JPS6161198A - 固体表示装置作製方法 - Google Patents

固体表示装置作製方法

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JPS6161198A
JPS6161198A JP59183350A JP18335084A JPS6161198A JP S6161198 A JPS6161198 A JP S6161198A JP 59183350 A JP59183350 A JP 59183350A JP 18335084 A JP18335084 A JP 18335084A JP S6161198 A JPS6161198 A JP S6161198A
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JP
Japan
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electrode
semiconductor
liquid crystal
diode
forming
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JP59183350A
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English (en)
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舜平 山崎
晃 間瀬
利光 小沼
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication date
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  • Liquid Crystal Display Device Control (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)

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】 「従来の利用分野」 この発明は、表示素子好ましくは液晶表示パネルを設け
ることにより、マイクロコンピュータ、ワードプロセッ
サまたはテレビ等の表示部の固体化を図る半導体装置の
作製方法に関するものである。
「従来の技術」 固体表示パネルは各絵素を独立に制御する方式が大面積
用として有効である。このようなアクティブ素子を用い
たパネルとして、1つの絶縁ゲイト型電界効果半導体装
置(IGFという)とそれに直列に連結した液晶素子と
よりなる1絵素を構成せしめ、これをX、Y配線に連結
したマトリ・ノクス構成よりなるものである。
「発明が解決しようとする問題点」 しかし、このTGFを用いた表示パネルにおいて、その
重合ねセを伴う製造プロセスに必要なフォトマスク数は
6〜8枚をも有し、そのため製造歩留りが低くなってし
まうことが予想される。
このフォトマスク数を6〜8枚より2枚(1回の重合わ
せ)とすることにより、その製造歩留りの向上を図らん
とするものである。このためアクティブエレメントとそ
の」−側の電極とは概略同一形状としてマトリックス構
成の一方の電極・リードとせしめている。
「問題を解決するだめの手段」 本発明はかかる問題を解決するため、アクティブ素子を
制御する系としてTGFを用いず、ダイオード特にアモ
ルファス半導体の1つの有効な分野である太陽電池で十
分な技術の蓄積がされている水素またはハロゲン元素が
添加された非単結晶半導体よりなる非線形素子を用いた
ことを主としている。
かかる本発明に用いる非線形素子は、1つのT”IN接
合とその上下にコンタクトを有する電極より構成される
ダイオードを用いるのではなく、一対のそれぞれの電極
はオーム接触を有するが、逆向整流特性を構成する複合
ダイオードを有する素子よりなるもので、その代表例は
、N型半導体=I型(以下真性または実質的に真性とい
う)半導体−N型半導体を積層して設けたNIN構造、
即ちNl接合とIN接合とが電気的に逆向きに連結され
、かつ半導体として一体化したNTN接合を有する半導
体をはじめ、その変形であるNN−N、 NP−N、 
PIP、 PP−P。
PN−P、 NIPINまたはPTNIP接合構造を有
せしめた複合ダイオードである。
かかる複合ダイオードは、ダイオード特性を互いに逆向
