JPH0521794A - Dieleciric gate type field effect semiconductor device and fabrication thereof - Google Patents
Dieleciric gate type field effect semiconductor device and fabrication thereofInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、アクティブ型液晶表示
装置またはイメ−ジセンサに用いる薄膜構造を有する絶
縁ゲイト型電界効果トランジスタ(以下TFTという)
およびその作製方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an insulating gate type field effect transistor (hereinafter referred to as TFT) having a thin film structure used for an active type liquid crystal display device or an image sensor.
And a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、TFTを用いたアクティブ型の液
晶表示装置が知られている。この場合、TFTにはアモ
ルファスまたは結晶粒界を有する多結晶型の半導体を用
い、1つの画素にPまたはN型のいずれか一方の導電型
のみのTFTを用いる。即ち、一般にはNチャネル型T
FT(NTFTという)を画素に直列に連結している。2. Description of the Related Art Conventionally, active type liquid crystal display devices using TFTs have been known. In this case, a polycrystalline semiconductor having an amorphous or crystal grain boundary is used for the TFT, and a P-type or N-type conductivity type TFT is used for one pixel. That is, in general, N-channel type T
An FT (referred to as NTFT) is connected to the pixel in series.
【0003】[0003]
【発明が解決使用とする課題】しかしアモルファス構造
の半導体は、キャリア移動度が小さく、特にホ−ルのキ
ャリア移動度が0. 1cm2/Vsec以下と小さい。また多結
晶構造の半導体は、結晶粒界に偏析した酸素等の不純物
および不対結合手によりドレイン耐圧を充分大きくとれ
ない、Pチャネル型のTFTができにくい等の欠点があ
った。さらにこれらは光感度(フォトセンシティビティ
PSという)を有し、光照射によりVg−ID (ゲイト
電圧−ドレイン電流)特性等が大きく変化してしまう欠
点を有している。そのため、チャネル形成領域に光照射
が行われないように遮光層を作ることが重要な工程であ
った。However, the semiconductor having an amorphous structure has a low carrier mobility, and in particular, the carrier mobility of a hole is as small as 0.1 cm 2 / Vsec or less. Further, the semiconductor having a polycrystalline structure has drawbacks such that the drain breakdown voltage cannot be sufficiently increased due to impurities such as oxygen segregated at the crystal grain boundaries and dangling bonds, and it is difficult to form a P-channel TFT. Further, these have photosensitivity (called photosensitivity PS) and have a drawback that Vg- ID (gate voltage-drain current) characteristics and the like are largely changed by light irradiation. Therefore, it is an important step to form a light shielding layer so that the channel formation region is not irradiated with light.
【0004】第2図において、液晶(12)を有し、そ
れに直列に連結してNTFT(11)を設け、これをマ
トリックス配列せしめたものである。一般には640×
480または1260×960と多くするが、この図面
ではそれと同意味で単純に2×2のマトリックス配列を
させた。このそれぞれの画素に対し、周辺回路(1
6), (17)より電圧を加え、所定の画素を選択的に
オンとし、他の画素をオフとした。するとこのTFTの
オン、オフ特性が一般には良好な場合、コントラスト比
の値の大きい液晶表示装置を作ることができる。しかし
ながら、実際にかかる液晶表示装置を製造してみると、
TFTの出力即ち液晶にとっての入力(液晶電位とい
う)の電圧VLC(10)は、しばしば“1”(High)と
するべき時に“1”(High) にならず、また、逆に
“0”(Low )となるべき時に“0”(Low )にならな
い場合がある。液晶(12)はその動作において本来絶
縁性であり、また、TFTがオフの時に液晶電位(V
LC)は浮いた状態になる。そしてこの液晶(12)は
等価回路的にはキャパシタであるため、そこに蓄積され
た電荷によりVLCが決められる。この電荷は従来のTF
Tは光感光性であるため、遮光が充分でない時、TFT
のチャネルを通じて電流がリ−ク(15)してしまい、
結果としてVLCのレベルが変動してしまう。さらに液晶
がRLCで比較的小さい抵抗となりリ−ク(14)が生じ
た場合には、VLCは中途半端な状態になってしまう。こ
のため1つのパネル中に20万〜500万個の画素を有
する液晶表示装置においては、高い歩留まりを成就する
ことができない。In FIG. 2, a liquid crystal (12) is provided, and an NTFT (11) is provided in series with the liquid crystal (12) and arranged in a matrix. Generally 640x
Although it is often 480 or 1260 × 960, in this drawing, a 2 × 2 matrix arrangement is simply used with the same meaning. Peripheral circuits (1
Voltages were applied from 6) and (17) to selectively turn on predetermined pixels and turn off other pixels. Then, when the on / off characteristics of the TFT are generally good, a liquid crystal display device having a large contrast ratio can be manufactured. However, when actually manufacturing such a liquid crystal display device,
The voltage V LC (10) of the output of the TFT, that is, the input to the liquid crystal (referred to as liquid crystal potential) does not become "1" (High) when it should be "1" (High), and conversely "0". When it should be (Low), it may not be "0" (Low). The liquid crystal (12) is inherently insulating in its operation, and when the TFT is off, the liquid crystal potential (V
LC ) is in a floating state. Since this liquid crystal (12) is a capacitor in terms of an equivalent circuit, V LC is determined by the charges accumulated therein. This charge is the conventional TF
T is photo-sensitive, so when the light is not sufficiently shielded, the TFT
The current leaks (15) through the channel of
As a result, the level of V LC fluctuates. Furthermore, when the liquid crystal has a relatively small resistance at R LC and a leak (14) occurs, V LC becomes a halfway state. Therefore, in a liquid crystal display device having 200,000 to 5 million pixels in one panel, a high yield cannot be achieved.
【0005】また、従来の様に、ゲート電極作製後に窒
化珪素膜、酸化珪素膜等によっておおい、フォトリソ法
によってコンタクトホールを作製したのちに、ソースま
たはドレインへの給電点を設けた場合、各給電点とチャ
ネル端部までの距離が長くなるために、薄膜低温プロセ
スによって作られるTFTでは、抵抗成分をそこに生
じ、周波数特性の低下、ON抵抗の増加を招いていた。Further, as in the conventional case, when the gate electrode is covered with a silicon nitride film, a silicon oxide film or the like, a contact hole is formed by a photolithography method, and then a power supply point to the source or the drain is provided, each power supply is performed. Since the distance between the point and the end of the channel becomes long, a resistance component is generated there in the TFT manufactured by the thin film low temperature process, resulting in deterioration of frequency characteristics and increase of ON resistance.
【0006】したがって、本発明は絶縁ゲイト型電界効
果半導体装置のチャネル領域に隣接したソースまたはド
レイン領域への給電点とチャネル端部までの距離を短く
するために従来のTFTを改良したものである。Therefore, the present invention is an improvement of the conventional TFT in order to shorten the distance between the feed point to the source or drain region adjacent to the channel region and the channel end portion of the insulated gate field effect semiconductor device. .
【0007】[0007]
【課題を解決する手段】本発明は、ゲート電極材料にア
ルミニウムを用いることで、アルミニウムの陽極酸化法
による酸化アルミニウムをその表面に設けて、その上に
立体交差を有する3次元的な配線を設けることを特徴と
している。また、該ゲート電極および電極周囲の酸化ア
ルミニウムによって、ソース・ドレインのコンタクトホ
ールを設けて給電点をチャネルに近づけることで、装置
の周波数特性の低下、ON抵抗の増加を防ぐことができ
た。According to the present invention, aluminum is used as a gate electrode material to provide aluminum oxide by anodizing method of aluminum on the surface thereof, and three-dimensional wiring having three-dimensional intersections thereon. It is characterized by that. Further, by providing the source / drain contact holes with the gate electrode and the aluminum oxide around the electrodes to bring the feeding point closer to the channel, it was possible to prevent the frequency characteristics of the device from decreasing and the ON resistance to increase.
