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JPS61159626A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

Info

Publication number
JPS61159626A
JPS61159626A JP60000549A JP54985A JPS61159626A JP S61159626 A JPS61159626 A JP S61159626A JP 60000549 A JP60000549 A JP 60000549A JP 54985 A JP54985 A JP 54985A JP S61159626 A JPS61159626 A JP S61159626A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor
added
type semiconductor
current
thickness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP60000549A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
Akira Mase
晃 間瀬
Toshimitsu Konuma
利光 小沼
Minoru Miyazaki
稔 宮崎
Mitsunori Sakama
坂間 光範
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP60000549A priority Critical patent/JPS61159626A/en
Publication of JPS61159626A publication Critical patent/JPS61159626A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Digital Computer Display Output (AREA)

Abstract

PURPOSE:To permit the flow of large current in a non-linear element consisting of a non-single crystalline semiconductor added with hydrogen or halogen element by selecting suitably the thickness and additive of the semiconductor. CONSTITUTION:The 1st electrode 22 consisting of chromium is formed on a glass substrate 20 and thereafter a composite diode 2 consisting of the non-single crystalline semiconductor which consists of an N-type semiconductor, I-type semiconductor 13 and N-type semiconductor 14 and is added with hydrogen or halogen element is formed thereon. The I-type semiconductor 13 has 0.1-0.5mu thickness and consists essentially of silicon added with carbon, oxygen or nitrogen. The 2nd electrode 21 consisting of chromium is further formed on the diode 2.

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の利用分野」 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固体表示装置
、イメージセンサまたは液晶プリンタに応用する非線型
特性を有する半導体装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Application of the Invention The present invention relates to solid-state display devices, image sensors, etc., which solidify display parts of microcomputers, word processors, televisions, etc. by providing a display element, preferably a liquid crystal display panel. Alternatively, the present invention relates to a semiconductor device having nonlinear characteristics that is applied to a liquid crystal printer.

「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、アモルファスシリコンをすべての画素
と1;1に連結して用いるNIN接合構造(■型半導体
中には不純物としてのホウ素がまったく添加されていな
い)の非線型素子が知られている。このNINまたはN
N−N接合特性については、V、D、Mackenzi
e等(PhilosophicalMagazine、
 8.1982 46  Na4377〜389)によ
り空間電荷制御電流としての基礎物性の検討がなされて
いる。しかしこの論文には、この1層に対し炭素、酸素
または窒素を積極的に添加することの有効性の記載がな
いばかりか、1層に対しホウ素を積層的に添加した(I
)層(実質的に真性の1層)の検討はまった(ない。加
えて1層の厚さも0.65μまたは0.7〜2μときわ
めて厚く、本発明の応用である固体表示装置用としては
まったく不十分であり、何等最適化もなされていない。
``Prior Art'' For solid-state display panels, a system in which each picture element is controlled independently is effective for large-area displays. A panel using such active elements uses a non-linear NIN junction structure (no boron is added as an impurity in the ■-type semiconductor), which uses amorphous silicon connected 1:1 to all pixels. element is known. This NIN or N
Regarding N-N junction characteristics, V, D, Mackenzi
e, etc. (Philosophical Magazine,
8.1982 46 Na4377-389) investigated the basic physical properties as a space charge control current. However, this paper not only does not mention the effectiveness of actively adding carbon, oxygen, or nitrogen to this single layer, but also adds boron to the single layer in layers (I
) layer (substantially one intrinsic layer) (no. In addition, the thickness of one layer is extremely thick at 0.65 μm or 0.7 to 2 μm, and it is not suitable for solid-state display devices, which is an application of the present invention. It is completely inadequate and has not been optimized in any way.

このNIN接合を用いんとしても、DC(直流)特性に
おいて電圧−電流特性で原点対称性を有していても、周
波数の応答特性においてまったく検討がなされていない
のが現実であった。
Even if this NIN junction is used, even if it has origin symmetry in voltage-current characteristics in DC (direct current) characteristics, the reality is that no consideration has been made in terms of frequency response characteristics.

