荷は同一工程で形成された電荷蓄積
コンデンサーに蓄積される。更に、同一工程で形成され
たＴＦＴによりこれらの電荷の転送リセットが行われ
る。
【００３３】図７に本実施例のＴＦＴ型光センサ及びＴ
ＦＴ等の薄膜半導体装置で構成した完全密着型センサの
回路の平面図の一例を示す。
ＦＴ等の薄膜半導体装置で構成した完全密着型センサの
回路の平面図の一例を示す。
【００３４】同図において、２０はマトリクスに形成さ
れた配線部、２１は本実施例のＴＦＴ型光センサを用い
た光センサ部、２２は電荷蓄積部、２３ａは本実施例の
ＴＦＴを用いた転送用スイッチ、２３ｂは電荷蓄積部２
２の電荷をリセットする本実施例のＴＦＴを用いた放電
用スイッチ、２５は転送用スイッチの信号出力を信号処
理ＩＣに接続する引き出し線である。本実施例では、光
センサ部２１、転送用スイッチ２３ａおよび放電用スイ
ッチ２３ｂを構成する光導電性半導体層としてａ−Ｓｉ
膜を用い、絶縁層としてプラズマＣＶＤにより形成した
ａ−ＳｉＮ膜を用いた。
れた配線部、２１は本実施例のＴＦＴ型光センサを用い
た光センサ部、２２は電荷蓄積部、２３ａは本実施例の
ＴＦＴを用いた転送用スイッチ、２３ｂは電荷蓄積部２
２の電荷をリセットする本実施例のＴＦＴを用いた放電
用スイッチ、２５は転送用スイッチの信号出力を信号処
理ＩＣに接続する引き出し線である。本実施例では、光
センサ部２１、転送用スイッチ２３ａおよび放電用スイ
ッチ２３ｂを構成する光導電性半導体層としてａ−Ｓｉ
膜を用い、絶縁層としてプラズマＣＶＤにより形成した
ａ−ＳｉＮ膜を用いた。
【００３５】尚、図７においては、煩雑さを避けるため
に、上下２層の電極配線のみ示し、上記光導電性半導体
層および絶縁層は図示していない。また上層電極配線と
半導体層との界面にはｎ+層が形成され、オーミック接
合が取られている。
に、上下２層の電極配線のみ示し、上記光導電性半導体
層および絶縁層は図示していない。また上層電極配線と
半導体層との界面にはｎ+層が形成され、オーミック接
合が取られている。
【００３６】図８に本実施例のＴＦＴ型光センサおよび
ＴＦＴで構成した完全密着型センサの等価回路を示す。
同図において、Ｓi.1、Ｓi.2、Ｓi.3、…Ｓi.n、は、図
７の光センサ部２１を構成している光センサであり、ｉ
はブロックの番号、１〜ｎはブロック内のビット数であ
る。（以下Ｓi.nと記す。）また同図において、Ｃi.nは
電荷蓄積部２２のコンデンサで、光センサＳi.nに対応
してそれぞれの光電流を蓄積する。また、蓄積コンデン
サＣi.nの電荷を負荷コンデンサＣＸnに転送するための
転送用スイッチ２３ａのトランジスタＳＴi.n、電荷を
リセットする放電用スイッチ２３ｂのトランジスタＳＲ
i.nも同様に対応している。
ＴＦＴで構成した完全密着型センサの等価回路を示す。
同図において、Ｓi.1、Ｓi.2、Ｓi.3、…Ｓi.n、は、図
７の光センサ部２１を構成している光センサであり、ｉ
はブロックの番号、１〜ｎはブロック内のビット数であ
る。（以下Ｓi.nと記す。）また同図において、Ｃi.nは
電荷蓄積部２２のコンデンサで、光センサＳi.nに対応
してそれぞれの光電流を蓄積する。また、蓄積コンデン
サＣi.nの電荷を負荷コンデンサＣＸnに転送するための
転送用スイッチ２３ａのトランジスタＳＴi.n、電荷を
リセットする放電用スイッチ２３ｂのトランジスタＳＲ
i.nも同様に対応している。
【００３７】これらの、光センサＳi,n、蓄積コンデン
サＣi.n、転送用スイッチトランジスタＳＴi.nおよび放
電用スイッチトランジスタＳＲi.nは、それぞれ一列に
アレイ状に配置され、ｎ個で１ブロックを構成し、全体
としてｍ個のブロックに分けられている。例えば、セン
サが１７２８個で構成されているとすれば、ｎ＝３２、
ｍ＝５４とすることができる。アレイ状に設けられた転
送用スイッチＳＴi.n、放電用スイッチＳＲi.nのゲート
電極は、ゲート配線部に接続される。転送用スイッチＳ
Ｔi.nのゲート電極は１番目のブロック内で共通に接続
され、放電用スイッチＳＲi.nのゲート電極は次の順位
のブロックの転送用スイッチのゲート電極に接続され
る。
サＣi.n、転送用スイッチトランジスタＳＴi.nおよび放
