JPH07301825A - 光弁用半導体装置 - Google Patents

光弁用半導体装置

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JPH07301825A
JPH07301825A JP9526294A JP9526294A JPH07301825A JP H07301825 A JPH07301825 A JP H07301825A JP 9526294 A JP9526294 A JP 9526294A JP 9526294 A JP9526294 A JP 9526294A JP H07301825 A JPH07301825 A JP H07301825A
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semiconductor device
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light valve
pixel
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Hiroaki Takasu
博昭 鷹巣
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 単結晶シリコン上に不安定動作を防止したト
ランジスタを形成し、微細な画素サイズを実現する光弁
用半導体装置を提供することを目的とする。 【構成】 単結晶シリコン基板上に形成された画素領域
と駆動回路を同一チップ内に内蔵した光弁用半導体装置
において、画素領域のMOS型スイッチトランジスタの
基板領域はMOS型スイッチトランジスタ下面の埋め込
み絶縁膜に設けられたコンタクトホールを介して基板電
極に接続されており基板領域に所定の電圧を供給できる
構造であり、基板電極はMOS型スイッチトランジスタ
の遮光膜を兼ねており、基板電極は画素領域外に延設さ
れ、放熱用領域を形成していることを特徴とする光弁用
半導体装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光弁用半導体装置、特に
単結晶シリコン基板上に形成された画素領域と駆動回路
を同一チップ内に内蔵した光弁用半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ガラス基板上に形成された多結晶
シリコン膜、あるいはアモルファスシリコン膜上にスイ
ッチトランジスタを形成した光弁用半導体基板が知られ
ていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光弁用半導体装置では駆動回路が内蔵されていない場合
が多く、別に製造した駆動用ICと外部で接続する必要
があった。また、一部多結晶シリコンを材料として駆動
回路内臓型の光弁用半導体装置も知られているが、単結
晶シリコンに比べて移動度が低く、また結晶粒径のバラ
ツキが大きいため、小型で大容量の駆動回路の形成が極
めて困難であった。また最近になって、より微細で高速
の画素スイッチを目標として、再結晶化法などにより画
素のスイッチトランジスタを単結晶シリコンによって形
成することも考案されている。しかしながら、本発明者
の実験、試作などによると、結晶性に優れた単結晶シリ
コン上のトランジスタにおいては、従来の多結晶シリコ
ン上のトランジスタに比べて光照射に敏感であり、しき
い値変動やリーク電流の増加などの不具合を生じ易いこ
とが判った。また、光弁装置を形成した場合、画素領域
はガラスや液晶などの熱伝導率低い物質により覆われて
いるため、動作時に発生した熱がこもりやすく、温度上
昇によって、スイッチトランジスタや液晶の動作不良を
ひきおこすという問題も生じてくるが、特に単結晶シリ
コン上にスイッチトランジスタを形成した場合には電流
駆動能力が大きいため発熱の問題はより深刻なものとな
ることが判った。
【0004】本発明は、上記課題を解消して、単結晶シ
リコン上に不安定動作を防止したトランジスタを形成
し、微細な画素サイズを実現する光弁用半導体装置を提
供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者の実験により、
基板領域の電位固定を行わない従来の構造では、光照射
によって発生したキャリアが基板領域に滞留してしま
い、これによって、基板電位が変動し、(N型トランジ
スタの場合は上昇、P型トランジスタの場合は降下)ト
ランジスタのしきい値低下を生じること、また基板電位
の変動によりキャリアの生存性の高い単結晶シリコン上
のトランジスタでは、バイポーラアクションをひきおこ
しリーク電流の増大を生じるというメカニズムを明らか
にした。従って、単結晶シリコン上のトランジスタにお
いて、光照射下におけるしきい値の変動、リーク電流の
増大を防止するには、基板領域の電位固定が有効な手段