きに相対せしめ、そのビルドイン(立ち上がり)電圧(
しきい値)はNl接合のN型半導体と1型半導体または
■型半導体に添加するPまたはN型の不純物の濃度で決
めることができる。またはNIP接合のしきい値電圧で
決めることができる。このため、製造プロセスを制御す
ることにより、所望の素子のしきい値電圧に制御し得る
本発明は、かかる複合ダイオード外周辺と7トリソクス
を構成するX方向の電極・リード(Y方向の電極・リー
ド)とが概略同一形状を有する1つのマスク合わせを行
うのみで完成してしまうため、一方の基板側に設けられ
る液晶表示の一方の電極(第1の電極)と連結した複合
ダイオード′およびそれに連結したX配線の形成に必要
なマスクの数は2枚のめでプロセスさせることができる
この構造の代表例を第2図及び第5図に示しである。
このため、固体表示素子である例えば液晶に対し、交流
バイアスを液晶の他方の電極(第4の電極)リードのレ
ベルを制御することにより制御しやすく、階調制御も可
能であるという特徴を有する。
1作用」 さらに、液晶の他方の電極を3分割し、それぞれの電極
またはそれぞれのアクティブ素子の他方の電極(第4の
電極)に対応して赤(Rという)、緑(Gという)、青
(Bという)のフィルタを;mすことにより、そのレベ
ルに対し独立に電圧を加えることができる。そのためI
?、 G、 Bに対する階調を行うことができるという
特徴を有する。
またこのパターンを作製するに対し、非線形素子が設け
られる側の基板上のプロセスに必要なマスク数は2枚(
即ち1回の重合わせ)、他の基板側のマスクは1枚計3
枚でよい。このため従来より知られたTGFを用いた固
体表示装置で6〜8枚のマスクを漸次重合わせて作製し
てゆく方式に比べ、製造歩會りがきわめて大きいという
特徴をもつ。
以下に実施例に従って本発明を説明する。
「実施例1」 第1図は本発明の固体表示装置用の等何回路を示す。
図面において絵素(1)は複合ダイオード(2)の電極
(21) (第2の電極)より液晶(3)の一方の電極
(31)(第1の電極)に連結している。複合ダイオー
ドはX配線のアドレス線(4) 、 (5)に第3の電
極(22)により連結している。他方、液晶(3)の第
4の電極(32)はY配線のデータ線(6) 、 (7
)に連結している。このX配線は同一絶縁基板代表的に
は一ガラス基板(第5図(B) 、 (C) 、 (D
)における(19))上に設けられ、液晶(10)の他
方の第4の電極(第4図(B)における(32))は対
抗した他の透光性絶縁基板代表的にはガラス基板(第5
図(B) 、 (D)における(18))側に設けられ
ている。
かかる絵素をマトリックス構成せしめ、図面では2×2
とした。これはスケール・アップした表示装置例えば(
画素640 X525)としても同一技術思想である。
かくの如き複合ダイオードを用いた非線形素子の特性の
例を第2図、第3図に示している。
この第2図を以下に略記する。
第2図(A)、(D)は実際の素子構造の縦断面図を示
している。
即ち第2図(八)においてガラス基板(19)上の透光
性導電膜(17)、遮光用クロムマスク(11)よりな
る第2の電極(22)、 N(11)T(12)N(1
3)半導体積層体よりなるNIN接合型複合ダイオード
(2)、遮光用クロムマスク(15)、アルミニューム
導体(16)よりなる100μ口の面積の第3の電極(
21)よりなっている。このNIN構造の場合は第2図
(B)にその等価記号が記されており、最も代表的なも
のである。
さらにこの1層に対しN型用不純物を少し添加したN−
、P型用不純物を少し添加したP−とじて、NN−N、
 NP−Pとしてしきい値を制御することは有効である
。またこの逆にN型半導体(12) 、 (14)をP
型半導体としてPIP、PP−P、 PN−P接合とし
た複合ダイオード(2゛)としてもよい。かかる場合の
等価記号を第2図(C)に記している。
第2図(^)〜(C)においてのダイオード特性は第2
図における(42) 、 (43)の原点に対し対称型
のV−1特性を得ることができた。
この値は、第2図(G)に示す順方向のダイオードリン
グで得られる特性(41)よりしきい値電圧を0.5〜
3vも大きくできる。これは液晶が1.9V以下におい
てrONJ  r不透明J 、2.7ν以上においてr
OFF J  r透明」の一般的な特性において、それ
に適したしきい値例えば1.5〜3.0ν例えば2.O