「発明が解決しようとする問題点」 このため、液晶ディスプレイにこの非線型素子を用いん
とすると、液晶自体が交流駆動であるため、周波数特性
が問題となる。そして公知のアモルファスシリコンのみ
よりなるNIN接合(1層の厚さは0.6〜2μ)とし
た時、周波数特性は1KHzでも追随できなかった。
"Problems to be Solved by the Invention" Therefore, if this nonlinear element is used in a liquid crystal display, the frequency characteristics will become a problem because the liquid crystal itself is driven by alternating current. When using a known NIN junction made only of amorphous silicon (the thickness of one layer is 0.6 to 2 μm), the frequency characteristics could not be followed even at 1 KHz.

このことは、ディスプレイのアクティブ素子として少な
くとも40KHz以上の周波数特性を必要とする時、致
命的な事実であることが判明した。
This has been found to be a fatal fact when the active element of a display requires a frequency characteristic of at least 40 KHz.

「問題を解決するための手段」 本発明はかかる問題を解決するため、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
において、そのI型半導体の厚さを可能な範囲で薄クシ
、■型半導体での直列抵抗を下げんとしたものである。
"Means for Solving the Problem" In order to solve the problem, the present invention provides a nonlinear element made of a non-single crystal semiconductor doped with hydrogen or a halogen element, in which the thickness of the I-type semiconductor is reduced as much as possible. This is an attempt to reduce the series resistance in a comb-type semiconductor.

その結果、0.1〜0.5μの範囲のV−I特性におい
て、電圧が5vに印加した時、大電流を流し得ることが
判明した。しかしその周波数特性を40KH2以上にの
ばすこと、繰り返しの印加電圧によりNI接合界面の劣
化を防ぐこと、さらに印加電圧がOvにおいての電流(
オフ電流)をより下げるためには、■型半導体(水素化
珪素のみであり、炭素、窒素または酸素を積極的に添加
していない)ではまったく不十分でありこの1層中に炭
素、酸素または窒素を添加した5i(N)  −9ix
C1−x  (0<X<1)(10,1〜0.5  /
J)  −5t(N)構造のNIN接合を有せしめるこ
とが有効であることが実験的に判明した。本発明はかか
る事実に基づ(ものである。
As a result, it was found that a large current could flow when a voltage of 5V was applied in the V-I characteristic in the range of 0.1 to 0.5μ. However, it is necessary to extend the frequency characteristics to 40 KH2 or more, to prevent deterioration of the NI junction interface due to repeated applied voltages, and to further improve the current (
In order to further lower the off-state current, a ■-type semiconductor (silicon hydride only, with no active addition of carbon, nitrogen or oxygen) is completely insufficient, and carbon, oxygen or 5i(N)-9ix with added nitrogen
C1-x (0<X<1) (10,1~0.5/
J) It has been experimentally found that it is effective to have a NIN junction with a -5t(N) structure. The present invention is based on this fact.

加えて、1層中に無添加で発生するN−化を相殺する程
度にホウ素を添加したcos+pensated I型
理ち(I)型とすることにより、オフ電流をホウ素が無
添加のいわゆる1層に比べて1/1000またはそれ以
下にまで小さくしたものである。そして炭素を添加した
5i(N)  −5ixC+−x(0<X<1)((1
)0.1〜0.5μ))−5i(N)構造のN(I)N
接合を有せしめたことを主としている。
In addition, by creating a cos+pensated I type (I) type in which boron is added to an extent that cancels out the N- conversion that would occur without addition of boron in one layer, the off-state current can be reduced to a so-called single layer without boron addition. The size is 1/1000 or less compared to the original size. And 5i(N) −5ixC+−x(0<X<1)((1
)0.1~0.5μ))-5i(N) structure N(I)N
The main purpose is to have a bond.