【0008】本発明は、TFTのチャネル形成領域の半
導体材料を光に対し非感光性の材料とし、特にそのため
TFTのチャネル形成領域に酸素、炭素または窒素を添
加したアモルファス構造を有する水素が添加されたシリ
コン半導体を主成分とする半導体膜を用い、その領域を
熱処理することによって結晶性を有しながらも光感光性
をなくしたものである。特に材料として、SiO
1-X(0<X<1)、SiN1-X(0<X<1)で示され
るように、いわゆるシリコン半導体を変成したものであ
る。それらO、C、Nの総量を1×1020cm -3 〜20
原子%、好ましくは3×1020cm -3 〜5原子%とし
たことにより非感光性とせしめ、さらにこのシリコン半
導体を500〜750 ℃の熱処理することにより結晶
化せしめて、キャリア移動度として5cm2/Vsec以上とす
るため結晶粒界を実質的になくし、かつ結晶性を有する
半導体材料としたものである。According to the present invention, the semiconductor material of the channel forming region of the TFT is made non-photosensitive to light, and for that reason, hydrogen having an amorphous structure in which oxygen, carbon or nitrogen is added is added to the channel forming region of the TFT. By using a semiconductor film containing a silicon semiconductor as a main component, and heat-treating that region, the photosensitivity is lost while having crystallinity. Especially as a material, SiO
As shown by 1-X (0 <X <1) and SiN 1-X (0 <X <1), a so-called silicon semiconductor is modified. The total amount of O, C and N is 1 × 10 20 cm -3 to 20
Atomic%, preferably 3 × 10 20 cm -3 to 5 atomic% makes it non-photosensitive, and this silicon semiconductor is heat-treated at 500 to 750 ° C. to be crystallized to have a carrier mobility of 5 cm. Since it is 2 / Vsec or more, the crystal grain boundary is substantially eliminated and the semiconductor material has crystallinity.
【0009】熱処理の方法としては、一般の加熱炉によ
る加熱方法と、エキシマレーザー光に代表されるレーザ
ーエネルギーすなわち光エネルギーの照射による方法を
用いた。As the heat treatment method, a heating method using a general heating furnace and a method of irradiating laser energy represented by excimer laser light, that is, light energy are used.
【0010】この材料は非感光性、即ちオン状態での電
流変化を10%以下とし、かつオフ状態(サブスレッシ
ュホ−ルド状態)での暗電流の値が10 -9 Aのオ−ダ
のものが10 -7 Aのオ−ダ以下の増加、即ち2桁以下
しか変化しないことを2000カンデラの可視光照射下
で成就させたものである。This material is non-photosensitive, that is, the current change in the ON state is 10% or less, and the dark current value in the OFF state (sub-threshold state) is on the order of 10 -9 A. It was achieved under the irradiation of visible light of 2000 candela that the increase of 10 -7 A or less, that is, the change of less than 2 digits was achieved.
【0011】本発明を液晶表示装置に用いる場合、マト
リックス構成したそれぞれのピクセル(透明導電膜とT
FTとの総合したもの)の一方の透明導電膜(画素)の
電極に相補型のTFTの出力端子を連結せしめた。即ち
マトリックス配列したすべての画素にPチャネル型のT
FT(以下PTFTという)とNTFTとを相補型(以
下C/TFTという)として連結して1つのピクセルと
したものである。When the present invention is applied to a liquid crystal display device, each pixel (transparent conductive film and T
The output terminal of the complementary TFT was connected to the electrode of one transparent conductive film (pixel) of the FT). That is, P-channel type T
FT (hereinafter referred to as PTFT) and NTFT are connected as a complementary type (hereinafter referred to as C / TFT) to form one pixel.
【0012】その代表例を第3図に回路として示す。ま
た実際のパタ−ンレイアウト(配置図)の例を第4図に
示す。A typical example thereof is shown as a circuit in FIG. An example of an actual pattern layout (arrangement diagram) is shown in FIG.
【0013】即ち第3図の2×2のマトリックスの例に
おいて、PTFTとNTFTとのゲイトを互いに連結
し、さらにY軸方向の線VGG(22)、またはV
GG'(23)に連結した。またC/TFTの共通出力を
液晶(12)に連結している。PTFTの入力(V
DD側)をX軸方向の線VDD(18),VDD'(18' )
に連結し、NTFTの入力(V SS側)をVSS(19)に
連結させている。するとVDD(18), VGG(22)が
“1”の時、液晶電位(10)は“0”となり、またV
DD(18)が“1”、VGG(22)が“0”の時は液晶
電位(10)は“1”となる。即ち、VGGとVLCとは
「逆相」となる。That is, in the example of the 2 × 2 matrix shown in FIG. 3, the gates of PTFT and NTFT are connected to each other, and the line V GG (22) in the Y-axis direction or V
It was ligated to GG ' (23). The common output of the C / TFT is connected to the liquid crystal (12). Input of PTFT (V
DD side) is the line in the X-axis direction V DD (18), V DD ' (18')
The input of the NTFT (V SS side) is connected to V SS (19). Then, when V DD (18) and V GG (22) are “1”, the liquid crystal potential (10) becomes “0”, and V
When DD (18) is “1” and V GG (22) is “0”, the liquid crystal potential (10) is “1”. That is, V GG and V LC are in “reverse phase”.
【0014】そして液晶電位(10)はVDD(18)、
または接地またはVSS(19)のいずれかに固定させる
ため、フロ−ティングとなることがない。第3図におい
ては、NTFTとPTFTとを逆に配設すると、VGGと
VLCとは「同相」とすることができる。以下に実施例に
基づき、本発明を示す。The liquid crystal potential (10) is V DD (18),
Alternatively, since it is fixed to either ground or V SS (19), it does not cause floating. In FIG. 3, if the NTFT and the PTFT are arranged in reverse, V GG and V LC can be “in phase”. The present invention will be described below based on Examples.
【0015】[0015]
【実施例】〔実施例1〕この実施例では図1を用いて本
発明を示す。ガラス基板にC/TFTを作らんとした時
の製造工程を第1図に基づき示す。EXAMPLES Example 1 In this example, the present invention will be described with reference to FIG. The manufacturing process when a C / TFT is not manufactured on a glass substrate is shown based on FIG.
【0016】図1において、ANガラス、パイレックス
ガラス等の約600℃の熱処理に耐え得るガラス(1)
上にマグネトロンRF(高周波)スパッタ法を用いてブ
ロッキング層(38)である酸化珪素膜を1000〜3
000Åの厚さに作製した。In FIG. 1, glass (1) that can withstand heat treatment at about 600 ° C., such as AN glass and Pyrex glass.
A silicon oxide film, which is a blocking layer (38), is formed on the upper surface of the substrate by using a magnetron RF (radio frequency) sputtering method at a thickness of 1000 to 3
It was made to a thickness of 000Å.
【0017】プロセス条件は酸素100% 雰囲気、成膜
温度150℃、出力400〜800W、圧力0. 5Pa
とした。タ−ゲットに石英または単結晶シリコンを用い
た成膜速度は30Å/分であった。The process conditions are an oxygen 100% atmosphere, a film forming temperature of 150 ° C., an output of 400 to 800 W, and a pressure of 0.5 Pa.