vに1層中の不純物濃度を制御して得ることができると
いう特長を有する。
第2図において、いわゆるNIP接合をPIN接合に直
列に連結したBACK−To−BACK方式第2図(D
) 、 (E) 。
(F)をも得ることができる。第2図(+1)において
は、N(12) I(13)P(23) I(13’)
N(14)の複合ダイオード(2)とし、それらは第2
図(E)における2つのダイオード(25L (26)
として示し得る。また、P(12) I(13)N(2
3) I(13’)N(14)の複合ダイオード(2゛
)とし、それらを第2図(F)に示す(25) 、 (
26’ )とすることができる。この場合のV−1特性
は、第3図(44)を得ることができる。表示素子が液
晶であった場合、この特性(44)はそのしきい値が高
すぎるため、エレクトロクロミック(ECU)に用いる
と好ましい。
「実施例2」 この実施例は第4図にその平面図(A)及び縦断面図(
B) 、 (C) 、 (D)が示されている。
この図面は、第1図の回路における(Ll)番地の絵素
(1)をパターニングした本発明の実施例である。
さらに第4図(B) 、 (C)は(^)におけるそれ
ぞれB−B’ 、^−八へでの縦断面図を記す。加えて
、第4図(D)は(八)におけるc−c’の縦断面図を
示している。
図面において、透光性絶縁基板として無アルカリガラス
(19)を用いた。この上面にスパッタ法または電子ビ
ーム蒸着法により導電膜であるITOまたは酸化スズ膜
を0.1〜0.5μの厚さに、さらにこの上面に遮光用
クロムを500〜2500人の厚さに同様に積層形成し
た。この後、この導電膜にパターニングをし、電極とす
る。即ち液晶用の第1の電極(31)、 これより延在
した複合ダイオード(2)用の下側電極(17) (第
2の電極) (17)即ち透光性導電膜および遮光電極
(11)よりなる第2の電極(21)を第1のマスク■
により不要部を除去して形成した。
この後、これらの全面に公知のプラズマ気相反応法また
は元気相法により非線形半導体素子例えばNIN構造を
有する水素またはハロゲン元素が添加された非単結晶半
導体よりなる複合ダイオードを形成した。即ちN型半導
体(12)をシランを水素にて3〜5倍に希釈し、13
.56M1lzの高周波グロ一層重を行うことにより2
00〜250℃に保持された基板」二の被形成面」二に
、微結晶構造を有する非単結晶半導体を作る。その電気
伝導度は10−′〜102(9cm)−’を有し300
〜1000人の厚さとした。さらにシランのIjまたは
水素と弗化珪素(SiFaまたば5iF2)をプラズマ
反応炉内に導入し、プラズマ反応をさせ、夏型の水素ま
たはハロゲン元素が添加された非単結晶半導体(13)
を0.3〜1μの厚さにN型半導体上に積層して形成し
た。さらに、再び、同様のN型半導体(14)を微結晶
構造として、300〜1000人の厚さに積層してNI
II+接合とした。
この夏型半導体中に、ホウ素またはリンをB’2116
//S:Ha、 pH3/5il14= 10−’〜1
0−4の割合で混入させ、p−またはN−の導電型とし
てもよい。かくすると、1p−h、 NN−Nとするこ
とができる。
この後、この上面に遮光用のクロム(500〜1500
人)、さらにアルミニューム(0,1〜2μ)を電子ビ
ーム蒸着法またはスパンタ法により積層した。
さらにこの後、X方向のリード、複合ダイオード(2)
として設ける領域を除き、他部を第2のフォトマスク■
を用いてフォトエツチング法により除去した。
即ちレジストにより第4図に示す如く、アルミニューム
(4) 、 (16)をCCl4を用い、プラズマエツ
チングした。さらにクロム(15) 、半導体(2)を
エツチングして除去し、第3の電極の外側周辺(第4図
(D) (40) )とその下の半導体の外周辺(第4
図(1′1)(41))とを概略同一形状として、さら
にこの下側のクロムも第1の電極上の不要部を除去し第
3の電極の外側周辺と同一形状とした。かくして1回の
重合わせプロセスを1〒う第2のマスク■により、X方
向のリード(4)、第3の電極(21)とその下側に位
置する非線形素子である複合ダイオード用の半導体(2
)とを概略同一形状にし得た。さらに複合ダイオード(
2)とその下側電極(22)とを同一形状として形成さ
せることができた。加えてこの複合ダイオードはその上
下面もともに遮光用のクロム(15) ; (11)で
余分の工程を用いることなしに覆うことができ、複合ダ
