JPS60177381A - 固体表示装置の作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマトリックス構成された固体表示装置において
、１つの表示用絵素に２つの絶縁ゲイト型半導体装置（
以下ＩＧＦという）を並列に連結せしめ、かかる並列構
成がされた一方のＩＧＦの電気的に故障している場合、
この故障したＩＧＦをトリミングにより良品に変成する
または非動作素子とし、その製造歩留りの向上をはかる
ことを目的としている。

本発明はこの目的のため、２つのＩＧＦを互いに離間し
、一方がレーザ光によりリード（パスライン）より電気
的に分離しても他方に何等の損傷がもたらされないよう
に対構成をしたＩＧＦを用いたことを特長とする。

本発明は、トリミング可能なＩＧＦとして、透光性絶縁
性基板上の第１の導電性電極、第１の半導体、第１の絶
縁体、第２の半導体、第２の導電性電極および第２の絶
縁体よりなる６層に積層された積層体の２つの側部にお
ける第１の絶縁体上に形成する第３の半導体によりチャ
ネル形成領域を構成せしめた一対をなす２つのＩＧＦを
用いたものである。この対構成をしたＩＧＦを各絵素に
連結した固体表示装置を設けることに関する。

本発明はかかるマトリックス構造の複合半導体装置を基
板上に設け、固体表示装置である液晶表示型、エレクト
ロ・クロミック表示型等のディスプレイ装置とすること
を目的としている。

平面型の固体表示装置を設ける場合、平行な透光性基板
例えばガラス、プラスチック板上に一対の電極を設けて
この電極間に液晶を注入した液晶の固体表示装置が知ら
れている。

この液晶表示またはエレクトロ・クロミック表示素子は
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せしめたものを第１図に示す。

第１図において、マトリックスの各番地は一対を構成す
る２個のＩＧＦ　（１０）、＜１０’）と、表示部とし
てのＣ（７０）により１個の絵素を構成させている。

これらを列（Ｙ方向のリードバ５１　）、＜　５２　）
としてビット線に連結し、他方、ゲイト枝としてを連結
された行（Ｘ方向のり一部Ｘ５３）、＜５４）＜ワード
線）を設けたものである。

すると、例えば（５１人＜５４）を「１」とし、（５２
）、（５４）を「０」とすると、ＩＧＦ　（１０）、（
１０’）はともにオンとなり、他の番地のＩＧＦはオフ
となる。そして任意のピント線とワード線を１つづつ選
択してオンすることにより、電気的等価素子Ｃ（７０）
で示される表示部を選択的にオン状態にすることができ
る。

本発明は、固体表示装置におけるアクティブ絵素が例え
ば６４０　Ｘ５２５である時、そのすべての絵素のＩＣ
Ｆを正富に動作させることはその製品歩留りを考慮する
とまったく不可能である。このため本発明が一対のＩＧ
Ｆのうち一方のＩＧＦのゲイトが破損（ショート）が生
じている場合、この破損しているＩＧＦをＸ方向のリー
ドからレーザトリミング（以下ＬＴという）して分離し
除去してしまう、または電気的パルスを加えてショート
した部分の電極の一方は気化して除去してしまうことに
より良品とするいわゆる冗長用素子を各絵素に設けたも
のである。加えてこのＩＧＦのゲイト電極はＬＴ用に昇
華性金属を用い、特にクロムを主成分としている金属を
用い、この電極をＬＴしてもＸ方向のリードが何等の支
障のないようになさしめたものであることを特長として
いる。

また第２の導電膜がＩＧＦの電極であり、かつそのまま
ビット線用リード配線とすることと、積層体の第２の導
電膜、絶縁体が同一スタック内で同時に形成可能な結果
、フォトリソグラフィーの回数が４回のみ（ワード線の
リードとゲイト電極とを同一材料とするならば３回）で
マトリックス構成をさせることができた。

かく、することによって、本発明をその設計仕様　・に
基づいて組み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。

第２図は本発明の固体表示装置の斜視図の部分断面図を
示す。図面において、ガラスまたはプラスチックの透光
性絶縁基板（１）、絵素の下側電極（３６）、積層体（
６０バこの一部にＹ方向のリードが第２の導電膜（１６
）により設けられている）２Ｘ方向の２つのリード（２
９）、それぞれより延在した一対を構成する２つのＩＧ
Ｆのゲイト電極（１９）、＜１９’）、配向処理被膜（
３０）、＜３２）、液晶（７０人表示素子の上側電極（
３３）、ガラスまたはプラスチックの上側接他電極（３
４＞、偏向板（３５）よりなっている。かかる固体表示
装置における絶縁基板（１）上の積層型ＩＧＦの部分を
拡大し、以下に本発明の固体表示装置を示す。