電用スイッチトランジスタＳＲi.nは、それぞれ一列に
アレイ状に配置され、ｎ個で１ブロックを構成し、全体
としてｍ個のブロックに分けられている。例えば、セン
サが１７２８個で構成されているとすれば、ｎ＝３２、
ｍ＝５４とすることができる。アレイ状に設けられた転
送用スイッチＳＴi.n、放電用スイッチＳＲi.nのゲート
電極は、ゲート配線部に接続される。転送用スイッチＳ
Ｔi.nのゲート電極は１番目のブロック内で共通に接続
され、放電用スイッチＳＲi.nのゲート電極は次の順位
のブロックの転送用スイッチのゲート電極に接続され
る。
【００３８】マトリクス配線部２１０の共通線（ゲート
駆動線Ｇ1，Ｇ2，Ｇ3，…Ｇm）はゲート駆動部２４６に
よりドライブされる。一方、信号出力は、マトリクス構
成の引き出し線２３０（信号出力線Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3，…
Ｄn）を介して信号処理部２４７（ブロック単位で）接
続される。また、光センサＳi.nのゲート電極は駆動部
２５０に接続されて、負のバイアスが加えられる。
駆動線Ｇ1，Ｇ2，Ｇ3，…Ｇm）はゲート駆動部２４６に
よりドライブされる。一方、信号出力は、マトリクス構
成の引き出し線２３０（信号出力線Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3，…
Ｄn）を介して信号処理部２４７（ブロック単位で）接
続される。また、光センサＳi.nのゲート電極は駆動部
２５０に接続されて、負のバイアスが加えられる。
【００３９】以上の構成において、ゲート駆動線Ｇ1，
Ｇ2，Ｇ3，…Ｇmにはゲート駆動部２４６から順次選択
パルス（ＶＧ1，ＶＧ2，ＶＧ3，…ＶＧm）が供給され
る。まず、ゲート駆動線にＧ1選択されると、転送用ス
イッチＳＴ1.1〜ＳＴ1.nがＯＮ状態となり、蓄積コンデ
ンサＣ1.1〜Ｃ1.nに蓄積された電荷が負荷コンデンサＣ
Ｘ1〜ＣＸnに転送される。次に、ゲート駆動線Ｇ2が選
択されると、転送用スイッチＳＴ2.1〜ＳＴ2.nがＯＮ状
態となり、蓄積コンデンサＣ2.1〜Ｃ2.nに蓄積された電
荷が負荷コンデンサＣＸ1〜ＣＸnに転送され、同時に放
電用スイッチＳＲ1. 1〜ＳＲ1.nより蓄積コンデンサＣ
1.1〜Ｃ1.nの電荷がリセットされる。以下同様にして、
ゲート駆動線Ｇ3，Ｇ4，Ｇ5，…Ｇmについても選択され
て、読み取り動作が行なわれる。これらの動作は各ブロ
ックごとに行なわれ、各ブロックの信号出力ＶＸ1，Ｖ
Ｘ2，ＶＸ3，…ＶＸnは信号処理部２４７の入力Ｄ1，Ｄ
2，Ｄ3，…Ｄnに送られ、シリアル信号に交換されて出
力される。
Ｇ2，Ｇ3，…Ｇmにはゲート駆動部２４６から順次選択
パルス（ＶＧ1，ＶＧ2，ＶＧ3，…ＶＧm）が供給され
る。まず、ゲート駆動線にＧ1選択されると、転送用ス
イッチＳＴ1.1〜ＳＴ1.nがＯＮ状態となり、蓄積コンデ
ンサＣ1.1〜Ｃ1.nに蓄積された電荷が負荷コンデンサＣ
Ｘ1〜ＣＸnに転送される。次に、ゲート駆動線Ｇ2が選
択されると、転送用スイッチＳＴ2.1〜ＳＴ2.nがＯＮ状
態となり、蓄積コンデンサＣ2.1〜Ｃ2.nに蓄積された電
荷が負荷コンデンサＣＸ1〜ＣＸnに転送され、同時に放
電用スイッチＳＲ1. 1〜ＳＲ1.nより蓄積コンデンサＣ
1.1〜Ｃ1.nの電荷がリセットされる。以下同様にして、
ゲート駆動線Ｇ3，Ｇ4，Ｇ5，…Ｇmについても選択され
て、読み取り動作が行なわれる。これらの動作は各ブロ
ックごとに行なわれ、各ブロックの信号出力ＶＸ1，Ｖ
Ｘ2，ＶＸ3，…ＶＸnは信号処理部２４７の入力Ｄ1，Ｄ
2，Ｄ3，…Ｄnに送られ、シリアル信号に交換されて出
力される。
【００４０】本発明の薄膜半導体装置の応用例として、
ここでは図６に示すように、光センサの上部に耐摩耗層
７０を形成してセンサの裏面から光源７１により照明
し、原稿６９を読み取るレンズレスの完全密着型画像読
み取り装置についてのみ述べたが、さらに、等倍結像レ
ンズ（例えば、日本板硝子のセルフォックレンズなど）
を用いた完全密着型画像読み取り装置にも応用できる。
また密着型画像読み取り装置だけでなく、アクティブマ
トリクス型液晶ディスプレーにも応用できることはいう
までもない。