And The deposition rate using quartz or single crystal silicon for the target was 30Å / min.
【0018】この上に酸素、炭素または窒素の添加され
たシリコン膜をLPCVD(減圧気相)法、スパッタ法
またはプラズマCVD法により形成した。A silicon film to which oxygen, carbon or nitrogen was added was formed thereon by LPCVD (Low Pressure Vapor Phase) method, sputtering method or plasma CVD method.
【0019】この半導体膜は、主成分はシリコンであっ
て、SiO1-X (0<X<1), SiC1-X (0<X<
1)またはSiN1-X (0<X<1)で示され、実際は
O(酸素)、C(炭素)、N(窒素)が互いに混在した
ものである。ここでは特に混入させやすい酸素を意図的
に若干量添加した。そして酸素の量を1×1020cm -3
〜20原子%好ましくは3×1020cm -3 〜5原子%と
した。The main component of this semiconductor film is silicon, and SiO 1 -X (0 <X <1), SiC 1-X (0 <X <
1) or SiN 1-X (0 <X <1), which is actually a mixture of O (oxygen), C (carbon), and N (nitrogen). Here, a small amount of oxygen that is particularly easy to mix is intentionally added. And the amount of oxygen is 1 × 10 20 cm -3
.About.20 atomic%, preferably 3 × 10 20 cm -3 to 5 atomic%.
【0020】減圧気相法で形成する場合、結晶化温度よ
りも100〜200℃低い450〜550℃、例えば5
30℃でジシラン(Si2 H6 )またはトリシラン(S
i3H8 )に酸化物気体例えば亜酸化窒素(N2 O)を
N2 O/(Si2 H6 またはSi3 H8 )=0. 001
〜0. 1体積%の混合比でCVD装置に供給して成膜し
た。反応炉内圧力は30〜300Paとした。成膜速度
は30〜100Å/ 分であった。NTFTとPTFTと
のスレッシュホ−ルド電圧(Vth )を概略同一に制御す
るため、ホウ素をジボランを用いて1×1015〜5×1
017cm -3 の濃度として成膜中に添加してもよい。When formed by the reduced pressure vapor phase method, it is 450 to 550 ° C., which is 100 to 200 ° C. lower than the crystallization temperature, for example, 5
Disilane (Si 2 H 6 ) or trisilane (S
i 3 H 8 ) with an oxide gas such as nitrous oxide (N 2 O) N 2 O / (Si 2 H 6 or Si 3 H 8 ) = 0.001
Films were formed by supplying them to the CVD apparatus at a mixing ratio of 0.1 vol%. The pressure in the reaction furnace was 30 to 300 Pa. The film forming rate was 30 to 100Å / min. In order to control the threshold voltage (Vth) of the NTFT and the PTFT to be substantially the same, boron is used in an amount of 1 × 10 15 to 5 × 1 by using diborane.
A concentration of 0 17 cm -3 may be added during film formation.
【0021】スパッタ法で行う場合、スパッタ前の背圧
を1×10 -5 Pa以下とし、単結晶シリコンをタ−ゲ
ットとし、アルゴンに水素を50〜80体積%に混入し
た雰囲気で行った。例えばアルゴン20体積%、N2 O
0. 001% 〜0. 1体積%、残り水素約80体積%
とした。成膜温度は150℃、周波数は13. 56MH
z 、スパッタ出力400〜800Wとした。圧力は
0. 5Paであった。プラズマCVD法により珪素膜を
作製する場合、温度は例えば300℃とし、モノシラン
(SiH4 )またはジシラン(SiH6 )をこれらにN
2 O/ SiH4 =0. 001〜0. 1体積%で酸化物、
窒化物気体を混入したものを反応性気体として用いた。
これらをPCVD装置内に導入し、13. 56MHzの
高周波電力を加えて成膜した。When the sputtering method is used, the back pressure before sputtering is set to 1 × 10 -5 Pa or less, single crystal silicon is used as a target, and argon is mixed with hydrogen in an amount of 50 to 80% by volume. For example, argon 20% by volume, N 2 O
0.001% to 0.1% by volume, remaining hydrogen about 80% by volume
And Deposition temperature is 150 ℃, frequency is 13.56MH
z, and the sputtering output was 400 to 800 W. The pressure was 0.5 Pa. When a silicon film is formed by the plasma CVD method, the temperature is set to, for example, 300 ° C., and monosilane (SiH 4 ) or disilane (SiH 6 ) is added to the N film.
2 O / SiH 4 = 0.001-0.1% by volume of oxide,
A mixture of nitride gas was used as the reactive gas.
These were introduced into a PCVD apparatus, and high-frequency power of 13.56 MHz was applied to form a film.
【0022】これらの方法によって形成された被膜は、
酸素が1×1020cm -3 〜20原子%、好ましくは3×
1020cm -3 〜5原子%の濃度であることが好ましい。The coating formed by these methods is
Oxygen is 1 × 10 20 cm −3 to 20 atom%, preferably 3 ×
The concentration is preferably 10 20 cm -3 to 5 atom%.
【0023】即ち非感光性を有せしめるにはC,O, N
を添加すればよいが、多すぎるとその後の熱処理でも
結晶化しにくくなり、ひいてはキャリア移動度が5cm2
/Vsec 以上、好ましくは10〜100cm2/Vsecを得るこ
とができないからである。That is, in order to have non-photosensitivity, C, O, N
Should be added, but if it is too large, it will be difficult to crystallize even in the subsequent heat treatment, and as a result, the carrier mobility will be 5 cm 2
/ Vsec or more, preferably 10 to 100 cm 2 / Vsec cannot be obtained.
【0024】かくして、アモルファス状態の珪素膜を1
000〜10000Å(1μm )、例えば3000Åの
厚さに作製の後、500〜750℃の結晶成長を起こさ
ない程度の中温の温度にて12〜70時間非酸化物雰囲
気にて加熱処理した。例えば窒素または水素雰囲気にて
600℃の温度で保持した。また、上記の加熱方法以外
にエキシマレーザーを用いて瞬間的に半導体表面を溶融
しすることにより加熱アニールと同等、あるいは同等以
上の効果を得ることができる。この場合、エキシマレー
ザーを100〜300mJ/cm2 の強さで10〜100sh
oto 照射することで結晶化を行なうことができる。Thus, the amorphous silicon film 1
After being manufactured to a thickness of 000 to 10,000 Å (1 μm), for example, 3,000 Å, it was heat-treated in a non-oxide atmosphere for 12 to 70 hours at a medium temperature of 500 to 750 ° C. which does not cause crystal growth. For example, it was maintained at a temperature of 600 ° C. in a nitrogen or hydrogen atmosphere. Further, by using an excimer laser other than the above heating method to instantaneously melt the semiconductor surface, it is possible to obtain the same effect as the heat annealing, or the same or more effects. In this case, an excimer laser with an intensity of 100 to 300 mJ / cm 2 is used for 10 to 100 sh.
Crystallization can be performed by irradiation with oto.
【0025】この半導体膜の下側の基板表面は、アモル
ファス構造の酸化珪素膜が形成されているため、この熱
処理で特定の核が存在せず、全体が均一に加熱アニ−ル
される。即ち、成膜時はアモルファス構造を有し、また
水素は単に混入しているのみである。Since a silicon oxide film having an amorphous structure is formed on the surface of the substrate below the semiconductor film, no specific nuclei are present in this heat treatment and the whole is uniformly annealed. That is, it has an amorphous structure at the time of film formation, and hydrogen is simply mixed therein.