第３図は本発明を実施するための積層型ＩＧＦの縦断面
図およびその製造工程を示したものである。

この図面は表示絵素駆動用に２つのＩＧＦを用いこれら
を１つの積層体にそって作製する製造例を示すが、同一
基板に複数ケ作る場合もまったく同様である。

図面において、絶縁基板（１）例えば石英ガラスまたは
ホウ珪酸ガラス基板又は有機フィルム上に第１の導電膜
（２）を下側電極、絵素の一方の電極として設けた。こ
の実施例では弗素が添加された酸化スズを主成分とする
透光性導電膜を０．３μの厚さに形成している。これに
選択エッチを第１のマスク■を用いて施した。さらにこ
の上面にＰまたはＮ型の導電型を有する第１の非単結晶
半導体（３）（以下単に８１という）を１００〜３００
０人、第１の絶縁体（４）（以下単にＳ２という＞＜０
．３〜３μ〉、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Ｘｏ、１〜０．５
μ）を積層（スタンク即ちＳという）して設けた。この
積層によりＮＩＮ、　ＰＩＰ構造（■は絶縁体）を有せ
しめた。

この上面に、■ＴＯ（酸化インジューム・スズ入Ｍｏ５
ｉＬ＋　ＴｉＳｉ２＋　ＷＳｉＬ＋　Ｗ＋　Ｔｉ、　Ｍ
ｏ、　Ｃｒを主成分とする耐熱性金属の第２の導電膜（
６）く以下Ｓ５ともいう）。

ここでは半導体に密接してクロムを主成分とする金属（
５００〜３０００人）を用い、さらにその上面にアルミ
ニュームを０．５〜２μ例えば１μとして積層して用い
た。さらにその上層に眉間絶縁物として有効な第２の絶
縁体（７）（以下単に３５）を０．５〜５μ例えば１μ
ｍの厚さに積層した。この絶縁体はＬＰ　ＣＶＤ法、Ｐ
ＣＶＤ法または光ＣＶＤ等により作られた酸化珪素膜、
窒化珪素膜またはＰＩＱ等の有機樹脂とした。

次にこの積層体（６０）の不要部分を第２のフォトマス
ク■を用いて除去した。

この第１、第３の半導体のＮ、Ｐ層をＮ＋ＮまたはＰ″
ＰとしてＮ”＋ｕｒｉＮ’、ｐ”ｐｘｐｐ’　（Ｉは絶
縁体）としてＰまたはＮと第１、第２の電極との接触抵
抗を下げることは有効であった。

かくのごとくにして、第１の導体（１２）、第１のの半
導、体（１３入第１の絶縁体（１４）、第３の半導体（
１５’）、第２の導体（１６）および第２の絶縁体（１
７）よりなる積層体（６０）をマスク■を用いて形成し
て得た。

ここではプラズマ気相エッチ例えば）ＩＦ気体またはＣ
Ｉ％＋　ＯＬの混合気体を用い、０．１〜０．５ｔｏｒ
ｒ、３０Ｗとしてエッチ速度５００人／分とした。

この後、これら積層体５１　（１３入５２　（１４）、
Ｓ３　（１５）、導体（１６）、絶縁体（１７）を覆っ
てチャネル形成領域を構成する真性またはＰ−またはＮ
−型の非単結晶半導体を第３の半導体（２４）として積
層させた。

この第３の半導体（２４）は、基板上にシランのグロー
放電法（ＰＣＶＤ法）、光ＣＶＤ法、ＬＴ　ＣＶＤ法（
ＨＯＭＯＣＶＤ法ともいう）を利用して室温〜５００℃
の温度例えばＰＣＶＤ法における２００℃、０．１　ｔ
ｏｒｒ、　３０Ｗ、　１３．５６Ｍ１ｌｚの条件下にて
設けたもので、水素または弗素が添加された非晶質（ア
モルファス）または半非晶質（セミアモルファス）また
は多結晶構造の非単結晶珪素半導体を用いている。本発
明においてはアモルファスまたはセミアモルファス半導
体を中心として示す。

さらに、その上面に同一反応炉にて、第３の半導体表面
を大気に触れさせることなく窒化珪素膜（２５）を光Ｃ
ＶＤ法にてシラン（ジシランでも可）とアンモニアとで
水銀励起法の気相反応により作製し、厚さは３００〜２
０００人とした。