ここでは図６に示すように、光センサの上部に耐摩耗層
７０を形成してセンサの裏面から光源７１により照明
し、原稿６９を読み取るレンズレスの完全密着型画像読
み取り装置についてのみ述べたが、さらに、等倍結像レ
ンズ（例えば、日本板硝子のセルフォックレンズなど）
を用いた完全密着型画像読み取り装置にも応用できる。
また密着型画像読み取り装置だけでなく、アクティブマ
トリクス型液晶ディスプレーにも応用できることはいう
までもない。
【００４１】尚、本実施例の保護膜は、実施例１と同様
にポリイミド膜を塗布し、２００℃で硬化した後、Ａｒ
イオンをビーム電流１５０μＡで３ｘ１０15ｃｍ-2イオ
ン注入した。本実施例の画像読み取り装置のＳ／Ｎは従
来と変わらず、しかも安定性は従来の３倍以上の時間で
維持された。
にポリイミド膜を塗布し、２００℃で硬化した後、Ａｒ
イオンをビーム電流１５０μＡで３ｘ１０15ｃｍ-2イオ
ン注入した。本実施例の画像読み取り装置のＳ／Ｎは従
来と変わらず、しかも安定性は従来の３倍以上の時間で
維持された。
【００４２】以上の実施例では、半導体薄膜としてアモ
ルファスシリコンを用いた場合についてのみ述べたが、
多結晶薄膜を用いてもよいことは言うまでもない。
ルファスシリコンを用いた場合についてのみ述べたが、
多結晶薄膜を用いてもよいことは言うまでもない。
【００４３】
【発明の効果】本発明により、即ち、薄膜トランジスタ
や薄膜トランジスタ型光センサなどの薄膜半導体装置の
保護膜に不純物イオンを打ち込むことにより、保護膜の
緻密性を改善して耐湿性の高い保護膜を提供することが
可能となる。その結果、初期特性を長期間にわたり維持
し得る高信頼性の半導体装置を提供することが可能とな
る。
や薄膜トランジスタ型光センサなどの薄膜半導体装置の
保護膜に不純物イオンを打ち込むことにより、保護膜の
緻密性を改善して耐湿性の高い保護膜を提供することが
可能となる。その結果、初期特性を長期間にわたり維持
し得る高信頼性の半導体装置を提供することが可能とな
る。
【図１】実施例１の薄膜半導体装置の概略断面図。
【図２】実施例１の薄膜半導体装置の作製方法を示す工
程図。
程図。
【図３】高温高湿条件下に放置したときのオフ電流の変
化を示すグラフ。
化を示すグラフ。
【図４】イオン注入後のポリイミド膜の表面状態を示す
ＳＥＭ写真。
ＳＥＭ写真。
【図５】高湿高温条件下に放置したときのオフ電流の変
化を示すグラフ。
化を示すグラフ。
【図６】実施例３の薄膜半導体装置を用いた画像読み取
り装置の概略断面図。
り装置の概略断面図。
【図７】実施例３の薄膜半導体装置を用いた画像読み取
り装置の概略平面図。
り装置の概略平面図。
【図８】実施例３の薄膜半導体装置を用いた画像読み取
り装置の等価回路を示す図。
り装置の等価回路を示す図。
【図９】従来の薄膜半導体装置の概略断面図。
１，３１，６１ ガラス基板、 ２，３２，６２ ゲート電極、 ３，３３，６３ ゲート絶縁膜、 ４，３４，６４ 半導体膜、 ５，３５，６５ ｎ+層（オーミックコンタクト層）、 ６，３６ ソース電極層（上部電極層）、 ７，３７ ドレイン電極層（上部電極層）、 ８ 感光性レジスト、 １０、６０ 保護層、 ２０，２１０ マトリクス形成されたゲート配線部、 ２１ 光センサ部、 ２２ 電荷蓄積部、 ２３ａ 転送用スイッチ、 ２３ｂ 放電用スイッチ、 ２５，２３０ 信号出力の引き出し線、 ２６ 光入射窓、 ６９ 原稿、 ７０ 耐摩耗層、 ７１ 光源、 ２４６ ゲート駆動部、 ２４７ 信号処理部、 ２５０ センサゲート駆動部、 Ｓi.n 光センサ、 Ｃi.n 蓄積コンデンサ、 ＣＸn 負荷コンデンサ、 ＳＴi.n 転送用スイッチングトランジスタ、 ＳＲi.n リセット用スイッチングトランジスタ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/31 27/12 Ａ 8728−4Ｍ 31/10 8422−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 31/10 Ａ
Claims (7)
- 【請求項１】 少なくとも非単結晶シリコンからなる半
導体層、金属電極および保護膜を絶縁基体上に形成して
なる薄膜半導体装置において、前記保護膜はイオン打ち