【0026】このアニ−ルにより、半導体膜はアモルフ
ァス構造から秩序性の高い状態に移り、その一部は結晶
状態を呈する。特にシリコンの成膜時に比較的秩序性の
高い領域は特に結晶化をして結晶状態となろうとする。
しかし、これらの領域間に存在する珪素により互いの結
合がなされるため、珪素同志は互いにひっぱりあう。結
晶としてもレ−ザラマン分光により測定すると、単結晶
の珪素(111)結晶方位のピ−ク522 cm -1より低
周波側にシフトした格子歪を有した(111)結晶ピ−
クが観察される。その見掛け上の粒径は、半値巾から計
算すると、50〜500Åとマイクロクリスタルのよう
になっているが、実際はこの結晶性の高い領域は多数あ
ってクラスタ構造を有し、その各クラスタ間は互いに珪
素同志で結合(アンカリング)がされたセミアモルファ
ス構造の被膜を形成させることができた。By this annealing, the semiconductor film shifts from the amorphous structure to the highly ordered state, and a part thereof exhibits the crystalline state. In particular, a region having a relatively high degree of order during the film formation of silicon is particularly crystallized and tends to be in a crystalline state.
However, since silicon existing between these regions forms a bond with each other, the silicon members pull each other. As a crystal, when measured by laser Raman spectroscopy, a (111) crystal peak having a lattice strain shifted to a low frequency side from a peak 522 cm -1 of a silicon (111) crystal orientation of a single crystal.
Ku is observed. The apparent grain size is 50 to 500 Å, which is similar to that of microcrystals, calculated from the half-width. However, in reality, there are many regions with high crystallinity and they have a cluster structure. It was possible to form a film having a semi-amorphous structure in which silicon was bonded to each other (anchoring).
【0027】例えばSIMS(二次イオン質量分析)法
により深さ方向の分布測定を行った時、添加物(不純
物)として最低領域(表面または表面より離れた位置
(内部))において酸素が3. 4×1020cm -3 、窒素
4×1017cm -3 を得た。また水素は4×1020cm -3
であり、珪素4×1022cm -3 として比較すると1原子
%であった。For example, when distribution measurement in the depth direction is performed by SIMS (secondary ion mass spectrometry), oxygen is 3. in the lowest region (surface or a position apart from the surface (inside)) as an additive (impurity). 4 × 10 20 cm −3 and nitrogen 4 × 10 17 cm −3 were obtained. Also, hydrogen is 4 × 10 20 cm -3
When compared with silicon 4 × 10 22 cm −3 , it was 1 atom%.
【0028】この結晶化は酸素濃度が例えば1. 5×1
020cm -3 においては1000Åの膜厚で600℃(4
8時間)の熱処理で可能である。これを5×1020cm
-3 にすると膜厚を0. 3〜0. 5μmと厚くすれば6
00℃でのアニ−ルによる結晶化が可能であったが、
0. 1μmの厚さでは650℃での熱処理が結晶化のた
めには必要であった。即ちより膜厚を厚くする、より酸
素等の不純物濃度を減少させるほど、結晶化がしやすか
った。This crystallization has an oxygen concentration of, for example, 1.5 × 1.
At 0 20 cm -3 , 600 ℃ (4
It is possible to perform heat treatment for 8 hours. This is 5 × 10 20 cm
If it is set to -3 , the film thickness becomes 0.3 to 0.5 μm and it becomes 6
Crystallization by annealing at 00 ° C was possible,
A heat treatment at 650 ° C. was necessary for crystallization at a thickness of 0.1 μm. That is, the thicker the film thickness and the lower the concentration of impurities such as oxygen, the easier the crystallization was.
【0029】結果として、この被膜は実質的にグレイン
バウンダリ(GBという)がないといってもよい状態を
呈する。キャリアは各クラスタ間をアンカリングされた
個所を通じ互いに容易に移動し得るため、いわゆるGB
の明確に存在する多結晶珪素よりも高いキャリア移動度
となる。即ちホ−ル移動度(μh)=10〜50cm2/Vs
ec、電子移動度(μe)=15〜100cm2/Vsecが得ら
れる。As a result, this coating exhibits a state in which it may be said that it is substantially free of grain boundaries (referred to as GB). Carriers can easily move from one cluster to another through anchored points, so
The carrier mobility is higher than that of polycrystalline silicon that clearly exists. That is, hole mobility (μh) = 10 to 50 cm 2 / Vs
ec, electron mobility (μe) = 15 to 100 cm 2 / Vsec is obtained.
【0030】またフォトセンシビリティは、TFTとし
てのVg(ゲイト電圧)−ID (ドレイン電流)特性を得
ながらガラス側より2000ルックスの光を照射してI
D がオン状態の領域で10%以下しか動かない条件(ド
リフトしない条件)またはサブスレッシュホ−ルド電圧
の領域にてID が2桁以下の増加(ドリフト)しかない
条件(オフ電流が充分小さい条件)として測定した。す
ると酸素濃度が8×1019cm -3 等の少ない濃度である
とドリフトがあるが、1×1020cm -3 以上好ましくは
3×1020cm -3 以上とするとほとんどドリフトがPT
FTでもNTFTでもみられなかった。Further photosensitizer capability is, I is irradiated with light of 2000 lux from the glass side while obtaining Vg (gate voltage) -I D (drain current) characteristic of a TFT
The condition that D does not move more than 10% in the on-state region (no drift condition) or the condition that I D increases (drift) by less than 2 digits in the sub-threshold voltage region (the off current is sufficiently small). The condition) was measured. Then, if the oxygen concentration is a low concentration such as 8 × 10 19 cm −3 , there is a drift, but if the oxygen concentration is 1 × 10 20 cm −3 or more, preferably 3 × 10 20 cm −3 or more, the drift is almost PT.
Neither was found in FT or NTFT.
【0031】他方、上記の如く中温でのアニ−ルではな
く、900〜1200℃の高温アニ−ルにより被膜を多
結晶化すると、核からの固相成長により被膜中の酸素等
の不純物の偏析がおきて、GBには酸素、炭素、窒素等
の不純物が多くなり、結晶中の移動度は大きいが、GB
でのバリア(障壁)を作ってそこでのキャリアの移動を
阻害してしまう。そして結果としては5cm2/Vsec以下の
移動度しか得られないのが実情であった。On the other hand, when the film is polycrystallized by a high temperature anneal of 900 to 1200 ° C. instead of the anneal at a medium temperature as described above, segregation of impurities such as oxygen in the film by solid phase growth from nuclei. As a result, GB has a large amount of impurities such as oxygen, carbon, and nitrogen, and the mobility in the crystal is large.
Creates a barrier in the and prevents the movement of carriers there. And, as a result, the reality is that only mobility of 5 cm 2 / Vsec or less can be obtained.
【0032】即ち、本発明の実施例ではかくの如く、感
光性がなくかつ結晶性を有するセミアモルファスまたは
セミクリスタル構造を有するシリコン半導体を用いてい
る。That is, in the embodiment of the present invention, as described above, a silicon semiconductor having a semi-amorphous or semi-crystalline structure having no photosensitivity and having crystallinity is used.
【0033】図1(A) においては、この珪素膜を第
1のフォトマスクにてフォトエッチングを施し、PT
FT用の領域(21)を図面の右側に、NTFT用の領
域(11)を左側に作製した。In FIG. 1A, this silicon film is photoetched using a first photomask, and PT
A region (21) for FT was formed on the right side of the drawing, and a region (11) for NTFT was formed on the left side.