この絶縁膜は１３．５６ＭＨｚ〜２．４５Ｇｌｌｚの周
波数の電磁エネルギにより活性化した窒素またはアンモ
ニア雰囲気に１００〜４００℃浸して固相−気相反応の
窒化珪素を形成してもよい。

また、ＰＣＶＤ法により窒化珪素を形成させてもよい。

かくして第３図（Ｂ）に示すごときＳ２　（１４）の側
周辺では、チャネル形成領域（９＞、＜９’）とその上
のディト絶縁物（２５）としての絶縁物を形成させた。

第３の半導体（２４）はＳｌ、Ｓ３とはグイオ−ド接合
を構成させている。

第３図（Ｂ）において、この後この積層体上を覆って第
３の導電膜（１８）を２００〜２０００人の厚さ例えば
５００人に形成した。

この導電膜（１８）はＩＴＯ（酸化インジューム・スズ
）、＃Ｉ化スズ、酸化インジュームのごとき透光性導電
膜、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｃｒを主成分とする耐熱性を有しかつ
昇華性の導電膜とした。

ここではＩＴＯ（５００人）またはクロムを主成分とす
る金属（３００〜８００む人）との１層膜または２２層
膜により成就した。

さらにこの上面にアルミニュームを０．５〜３μ例えば
１．５μの厚さに真空蒸着法により積層し、そのシート
抵抗を０．１Ω／口以下とした。

この後、この上面にレジストを形成し、第３のマスク■
を用いて第４図に図示されているワードｋｍ　（Ｘ　方
向＞＜５１）用のアルミニュームのエツチングをした。

さらに第４のマスク■を用いてとディト電極（１９）、
＜１９’）をエツチング法により形成した。

かくして第３図（Ｃ）を得た。もちろんリード線（５１
）とゲイト電極とを併用するならばこの■のマスクは■
と同様に処理される。

第３図（Ｃ）より明らかなごとく、積層体（６０）の両
側面を用いて２つのＩＧＦ　（１０）、（１０′〉はチ
ャネルを（９）、（９’）と２つを有し、ソースまたは
ドレイン（１３）、ドレインまたはソース（１５）を有
し、ゲイト（１９）、＜１９’）を有するペアを構成を
し、それぞれのＩＧＦのゲイト電極は２０〜４０μの巾
で互いに離間している。

かくしてソースまたはドレインをＳｌ　（１３）、チャ
ネル形成領域（９）、＜　９　’）を有するＳ４　（２
４入ドレインまたはソースを３３　（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（２５
）、その外側面にゲイト電極（１９）、＜１９’）を設
けた対を構成する積層型のＩＧＦ　（１０）、＜１０’
＞を作ることができた。

この２つのＩＧＦの動作特性の調査をぜんとする場合、
例えばその一方のディト電極とソースまたはドレインと
がショートしていたとする。またはゲイト電極（１９）
、（１９’）と絵素を構成する導電性電極（２）と素子
の電極（２）がキャパシタの一方の電極であるため、駆
動動作の一定の時間蓄積された電荷を保持し続けなけれ
ばならず、しかももしショートが起きているとこの電荷
保持が不可能である。

かかる故障のＩＧＦはＩＧＦの駆動杵のＸ方向のリード
およびＹ方向のリード間に電流がｌｏｏｎＡ以上（各Ｉ
ＧＦはチャネル長１μ、チャネル中２ｍｍとする）流れ
る。この不良セルの検出には基板側より光照射（５００
ｎｍ以下の波長が好ましい）を行い、この光照射により
発生するキャリアの光電流の大小により検出することが
できた。即ち良品ならば大きく光電流の影響を受けるが
、不良品ならばほとんど変化がないことより判定が可能
であった。

さらにこれは不良のＩＧＦに対し、上方よりＹＡＧ　レ
ーザにＱスイッチを加え（平均出力０．８〜ＩＷ、パル
スは１〜数回行う）、Ｘ方向のリードより扱われている
ゲイト電極をトリミングし電気的に分離した。

もちろん本発明においては、Ｘ方向のリードはアルミニ
ュームを主配線とする。シート抵抗も０．１Ω／口以下
であり、厚さは０．５μ以上を有する。

しかし他方このリードより枝分かれしたＩＧＦのゲイト
電極はＩＴＯのみ、ＩＴＯとクロムを主成分とする金属
またはクロムを主成分とする金属のみにより形成し、薄
い厚さく例えば３０Ｑ〜８００人）の昇華性導体を用い
ていることが大きな特長である。