となることが判った。
【0006】本発明の光弁用半導体装置が上記目的を達
成するために採用した第一の手段は、単結晶シリコン基
板上に形成された画素領域と駆動回路を同一チップ内に
内蔵した光弁用半導体装置において、画素領域のMOS
型スイッチトランジスタの基板領域はMOS型スイッチ
トランジスタ下面の埋め込み絶縁膜に設けられたコンタ
クトホールを介して基板電極に接続されており基板領域
に所定の電圧を供給できる構造であることを特徴とす
る。第二の手段は基板電極はMOS型スイッチトランジ
スタの遮光膜を兼ねることを特徴とする。第三の手段
は、基板電極は画素領域外に延設され、放熱用領域を形
成していることを特徴とする。
【0007】
【作用】本発明の光弁用半導体装置は、画素領域のMO
S型スイッチトランジスタの基板領域はMOS型スイッ
チトランジスタ下面の埋め込み絶縁膜に設けられたコン
タクトホールを介して基板電極に接続されており基板領
域に所定の電圧を供給できる構造であるため、基板領域
の電位を固定することができる。したがって、光照射下
においても基板領域の電位変動を防止し、MOS型スイ
ッチトランジスタのしきい値の変動、リーク電流の増大
を防止するすることができる。また、基板電極は画素領
域外に延設され、放熱用領域を形成しているため、MO
S型スイッチトランジスタの動作により発生した熱をす
みやかに拡散放出することができる。
【0008】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の好適な実施例
を説明する。図1は本発明の光弁用半導体装置の画素ス
イッチトランジスタの一実施例を示す模式的断面図であ
る。埋め込み絶縁膜106上に一対のソース領域10
3、ドレイン領域104に挟まれた基板領域105およ
びゲート電極102を有するMOS型トランジスタ10
1が形成されている。ソース領域103およびドレイン
領域104にはアルミニウムなどからなる配線108が
接続しており、図示しないが、それぞれ画素領域周辺に
形成された駆動回路部および画素電極に接続されてい
る。MOS型トランジスタ101上には、保護膜109
が形成され、保護膜109上には平坦化膜を兼ねた透明
な接着剤層110を介してガラスなどの透明基板111
が固定されている。一方、MOS型トランジスタ101
の基板領域105はMOS型スイッチトランジスタ10
1下面の埋め込み絶縁膜106に設けられたコンタクト
ホール113を介して基板電極112に接続されてお
り、基板領域105に所定の電圧を供給でき、基板領域
105の電位を固定することができる構造である。ま
た、基板電極112は不透明材料からなり、MOS型ト
ランジスタ101に照射される光を遮る遮光膜の機能を
有する。
【0009】図2は本発明の光弁用半導体装置の画素ス
イッチトランジスタの他の実施例を示す模式的断面図で
ある。図1に示した例と異なる点は、MOS型トランジ
スタ101のソース領域103およびドレイン領域10
4が埋め込み絶縁膜106に接しておらず、ソース領域
103およびドレイン領域104下部にも基板領域10
5が存在する点である。この構造をとることにより、M
OS型トランジスタ101のゲート長が埋め込み絶縁膜
106に設けられたコンタクトホール113の寸法より
も小さい場合でも基板領域105の電位固定が可能であ
る。その他の部分については、図1と同一の符号を添記
することで説明に代える。
【0010】図3は本発明の光弁用半導体装置の画素ス
イッチトランジスタの他の実施例を示す模式的平面図で
ある。MOS型トランジスタ101のゲート長301が
短く、従ってソース領域103とドレイン領域104に
挟まれた基板領域105も小さく、埋め込み絶縁膜10
6に設けるべきコンタクトホール113が形成できない
場合、単結晶シリコンデバイス形成層401の形状を例
えば図3に示すように加工し、基板領域105に電圧を
印加できるようにMOS型トランジスタ101の側部に
引き出し、埋め込み絶縁膜106にコンタクトホール1
13を形成し、基板電極112と接続した例を示してい
る。図3では、コンタクトホール113はゲート電極1
02と重ならないように配置したが、コンタクトホール
113および基板電極112はゲート電極102が形成
される面とは反対の、いわば裏面側に形成するため、平
面的に重なってもかまわない。
【0011】図1、図2、図3の実施例によれば、画素
領域のMOS型トランジスタ101の基板領域105は
MOS型トランジスタ下面の埋め込み絶縁膜106に設
けられたコンタクトホール113を介して基板電極11
2に接続されており基板領域105に所定の電圧を供給
できる構造であるため、基板領域の電位を固定すること
ができる。したがって、光照射下においても基板領域1
05の電位変動を防止し、MOS型トランジスタ101
のしきい値の変動、リーク電流の増大を防止するするこ