【0034】またこの上に酸化珪素膜(38)をゲイト
絶縁膜として厚さは500 〜2000Å例えば100
0Åに形成した。これはブロッキング層としての酸化珪
素膜の作製と同一条件とした。この成膜中に弗素を少量
添加してもよい。Further, a silicon oxide film (38) is used as a gate insulating film and the thickness is 500 to 2000Å, for example, 100.
Formed to 0Å. This was performed under the same conditions as the production of the silicon oxide film as the blocking layer. A small amount of fluorine may be added during this film formation.
【0035】この酸化珪素と下地の半導体膜との界面特
性を向上し、界面凖位を除くため、紫外光を同時に加
え、オゾン酸化を行うとよかった。即ち、ブロッキング
層(38)を形成したと同じ条件のスパッタ法と光CVD
法との併用方法とすると、界面凖位を減少させることが
できた。In order to improve the interface characteristics between the silicon oxide and the underlying semiconductor film and remove the interface level, it is preferable to add ultraviolet light at the same time to perform ozone oxidation. That is, the sputtering method and the photo-CVD under the same conditions as the formation of the blocking layer (38).
When combined with the method, the interfacial height could be reduced.
【0036】さらにこの後、この上側にアルミニウム膜
を0.3μmの厚さに形成した。これを第2のフォトマ
スクにてパタ−ニングした。そしてPTFT用のゲイ
ト電極(4), NTFT用のゲイト電極(4' )を形成
した。例えばチャネル長は10μmとした。After that, an aluminum film having a thickness of 0.3 μm was formed on the upper side. This was patterned with a second photomask. Then, a gate electrode (4) for PTFT and a gate electrode (4 ') for NTFT were formed. For example, the channel length is 10 μm.
【0037】図1(C)において、フォトレジスト(3
1' )をフォトマスクを用いて形成し、PTFT用の
ソ−ス(5), ドレイン(6)に対し、ゲート電極
(4)をマスクとしてホウ素を1×1015cm -2 のド−
ズ量をイオン注入法により添加した。In FIG. 1C, the photoresist (3
1 ') is formed using a photomask, and boron (1 × 10 15 cm -2 ) is formed on the source (5) and drain (6) for the PTFT by using the gate electrode (4) as a mask.
The amount of impurities was added by the ion implantation method.
【0038】次に図1(D)の如く、フォトレジスト
(31)をフォトマスクを用いて形成した。そしてN
TFT用のソ−ス(5' )、ドレイン(6' )を形成す
るためにゲート電極(4' )をマスクとしてリンを1×
1015cm -2 の量、イオン注入法により添加した。Next, as shown in FIG. 1D, a photoresist (31) was formed using a photomask. And N
The gate electrode (4 ′) is used as a mask to form phosphorus (1 ×) for forming a source (5 ′) and a drain (6 ′) for the TFT.
An amount of 10 15 cm -2 was added by the ion implantation method.
【0039】これらはゲイト絶縁膜(3)を通じて行っ
た。しかし図1(B)において、ゲイト電極(4),
(4' )をマスクとしてシリコン膜上の酸化珪素を除去
し、その後、ホウ素、リンを直接珪素膜中にイオン注入
してもよい。These are performed through the gate insulating film (3). However, in FIG. 1B, the gate electrode (4),
The silicon oxide on the silicon film may be removed using (4 ′) as a mask, and then boron and phosphorus may be directly ion-implanted into the silicon film.
【0040】次に、これらフォトレジスト(31)を除
去した後、650℃にて10〜50時間再び加熱アニ−
ルを行った。そしてPTFTのソ−ス(5),ドレイン
(6), NTFTのソ−ス(5' )、ドレイン(6')
を不純物を活性化してp+、n+ として作製した。Next, after removing these photoresists (31), heating and annealing is performed again at 650 ° C. for 10 to 50 hours.
I went to Le. The source (5) and drain (6) of PTFT, the source (5 ') and drain (6') of NTFT
Were activated as impurities to prepare p + and n + .
【0041】またゲイト電極(4), (4' )下にはチ
ャネル形成領域(7), (7' )がセミアモルファス半
導体として形成されている。Channel forming regions (7) and (7 ') are formed as semi-amorphous semiconductors under the gate electrodes (4) and (4').
【0042】かくすると、セルフアライン方式でありな
がらも、すべての工程において700℃以上に温度を加
えることがなくC/TFTを作ることができる。そのた
め、基板材料として、石英等の高価な基板を用いなくて
もよく、本発明の大画素の液晶表示装置にきわめて適し
ているプロセスである。In this way, the C / TFT can be manufactured without applying a temperature of 700 ° C. or higher in all steps even though the self-alignment method is used. Therefore, it is not necessary to use an expensive substrate such as quartz as the substrate material, and the process is extremely suitable for the large-pixel liquid crystal display device of the present invention.
【0043】熱アニ−ルは第1図(A), (D)で2回
行った。しかし図1(A)のアニ−ルは求める特性によ
り省略し、双方を図1(D)の熱アニ−ルにより兼ねさ
せて製造時間の短縮を図ってもよい。Thermal annealing was performed twice in FIGS. 1 (A) and 1 (D). However, the anneal of FIG. 1 (A) may be omitted depending on the desired characteristics, and both may be served by the thermal anneal of FIG. 1 (D) to reduce the manufacturing time.
【0044】図1(E)において、ゲート電極(4)、
(4’)を陽極酸化をもちいて、その周囲に酸化アルミ
ニューム(40)を作成した。酸化アルミニウムの厚み
は0.2〜1μm例えば0.5μmとして、本実施例で
は作成した。In FIG. 1E, the gate electrode (4),
(4 ') was anodized to form an aluminum oxide (40) around it. The thickness of aluminum oxide is 0.2 to 1 μm, for example, 0.5 μm, and the aluminum oxide is formed in this embodiment.
【0045】図1(F)において、層間絶縁物(8)と
して前記したスパッタ法により酸化珪素膜を形成した。
この酸化珪素膜の形成はLPCVD 法、光CVD 法を用いても
よく、膜厚は例えば0. 2〜1. 0μmとして形成し
た。その後、図1(F)に示す如く、フォトマスクを
用いて電極用の窓(32)を形成した。その際、RIE
(異方性エッチング)方法を用い、ゲート電極(4)、
(4’)のセルファライン性を利用して、コンタクトホ
ール(32)の位置をチャネル近傍にまで極力接近させ
たことに、本発明の特徴を有する。In FIG. 1F, a silicon oxide film was formed as the interlayer insulator (8) by the above-mentioned sputtering method.
The silicon oxide film may be formed by the LPCVD method or the photo-CVD method, and the film thickness is, for example, 0.2 to 1.0 μm. After that, as shown in FIG. 1F, a window (32) for an electrode was formed using a photomask. At that time, RIE
Using the (anisotropic etching) method, the gate electrode (4),
The feature of the present invention is that the contact hole (32) is located as close as possible to the vicinity of the channel by utilizing the self-alignment property of (4 ′).
【0046】さらにこれら全体はアルミニウム(35)
を0.5〜1μmの厚さにスパッタ法により形成し、こ
のアルミニウム膜を利用してリ−ド(9), (9' )を
形成した。その後、ポリイミド等の有機樹脂(34)を
形成した。Further, these are entirely aluminum (35)
Was formed by sputtering to a thickness of 0.5 to 1 .mu.m, and leads (9) and (9 ') were formed using this aluminum film. Then, an organic resin (34) such as polyimide was formed.
【0047】さらにコンタクト(29), (29' )と
なる部分をフォトマスクを用いて、層間絶縁物
(8)、アルミ(35)、有機樹脂(34)を除去し、
コンタクト用の窓を得た。さらに画素電極となる透明導
電膜であるITO膜(33)を形成し、図1(G)の形
状を得た。Further, the interlayer insulator (8), aluminum (35), and organic resin (34) were removed using a photomask on the portions to be the contacts (29) and (29 ').