即ちかかる昇華性を有する金属をゲイト電極とし、かつ
その厚さが薄い場合、パルス電圧をＸ方向のリードとＹ
方向のリード間に良品のゲイト絶縁物が破損しない程度
であって、高い電圧で加えた。すると、このショートし
た不良のＩＧＦのゲイト部分のみが発熱し、その上の電
極を部分的に昇華させて除去することが可能となる。

この時、ゲイト電極はアルミニューム等の金属が絶縁物
と反応し、低級酸化物を作りやすかったり、または絶縁
膜中に拡散しやすい金属（金等）であることは好ましく
ない。このことより本発明に用いられたゲイト電極はＸ
方向のリードから枝分かれさせたもので、その方向は垂
直である。

かくのごとくして対構成をしたＩＧＦの一方が故障であ
った場合、そのゲイト電極を単にパルス電圧を加えてト
リミングして除去する。またはリートからゲイト電極を
レーザトリミングにより除去するという２つの方法を６
４０　ｘ５２５のマトリックス絵素のうちの不良ＩＧＦ
のすべてに施し、良品として駆動させることが可能とな
った。

もちろんそのトリミング工程として不良箇所のＩＧＦを
調べるため、最初電気パルスを加え、ゲイト電極に損傷
を与え、その後このゲイト電極を目視により検出してそ
のＩＧＦをレーザ光によりゲイト電極をリードよりトリ
ミングして不動作とする方法も有効であることはいうま
でもない。

第４図は第３図に示したＩＧＦを用いて、第１図に示し
た本発明の固体表示装置の部分の平面図を示したもので
ある。

第４図（Ａ＞は第１図の（１，１）、＜１．２　）、＜
２．１　）。

（２，２）の番地に対応して特に（Ｌ２　）の番地のＩ
ＧＦの平面図である。さらに第４図（Ｂ）は第４図（Ａ
）のＢ−Ｂ　′の縦断面図である。また第４図（Ａ）の
Ａ−Ａ′の縦断面図には第３図（Ｃ）が対応している。

このＩＧＦの下側の電極（１２）より延在した電極（第
４図では下側に設けられている０３６）は、絵素で構成
する液晶（キャパシタ）（７０）に連結せしめている。

他方は液晶（７０）の接地電極（３２）として設けられ
る。

第４図において、積層体（６０）に対し、これにそって
設けられたゲイト電極（１９＞、＜１９’＞は積層体（
６０）と直交して設けられているＸ方向のリード（５３
）に連結している。積層体（６０）の内部に設けられて
いる第２の導電膜（５１）は、Ｙ方向のリード配線とし
構成させた。か（してＸ方向、Ｙ方向にマトリックス構
成を有し、ＩＴｒ／絵素構造を有せしめることができた
。

さらに第４図より明らかなごとく、このディスプレイの
製造は５回（素子のみでは３回）のフォトエツチングに
より得ることができた。従来は７回も用いていたが、本
発明構成はこの回数を２回少なくすることができた。ま
た本発明のディスプレイのＩＧＦに必要な面積は全体の
１％以下である。

表示部は９１％、リード部８％であった。本発明は２０
インチの大型ディスプレイを製造するに際し、現在のマ
スク製造技術ではマスクの最少線中は２５μとなってし
まう。しかし本発明はかかる２５μをＸ、Ｙ方向のリー
ドとして用いながら、このＩＧＦのチャネル長は１μま
たはそれ以下にマスク精度の制限をまった（受けないと
いう大きな特長を有する。そしてチャネル長の短いＩＧ
Ｆであるため、基板におけるＩＧＦとして必要な面積を
少なくでき、かつフォトリソグラフィの精度が動作周波
数の上限を限定しないという他の特長を有する。

さらにこれらの絵素を高周波で動作させるため、ＩＧＦ
の周波数特性がきわめて重要であるが、本発明のＩＧＦ
はｖ９゜−５ν、Ｖ、、＝５Ｖにおいてカットオフ周波
数１０ＭＨｚ　以上（１７，５１’ｌＨｚ　ＸＮチャネ
ルＩＧＦ　）を有せしめることができた。Ｖ４．　＝０
．２〜２ｖにすることがＳ４　（２５）への添加不純物
の濃度制御で可能となった。