イオード特性を有せしめることができた。
さらに相対する他の基板の内側に設けられた液晶の他方
の電極(32) 、  リード(6)は他の第1のマス
ク■によりY方向の配線として形成させた。
以」二のことより、この面に1つのアクティブ絵素を形
成するのに3種類のマスクを用いるのみですみ、特にそ
の場合、重合わせマスクは2枚(1回)のみでよいとい
う特長を有する。
表示パネルとしては、この後第1図に示す周辺回路(8
) 、 (9)をハイブリッド構成として基板に単結晶
ICをボンディングして作製した。さらに、対抗する他
の基板(18)を約6〜10μの巾に離間させ、その隙
間を真空引きした後、公知の液晶(10)を封入した。
「効果」 本発明は以上に示す如く、複合ダイオードを用いてアク
ティブマトリックスを構成せしめたものである。このた
め表示素子に適したしきい値を1層またはP−、N−を
用いることによりNr、NP−、NN−としきい値のプ
ロセス制御を行うことができる。さらにダイオードと電
極リードとが一体化しているため、きわめて少ないマス
ク(3枚)(重合わせは1回)でパターニングを行うこ
とができ、製造歩留りを向上させることができる。
複合ダイオードのNIN接合またはPIF接合特性を用
いるため、プロセス上のバラツキが少ない。
交流駆動方式であり、特にそのダイオードのしきい値を
気相反応法を用いた半導体層の積層時におけるプロセス
条件により制御し得るため、階調制御がしやすいという
特徴を有する。
本発明における表示素子は液晶表示(LCD)のみなら
ず、エレクトロクロミック表示(ECD)であってもよ
い。
本発明における複合ダイオードはその形成後、ソノタイ
オード部を含んで1.06μの波長のパルス光YAGレ
ーザ等により強光アニールを行い、水素またはハロゲン
元素が添加された多結晶半導体としてもよい。
本発明方法において、I、N−またはP−の半導体を単
に水素またはハロゲン元素が添加された珪素とするので
はなく、この中に炭素または窒素を添加したSix虐−
X (0<X<1)、5ixN4−x (0<X<4)
  として耐圧の向上を図ることは有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の液晶表示パネルの回路図を示す。 第2図は本発明の複合ダイオードの縦断面(^)。 (B)およびその記号(R) 、 (C) 、 ([り
 、 (F)及び従来より公知のダイオードリング(G
)を示す。 第3図は非線形素子の特性を示す。 第4図は本発明の表示パネルの1絵素の構造を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、絶縁基板上に設けられた導電膜により、表示素子の
    一方の第1の電極と、該電極より延在した非線形素子用
    の第2の電極とを形成する工程と、前記基板および前記
    第1および第2の電極上に非線形素子を構成する半導体
    と、該半導体上に第2の導電膜を形成する工程と、該第
    2の導電膜により、XまたはY方向の第3の電極、リー
    ドを形成するとともに、該電極、リードに概略同一形状
    に前記半導体を選択的に形成せしめ、前記第2の電極と
    前記第3の電極との交叉部に非線形素子を構成せしめる
    工程とを有することを特徴とする固体表示装置作製方法
    。 2、特許請求の範囲第1項において、半導体は水素また
    はハロゲン元素が添加された半導体であって、Nまたは
    P型の半導体、I型半導体、NまたはP型半導体を積層
    してNIN、NN^−N、NP^−N、PIP、PN^
    −P、PP^−PまたはNIPIN、PINIP接合を
    有せしめたことを特徴とする固体表示装置作製方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01190117A (ja) * 1988-01-26 1989-07-31 Mitsubishi Electric Corp ラッチ回路

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6024075A (ja) * 1983-07-20 1985-02-06 Citizen Watch Co Ltd 薄膜ダイオ−ドの製造方法

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