Got a window for the contact. Further, an ITO film (33) which is a transparent conductive film to be a pixel electrode was formed to obtain the shape shown in FIG.
【0048】かかるTFTの特性を下記表1として略記
する。移動度(μ) 、スレッシュホ−ルド電圧、ドレ
イン耐圧(VBDV)、フォトセンシティビティ(PS)
は以下の通りであった。The characteristics of such a TFT are abbreviated as Table 1 below. Mobility (μ), threshold voltage, drain breakdown voltage (V BDV ), photosensitivity (PS)
Was as follows:
【0049】[0049]
【表1】 [Table 1]
【0050】上記表1に示す特性は、チャネル長10μ
m、チャネル巾30μmの場合を示す。かかる半導体を
用いることにより、一般に不可能とされていたTFTに
大きな移動度を得ることができ、加えて感光性がなく、
かつドレイン耐圧を大きなレベルで得た。そのため、初
めて図2、図3に示した液晶表示装置用のNTFTまた
はC/TFTを構成させることができた。The characteristics shown in Table 1 above have a channel length of 10 μm.
m and a channel width of 30 μm. By using such a semiconductor, it is possible to obtain a large mobility in the TFT, which is generally considered impossible, and in addition, there is no photosensitivity,
Moreover, the drain breakdown voltage was obtained at a large level. Therefore, the NTFT or C / TFT for the liquid crystal display device shown in FIGS. 2 and 3 could be constructed for the first time.
【0051】この実施例は液晶表示装置例であり、また
このC/TFTの出力を画素に連結させるためさらに図
1(G)において、ポリイミド等の有機樹脂(34)を
形成し、さらにフォトマスクにより再度の窓あけを行
い、2つのTFTの出力端を液晶装置の一方の透明電極
に連結するため、スパッタ法によりITO(インジュ−
ム・スズ酸化膜)を形成した。それをさらにフォトマス
クによりエッチングして、透明電極(33)を構成させ
た。このITOは室温〜150℃で成膜し、それを20
0〜300℃の酸素または大気中のアニ−ルにより成就
した。This embodiment is an example of a liquid crystal display device, and in order to connect the output of this C / TFT to a pixel, an organic resin (34) such as polyimide is further formed in FIG. To open the window again and connect the output ends of the two TFTs to one transparent electrode of the liquid crystal device.
A tin oxide film) was formed. It was further etched with a photomask to form a transparent electrode (33). This ITO film is formed at room temperature to 150 ° C.
Fulfilled by oxygen at 0-300 ° C or anneal in air.
【0052】かくの如くにしてPTFT(21)とNT
FT(11)と透明導電膜の電極(33)とを同一ガラ
ス基板(1)上に作製した。In this way, the PTFT (21) and NT
The FT (11) and the transparent conductive film electrode (33) were formed on the same glass substrate (1).
【0053】〔実施例2〕図4に図3に対応した実施例
を示す。X軸方向にVDD(18)、VSS(19)、
VDD' (18')、VSS(19' )を有するX軸方向の
配線(以下X線ともいう)を形成した。なおY軸方向は
VGG(22)、VGG' (23)とY軸方向の配線(以下
Y線ともいう)を形成した。[Embodiment 2] FIG. 4 shows an embodiment corresponding to FIG. V DD (18), V SS (19) in the X-axis direction,
Wirings in the X-axis direction (hereinafter also referred to as X-rays) having V DD '(18') and V SS (19 ') were formed. In the Y-axis direction, V GG (22) and V GG ′ (23) and wiring in the Y-axis direction (hereinafter also referred to as Y line) were formed.
【0054】本実施例においては、実施例1においてそ
の作製工程を説明したC/TFTを用いた。本実施例に
おいては、PTFT(21)をX線VDD(18)とY線
VGG(22)との交差部に設け、VDD(18)とVGG'
(23)との交差部にも他の画素用のPTFT(21'
)が同様に設けられている。またNTFT(11)は
VSS(19)とVGG(22)との交差部に設けられてい
る。VSS(19)とVGG' (23)との交差部の下側に
は他の画素用のNTFT(11' )が設けられている。
C/TFTを用いたマトリックス構成を有せしめた。そ
れらPTFTはソ−ス(5)がコンタクト(32)を介
してX線VDD(18)に連結され、ゲイト(4)は多層
形成がなされたY線VGG(22)に連結されている。ド
レイン(6)はコンタクト(29)を介して透明導電膜
の電極(33)に連結している。In this example, the C / TFT whose manufacturing process was described in Example 1 was used. In this embodiment, the PTFT (21) is provided at the intersection of the X-ray V DD (18) and the Y-line V GG (22), and V DD (18) and V GG '
At the intersection with (23), the PTFT (21 'for another pixel is also provided.
) Is similarly provided. The NTFT (11) is provided at the intersection of V SS (19) and V GG (22). An NTFT (11 ') for another pixel is provided below the intersection of V SS (19) and V GG ' (23).
It has a matrix structure using C / TFT. In these PTFTs, the source (5) is connected to the X-ray V DD (18) through the contact (32), and the gate (4) is connected to the Y-line V GG (22) having a multilayer structure. . The drain (6) is connected to the electrode (33) of the transparent conductive film via the contact (29).
【0055】他方、NTFTはソ−ス(5' )がコンタ
クト(32' )を介してX線VSS(19)に連結され、
ゲイト(4' )はY線VGG(22)に、ドレイン(6'
)はコンタクト(29' )を介して透明導電膜(3
3)に連結している。かくして2本のX線(18),
(19)に挟まれた間(内側)に画素である透明導電膜
(33)とC/TFT(21), (11)とにより1つ
のピクセルを構成せしめた。かかる構造を左右、上下に
繰り返すことにより、2×2のマトリックスの1つの例
またはそれを拡大した640×480 、1280×9
60といった大画面の液晶表示装置を作ることが可能と
なった。On the other hand, in the NTFT, the source (5 ') is connected to the X-ray V SS (19) via the contact (32'),
Gate (4 ') is on the Y line V GG (22) and drain (6')
) Is a transparent conductive film (3) via a contact (29 ').
It is linked to 3). Thus two X-rays (18),
One pixel was constituted by the transparent conductive film (33) and the C / TFTs (21) and (11) while being sandwiched between (19) (inside). One example of a 2 × 2 matrix or an enlarged version of 640 × 480, 1280 × 9 is obtained by repeating such a structure horizontally and vertically.
It became possible to make a large-screen LCD such as 60.
【0056】ここでの特長は、1つの画素に2つのTF
Tが相補構成をして設けられていること、また電極(3
3)は液晶電位VLCを構成するが、それは、PTFTが
オンでありNTFTがオフか、またはPTFTがオフで
ありNTFTがオンか、のいずれのレベルに固定される
ことである。The feature here is that two TFs are provided for one pixel.
T is provided in a complementary configuration, and the electrodes (3
3) constitutes the liquid crystal potential V LC , which is fixed at either level of PTFT on and NTFT off, or PTFT off and NTFT on.
【0057】そしてこのガラス基板側よりたとえ光が照
射されても、C/TFTは光に対し非感光性であるた
め、反射型のみならず透光型の液晶表示装置であっても
遮蔽手段を設けることなしに動作をさせることが可能で
あった。Even if light is radiated from the glass substrate side, the C / TFT is non-photosensitive to light, so that not only the reflective type but also the transmissive type liquid crystal display device has a shielding means. It was possible to operate without providing.