かくのごとく一対を構成するＩＧＦの一方のゲイト電極
がショートしていた場合、この上方よりレーザを例えば
ＱスイッチがかけられたＹＡＧレーザ光を照射しゲイト
電極を昇華気化させてしまうことによりパネル全体の歩
留りをこれまでの３％しかない状態より（不良絵素が５
ケ以下を良品とする）から４０％を越えるほどの歩留り
にまで向上させることができた。加えてレーザ光（ここ
では波長１．０６μのＹＡＧ　レーザを使用）または直
径１０〜３０μを有する。しかし、本発明の一対のＩＧ
Ｆのゲイト電極間は３０μ離れているため対をなす他の
ＩＧＦに何等の支障もなく、一方のショートした側の絵
素を除去することができた。

さらに製造に必要なマスクも４回で十分であり、マスク
精度を必要としない等の多くの特長をチャネル長が０．
２〜１μときわめて短くすることができることに加えて
有せしめることができた。

さらにこれらのトリミント処理をしてしまった後、この
ＩＧＦのオーバコート用ポリイミド樹脂（２６）により
、絵素の部分のみに液晶（７ｏ）が充填させている。ま
た絵素の周辺部は、２つの電極（３６）、＜３３８第２
図参照）間のスペーサ（厚さ１〜１０μンをも兼ね、加
えてこのスペーサをして絵素周辺部を黒色化（無反射）
してブラックマトリクソスとして併用せしめた。このブ
ラックマトリックス化により、この絵素のコントラスト
を向上させてることができた。さらに（３１）の領域に
表示体である例えばＧｌ＋　（ゲスト・ホスト）型等の
液晶が充填され、この絵素をＩ　Ｇ　Ｆ　（１０＞、＜
　１０つのオン、オフにより制御を行なわしめた。

本発明において、液晶（３１）用の配向処理がされた２
つの電極（３０）、＜　３２　）間を１〜１０μとし、
その間隙に例えばＧＨ型の液晶を注入し、加えて対抗基
板（１′）内に赤、緑、黄のフィルタをうめこむことに
よりこのディスプレイをカラー表示することが可能であ
る。そして赤緑黄の３つの要素を交互に配列せしめれば
よい。

本発明において第２の積層体として半導体を用いこの側
周辺をチャネル形成領域として用いることは有効である
。しかしかかる構造においては第３の半導体を形成する
工程がないという特長を有するが、かかる場合この半導
体の表面がエツチング雰囲気にさらされるため、界面準
位密度が前記した第貨の半導体を用いる方法に比へて大
きくなり、各ＩＧＦ間にバラツキが発生してしまうとい
う欠点を有する。

本発明における非単結晶半導体は珪素、ゲルマニューム
または炭化珪素（ＳｉｘＣ１−＞＜　０　＜　ｘ　＜　
１　）。

絶縁体は炭化珪素または窒化珪素を用いた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の固体表示装置の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。 第２図は本発明の固体表装置の斜視図である。 第３図（Ａ　）、（Ｂ　＞、＜　Ｃ）は本発明の積層型
絶縁ゲイト型半導体装置の工程を示す縦断面図である。 第４図（Ａ　＞、＜　Ｂ　）は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表示部とを一体化した
平面ディスプレイを示す固体表示装置の縦断面図である
。 特許出願人 坑ｌ■ 第２（２）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上に導電膜よりなる絵素を構成する第１の電極
   にソースまたはドレインが連結された第１および第２の
   絶縁ゲイト型電界効果半導体装置を設け、該半導体装置
   のドレインまたはソースはＹ方向のリードに連続し前記
   半導体装置の２つのゲイト電極は互いに離間してＸ方向
   のリードにともに連結して設けられた固体表示装置にお
   いて、前記２つの半導体装置の一方が不良であった場合
   、該不良の半導体装置をトリミングして良品とするまた
   は非動作素子とすることを特徴とする固体表示装置の作
   製方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、不良の半導体装置
   に対しレーザ光を照射して少なくともゲイト電極をＸ方
   向のリードから電気的に分離することを特徴とした固体
   表示装置の作製方法。 ３、特許請求の範囲第１項において、２つの絶縁ディト
   型半導体装置は透光性絶縁基板上の透光性導電膜を有す
   る第１の電極上の第１の半導体、第１の絶縁体、第２の
   半導体、第２の導電膜および眉間絶縁物を概略同一形状
   に積層した積層体を有し、前記第１および第２の半導体
   をしてドレインおよびソースを構成せしめ、前記積層体
   の側部に隣接した第３の半導体によりチャネル形成領域
   を構成して設け、前記半導体上にゲイト絶縁膜と２つの
   ゲイト電極とを前記積層体の側面に配設して設けられた
   ことを特徴とする固体表示装置の作製方法。