込みされた不純物を含有することを特徴とする薄膜半導
体装置。 - 【請求項２】 前記保護膜の厚さは０．１〜５μｍであ
ることを特徴とする請求項１記載の薄膜半導体装置。 - 【請求項３】 前記不純物は、６０〜１０００μＡのビ
ーム電流で打ち込まれたものであることを特徴とする請
求項１または２記載の薄膜半導体装置。 - 【請求項４】 前記不純物は、５０〜４００ＫｅＶのエ
ネルギーで打ち込まれたものであることを特徴とする請
求項１乃至３のいずれか１項に記載の薄膜半導体装置。 - 【請求項５】 前記薄膜半導体は、薄膜トランジスタで
あることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に
記載の薄膜半導体装置。 - 【請求項６】 前記薄膜半導体は、薄膜トランジスタ型
光センサーであることを特徴とする請求項１乃至４のい
ずれか１項に記載の薄膜半導体装置。 - 【請求項７】 前記保護膜は、ポリイミド、感光性レジ
スト及び窒化シリコン膜の少なくとも１層から構成され
ることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記
載の薄膜半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3246776A JPH0563199A (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | 薄膜半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3246776A JPH0563199A (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | 薄膜半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0563199A true JPH0563199A (ja) | 1993-03-12 |
Family
ID=17153493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3246776A Pending JPH0563199A (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | 薄膜半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0563199A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012011387A1 (ja) * | 2010-07-23 | 2012-01-26 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 熱式空気流量センサ |
-
1991
- 1991-08-30 JP JP3246776A patent/JPH0563199A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012011387A1 (ja) * | 2010-07-23 | 2012-01-26 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 熱式空気流量センサ |
| JP2012026856A (ja) * | 2010-07-23 | 2012-02-09 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 熱式空気流量センサ |
| CN103003675A (zh) * | 2010-07-23 | 2013-03-27 | 日立汽车系统株式会社 | 热式空气流量传感器 |
| US8723287B2 (en) | 2010-07-23 | 2014-05-13 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Thermal airlflow sensor |
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