【0058】図4で明らかなように、制御要素のVssが
新たに増えても、液晶装置における開口率(全面積(3
5)に対し実際に表示する液晶表示有効面積(33)の
割合)に関しては、従来の図1の1つのみの導電型をも
つTFTを各画素に連結した場合とまったく変わらず、
不利にならない。As is apparent from FIG. 4, even if Vss of the control element is newly increased, the aperture ratio (total area (3
Regarding 5), the liquid crystal display effective area (33) actually displayed is not different from the conventional case where a TFT having only one conductivity type is connected to each pixel in FIG.
Not at a disadvantage.
【0059】図4において、それら透明導電膜上に配向
膜、配向処理を施し、さらにこの基板と他方の液晶の電
極(図3の(13)に対応)を有する基板との間に一定
の間隔をあけ、公知の方法により互いに配設をした。そ
してその間に液晶を注入して液晶表示装置として完成さ
せた。In FIG. 4, an alignment film and an alignment treatment are applied to the transparent conductive films, and a constant gap is provided between this substrate and the other liquid crystal electrode (corresponding to (13) in FIG. 3). , And they were arranged by a known method. Then, liquid crystal was injected in the meantime to complete a liquid crystal display device.
【0060】液晶材料にTN液晶を用いるならば、その
間隔を約10μm程度とし、透明導電膜双方に配向膜を
ラビング処理して形成させる必要がある。また液晶材料
にFLC(強誘電性)液晶を用いる場合は、動作電圧を
±20Vとし、また、セルの間隔を1. 5〜3. 5μm
例えば2. 3μmとし、図4には示されていないが、液
晶を挟んで図4に示されている基板の対極に存在してい
る反対電極上にのみ配向膜を設けラビング処理を施せば
よい。If TN liquid crystal is used as the liquid crystal material, it is necessary to form the alignment film on both of the transparent conductive films by rubbing treatment with a gap of about 10 μm. When FLC (ferroelectric) liquid crystal is used as the liquid crystal material, the operating voltage is set to ± 20 V, and the cell interval is 1.5 to 3.5 μm.
For example, the thickness is 2.3 μm, and although not shown in FIG. 4, an alignment film may be provided only on the opposite electrode existing on the counter electrode of the substrate shown in FIG. .
【0061】分散型液晶またはポリマ−液晶を用いる場
合には、配向膜は不用であり、スイッチング速度を大と
するため、動作電圧は±10〜±15Vとし、セル間隔
は1〜10μmと薄くした。特に分散型液晶またはポリ
マ−液晶を用いる場合には、偏光板も不用のため、反射
型としても、また透過型としても光量を大きくすること
ができる。その液晶はスレッシュホ−ルドがないため、
本発明のC/TFTに示す如く、明確なスレッシュホ−
ルド電圧が規定されるC/TFT型とすることにより大
きなコントラストとクロスト−ク(隣の画素との悪干
渉)を除くことができた。When the dispersion type liquid crystal or polymer liquid crystal is used, the alignment film is unnecessary, and the operating voltage is ± 10 ± 15 V and the cell interval is thinned to 1-10 μm in order to increase the switching speed. . In particular, when a dispersion type liquid crystal or a polymer type liquid crystal is used, since a polarizing plate is not necessary, it is possible to increase the amount of light both as a reflection type and a transmission type. Since the liquid crystal has no threshold hold,
As shown in the C / TFT of the present invention, a clear threshold
By adopting the C / TFT type in which the threshold voltage is regulated, a large contrast and crosstalk (bad interference with the adjacent pixel) can be eliminated.
【0062】本実施例は、C/TFTにおいてVDD(1
8)側にPTFT(21)を、Vss(19)側にNTF
T(11)を形成した。するとその出力はVDDまたはV
ssを作るため明確なレベルを決定できる。しかしV
GG(22)に対しては、VLCはインバ−タ(逆相)とな
る。また図3において、PTFTとNTFTの位置関係
を対象に入れ換えた構成にしてもよい。In this embodiment, V DD (1
PTFT (21) on the 8) side and NTF on the Vss (19) side
T (11) was formed. Then its output is V DD or V
You can determine a definite level to make ss. But V
For GG (22), V LC becomes an inverter (reverse phase). Further, in FIG. 3, the positional relationship between the PTFT and the NTFT may be replaced with a target.
【0063】〔実施例3〕この実施例は、図2に示した
各ピクセルに、NTFTのみを各画素等に連結して設け
た1Tr/cell 方式のものである。するとVLCのレベル
は、フロ−ティングとなりバラツキがあるが、本発明に
示すTFTが非感光性であるため、実使用の際のTFT
に光が照射されることを防ぐ遮光手段を設ける必要が
なく、従来より簡単にアクティブ型液晶表示装置を作る
ことができた。その他は実施例1、3と同様である。[Embodiment 3] In this embodiment, each pixel shown in FIG. 2 is of a 1Tr / cell type in which only NTFT is connected to each pixel or the like. Then, the level of V LC varies due to floating, but since the TFT shown in the present invention is non-photosensitive, it cannot be used in actual use.
It was not necessary to provide a light-shielding means for preventing the light from being emitted to the active liquid crystal display device, which was easier than in the past. Others are the same as in the first and third embodiments.
【0064】[0064]
【発明の効果】本発明は、ゲート電極材料にアルミニウ
ムを用いることで、アルミニウムの陽極酸化法による酸
化アルミニウムをその表面に設けて、その上に立体交差
を有する3次元的な配線を設けることを特徴としてい
る。また、該ゲート電極および電極周囲の酸化アルミニ
ウムによって、ソース・ドレインのコンタクトホールを
設けて給電点をチャネルに近づけることで、装置の周波
数特性の低下、ON抵抗の増加を防ぐことができた。INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, by using aluminum as a gate electrode material, aluminum oxide by anodizing method of aluminum is provided on the surface, and three-dimensional wiring having a three-dimensional intersection is provided thereon. It has a feature. Further, by providing the source / drain contact holes with the gate electrode and the aluminum oxide around the electrodes to bring the feeding point closer to the channel, it was possible to prevent the frequency characteristics of the device from decreasing and the ON resistance to increase.
【0065】また、本発明はNTFT、PTFTに対し
非感光性とすることにより、特にチャネル形成領域に酸
素等の不純物を添加して非感光性のセミアモルファス半
導体とすることにより遮光手段が不用となった。さらに
かかるTFT、特にC/TFTとしてマトリックス化さ
れた各画素に連結することにより、以下表2に示す効果
を得ることができた。The present invention makes the non-photosensitive semi-amorphous semiconductor by adding impurities such as oxygen to the channel formation region by making it non-photosensitive with respect to the NTFT and PTFT, thereby making the light shielding means unnecessary. became. Further, the effects shown in Table 2 below were able to be obtained by connecting to such each pixel, which was matrixed as a TFT, particularly C / TFT.
【0066】[0066]
【表2】 [Table 2]
【0067】本発明は非感光性のTFTを作り、その応
用として液晶表示装置に用いた例を示した。しかしその
他の半導体装置、例えばイメ−ジセンサ、モノリシック
型集積回路における負荷または三次元素子として用いる
ことも可能である。The present invention shows an example in which a non-photosensitive TFT is manufactured and used for a liquid crystal display device as its application. However, it can also be used as a load or a three-dimensional element in other semiconductor devices, for example, an image sensor, a monolithic integrated circuit.