とができる。また、基板電極112はゲート電極102
や配線108などの形成される面とは反対の裏面側に形
成されるため、平面的に重なりあうようなレイアウトを
とることも可能である。これによって、透明領域の広
い、すなわち開口率の高い微細な画素を形成することが
できる。
【0012】図4は本発明による、光弁用半導体装置の
一チップ全体の模式的平面図である。ガラスなどの透明
基板111上に図示しないが、単結晶シリコンからなる
MOS型画素トランジスタを含む画素領域203と駆動
回路202が形成されている。各画素トランジスタの基
板領域に接続した基板電極112は熱伝導性に優れた金
属などの材料から形成されており、画素領域外に延設さ
れ、放熱用領域204を形成している。図4では、放熱
用領域204は画素領域203の一方向面にのみ形成し
てあるが、画素領域203の周囲ならばこれに限るもの
ではない。また、基板電極112は複数個のあるいは全
ての画素トランジスタの基板領域同士が短絡するように
接続してもよい。さらに、図示しないが、基板電極11
2は端子取り出しパッドなどを設けて、所定の電圧を外
部より印加できるようにしておくことが望ましい。図4
の実施例によれば、基板電極112は画素領域外に延設
され、放熱用領域204を形成しているため、画素トラ
ンジスタの動作により発生した熱をすみやかに拡散放出
することができる。
【0013】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、画素領
域のMOS型スイッチトランジスタの基板領域はMOS
型スイッチトランジスタ下面の埋め込み絶縁膜に設けら
れたコンタクトホールを介して基板電極に接続されてお
り基板領域に所定の電圧を供給できる構造であるため、
基板領域の電位を固定することができる。したがって、
光照射下においても基板領域の電位変動を防止し、MO
S型スイッチトランジスタのしきい値の変動、リーク電
流の増大を防止するすることができる。また、基板電極
はゲート電極や配線などの形成される面とは反対の裏面
側に形成されるため、平面的に重なりあうようなレイア
ウトをとることも可能である。これによって、透明領域
の広い、すなわち開口率の高い微細な画素を形成するこ
とができる。更に、基板電極は画素領域外に延設され、
放熱用領域を形成しているため、MOS型スイッチトラ
ンジスタの動作により発生した熱をすみやかに拡散放出
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光弁用半導体装置の画素スイッチトラ
ンジスタの一実施例を示す模式的断面図である。
【図2】本発明の光弁用半導体装置の画素スイッチトラ
ンジスタの他の実施例を示す模式的断面図である。
【図3】図3は本発明の光弁用半導体装置の画素スイッ
チトランジスタの他の実施例を示す模式的平面図であ
る。
【図4】本発明による、光弁用半導体装置の一チップ全
体の模式的平面図である。
【符号の説明】
101 MOS型トランジスタ 102 ゲート電極 103 ソース領域 104 ドレイン領域 105 基板領域 106 埋め込み絶縁膜 107 中間絶縁膜 108 配線 109 保護膜 110 接着剤層 111 透明基板 112 基板電極 113 コンタクトホール 202 駆動回路 203 画素領域 204 放熱用領域 301 ゲート長 401 単結晶シリコンデバイス形成層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単結晶シリコン基板上に形成された画素
    領域と駆動回路領域とが同一チップ内に内臓した光弁用
    半導体装置において、該画素領域の基板領域にはMOS
    型スイッチトランジスタが形成され、該MOS型スイッ
    チトランジスタの下面には絶縁膜と基板電極が積層形成
    され、該基板領域と該基板電極とは該絶縁膜に設けられ
    たコンタクトホールを介して電気的に接続され、該基板
    領域に該基板電極より所定の電圧を供給できる構造を有
    することを特徴とする光弁用半導体装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の光弁用半導体装置におい
    て、 該基板電極は光を透過しない導電体材料からなり、該M
    OS型スイッチトランジスタの遮光膜として機能するこ
    とを特徴とする光弁用半導体装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の光弁用半導体装置におい
    て、 該基板電極は該画素領域外に延在して設けられ、該MO
    S型スイッチトランジスタで発生する熱の放熱領域を構
    成することを特徴とする光弁用半導体装置。
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