【0068】本発明においてかかるC/TFTに対し、
半導体として非感光性のセミアモルファスまたはセミク
リスタル構造のシリコンを主成分とする材料を用いた。
しかし同じ目的のために可能であるならば他の結晶構造
の半導体を用いてもよい。またセルフアライン型のC/
TFTによることにより高速処理を行った。しかしイオ
ン注入法を用いずに非セルフアライン方式によりTFT
を作ってもよいことはいうまでもない。For the C / TFT according to the present invention,
As the semiconductor, a non-photosensitive material having a semi-amorphous or semi-crystalline structure as a main component was used.
However, other crystalline semiconductors may be used if possible for the same purpose. Self-aligned C /
High-speed processing was performed by using a TFT. However, the TFT is not self-aligned without using the ion implantation method.
Needless to say, you can make
【第1図】本発明のPチャネル型およびNチャネル型の
TFTの作製方法を示す。FIG. 1 shows a method for manufacturing a P-channel type TFT and an N-channel type TFT of the present invention.
【第2図】1Tr/cell方式のアクティブ型TFTを用い
た液晶表示装置を示す。FIG. 2 shows a liquid crystal display device using 1Tr / cell active TFTs.
【第3図】本発明の相補型TFTを用いた2Tr/cell方
式アクティブ型液晶装置の回路図を示す。FIG. 3 is a circuit diagram of a 2Tr / cell type active liquid crystal device using a complementary TFT of the present invention.
【第4図】第3図に対応した液晶表示装置の一方の基板
の平面図を示す。FIG. 4 is a plan view of one substrate of the liquid crystal display device corresponding to FIG.
(1)・・・・ガラス基板
(2), (2' ) ・・半導体薄膜
(3)・・・・ゲイト絶縁膜
(4), (4' ) ・・ゲイト電極
(5), (5' ) ・・ソ−ス
(6), (6' ) ・・ドレイン
(7), (7' ) ・・チャネル形成領域
(10) ・・・・液晶電位(V LC)
(11) ・・・・Nチャネル型薄膜トランジスタ(N
TFT)
(21) ・・・・Pチャネル型薄膜トランジスタ(P
TFT)
(12) ・・・・液晶
(40) ・・・酸化アルミニウム(1) ・ ・ ・ ・ Glass substrate (2), (2 ') ・ ・ Semiconductor thin film (3) ・ ・ ・ ・ Gate insulating film (4), (4') ・ ・ Gate electrode (5), (5 ') ) ・ Source (6), (6 ') ・ ・ Drain (7), (7') ・ ・ Channel formation region (10) ・ ・ ・ ・ Liquid crystal potential (V LC ) (11) ・ ・ ・ ・N-channel thin film transistor (N
(TFT) (21) ... P-channel thin film transistor (P
TFT) (12) ··· Liquid crystal (40) ··· Aluminum oxide
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成4年7月9日[Submission date] July 9, 1992
【手続補正2】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】全図[Correction target item name] All drawings
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図1】 [Figure 1]
【図2】 [Fig. 2]
【図3】 [Figure 3]
【図4】 [Figure 4]
───────────────────────────────────────────────────── 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 9056−4M H01L 29/78 311 R ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location 9056-4M H01L 29/78 311 R
Claims (4)
ト型電界効果半導体装置であって、ゲート電極にアルミ
ニウムを用い、かつゲート電極の周囲の少なくとも一部
がアルミニウムの酸化物でおおわれており、またチャネ
ル形成領域を構成する半導体は絶縁物に挟まれ、酸素、
炭素または窒素が1×1020cm -3 以上、20原子%以
下を含有するシリコン半導体を主成分とするとともに、
結晶性を有することを特徴とする絶縁ゲイト型電界効果
半導体装置。1. An insulating gate type field effect semiconductor device having a thin film structure provided on a substrate, wherein aluminum is used for a gate electrode and at least a part of the periphery of the gate electrode is covered with an oxide of aluminum. The semiconductor forming the channel formation region is sandwiched between insulators, oxygen,
The main component is a silicon semiconductor containing carbon or nitrogen of 1 × 10 20 cm −3 or more and 20 atomic% or less,
An insulating gate type field effect semiconductor device characterized by having crystallinity.
を構成した膜上にゲイト電極を有し、かつチャネル形成
領域により互いに離間してN型またはP型の一導電型を
有する一対の領域を有せしめてNチャネル型、Pチャネ
ル型または相補型の薄膜絶縁ゲイト型電界効果半導体装
置を設けたことを特徴とする絶縁ゲイト型電界効果半導
体装置。2. The pair of insulating films according to claim 1, wherein the insulating film has a gate electrode on a film forming a gate insulating film, and has one conductivity type of N type or P type separated from each other by a channel formation region. An insulated gate field effect semiconductor device comprising an N channel type, P channel type or complementary type thin film insulating gate type field effect semiconductor device having a region.
は窒素が1×1020cm-3 以上、20原子%以下の量添
加されたアモルファス構造を有する水素が添加されたシ
リコン半導体を主成分とする被膜をスパッタ法、プラズ
マ気相反応方法または気相反応方法を用いて形成する工
程と、前記被膜を500〜750℃の範囲の温度で熱処
理をすることにより結晶性を有する構造に変成せしめる
工程と、ゲート電極の周囲の少なくとも一部を陽極酸化
法によって酸化する工程と、前記ゲートおよびゲート周
囲の絶縁膜をセルファーラインとしてソース・ドレイン
とのコンタクトホールを作成する工程とを有することを
特徴とする絶縁ゲイト型電界効果半導体装置の作製方
法。3. A hydrogen-added silicon semiconductor as a main component having an amorphous structure in which oxygen, carbon or nitrogen is added in an amount of 1 × 10 20 cm −3 or more and 20 atomic% or less on a substrate having an insulating surface. Forming a coating film using a sputtering method, a plasma vapor phase reaction method, or a vapor phase reaction method, and subjecting the coating film to a heat treatment at a temperature in the range of 500 to 750 ° C. to transform it into a crystalline structure. A step of oxidizing at least a part of the periphery of the gate electrode by an anodic oxidation method, and a step of forming a contact hole with a source / drain by using the gate and the insulating film around the gate as a cell line. A method for manufacturing a characteristic insulating gate type field effect semiconductor device.
は窒素が1×1020cm-3 以上、20原子%以下の量添
加されたアモルファス構造を有する水素が添加されたシ
リコン半導体を主成分とする被膜をスパッタ法、プラズ
マ気相反応方法または気相反応方法を用いて形成する工
程と、前記被膜をエキシマレーザー光で熱処理をするこ
とにより結晶性を有する構造に変成せしめる工程と、ゲ
ート電極の周囲の少なくとも一部を陽極酸化法によって
酸化する工程と、前記ゲートおよびゲート周囲の絶縁膜
をセルファーラインとしてソース・ドレインとのコンタ
クトホールを作成する工程とを有することを特徴とする
絶縁ゲイト型電界効果半導体装置の作製方法。4. A hydrogen-added silicon semiconductor as a main component, which has an amorphous structure in which oxygen, carbon or nitrogen is added in an amount of 1 × 10 20 cm −3 or more and 20 atomic% or less on a substrate having an insulating surface. Forming a coating film using a sputtering method, a plasma vapor phase reaction method, or a vapor phase reaction method, a step of transforming the coating film into a crystalline structure by heat treatment with an excimer laser beam, and a gate electrode An insulating gate, comprising: a step of oxidizing at least a part of a periphery of the gate by an anodic oxidation method; and a step of forming a contact hole with a source / drain by using the gate and the insulating film around the gate as a cell line. Method of manufacturing a field effect semiconductor device of the semiconductor type.
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- 1991-02-04 JP JP3548491A patent/JP2739149B2/en not_active Expired - Fee Related
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