「作用」 かかる構造とすると、オフ電流をOvにて最小にし、か
つV−1特性において原点対称の形状を有せしめること
及びその周波数特性が40KH2以上でも応答できるこ
とが可能となり、交流駆動用素子例えば液晶素子用素子
としてきわめて有効であることが判明した。もちろん、
1層の形成に際し、第1のN型半導体、第2の■型半導
体及び第3のN型半導体をそれぞれ連結した異なった反
応炉にて反応させ形成させるいわゆるマルチチャンバ方
式とすると、この1層中へのN型半導体層からのリンの
混入が相対的に少なくなる。そのため1層の形成の際、
相殺用にて添加するホウ素の量をさらに175〜1/3
0と少なくすることが可能であり、またNl界面での接
合特性もより急峻にすることが可能となった。
"Function" With such a structure, it is possible to minimize the off-state current at Ov, to have a shape symmetrical to the origin in the V-1 characteristic, and to be able to respond even when the frequency characteristic is 40KH2 or more, and for AC drive elements such as It has been found that it is extremely effective as an element for liquid crystal devices. of course,
When forming one layer, if a so-called multi-chamber method is used in which the first N-type semiconductor, the second ■-type semiconductor, and the third N-type semiconductor are reacted in different connected reaction furnaces, this one layer The amount of phosphorus mixed into the N-type semiconductor layer is relatively reduced. Therefore, when forming one layer,
The amount of boron added for offset is further increased by 175 to 1/3.
It is possible to reduce the bonding characteristic to 0, and it is also possible to make the bonding characteristics at the Nl interface steeper.

さらに、公知のMIN(金属−絶縁膜−金属構造)では
、その特性の決定に重要な金属−絶縁体界面がプロセス
によりきわめて微妙にバラツキやすくなってしまうが、
本発明のNINまたはN(1)N構造ではかかる異なる
材料よりなる微妙な界面を用いず、半導体−半導体接合
方式であるため、界面での寄生容量が少なく、周波数特
性をより高周波にまで延ばすことができる。
Furthermore, in the known MIN (metal-insulating film-metal structure), the metal-insulator interface, which is important for determining its characteristics, tends to vary slightly depending on the process.
The NIN or N(1)N structure of the present invention does not use such a delicate interface between different materials, but uses a semiconductor-semiconductor junction method, so the parasitic capacitance at the interface is small and the frequency characteristics can be extended to higher frequencies. I can do it.

以下に実施例に従って本発明を説明する。The present invention will be explained below according to examples.

「実施例1」 この第1図を以下に略記する。"Example 1" This FIG. 1 will be abbreviated below.

第1図(A)は実際の素子構造の縦断面図を示している
FIG. 1(A) shows a longitudinal cross-sectional view of an actual device structure.

第1図(A)において、透光性絶縁基板としてコーニン
グ7059ガラス(20)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リード、電極及び遮
光用の導電膜であるクロムまたはモリ゛プデンを100
0〜4500人の厚さに同様に積層形成した。
In FIG. 1(A), Corning 7059 glass (20) was used as the light-transmitting insulating substrate. A conductive film of 100% chromium or molybdenum for leads, electrodes and light shielding is applied to this upper surface by sputtering or electron beam evaporation.
Lamination was similarly performed to a thickness of 0 to 4,500 people.

この後、これらの全面にプラズマ気相反応法によりNI
NまたはN(1)N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13
.56MHzの高周波グロー放電を行うことにより、2
00〜250℃に保持された基板上の被形成面上に水素
またはハロゲン元素が添加された非単結晶半導体を作る
。その電気伝導度は、10−’〜10”(Qci+)−
’を有し、300〜3000人例えば1500人の厚さ
とした0次に10− ’〜10− ’ torrまで十
分真空引きをした。さらに、シラン(SilllHz*
−x例えばm=1のSiH*)を導入して■型半導体を
形成した。この時、同時に炭素をCzHi、Czh、C
Ft。
After this, NI is applied to the entire surface by plasma vapor phase reaction method.
A composite diode made of a non-single crystal semiconductor doped with hydrogen or a halogen element having an N or N(1)N structure was formed. That is, N-type semiconductor (12) and silane (13)
.. By performing high frequency glow discharge of 56MHz, 2
A non-single-crystal semiconductor is produced by adding hydrogen or a halogen element onto a surface on which a substrate is formed and which is maintained at a temperature of 00 to 250°C. Its electrical conductivity is 10-' to 10'' (Qci+)-
', and the thickness was 300 to 3,000 people, for example, 1,500 people, and the vacuum was sufficiently evacuated to 10-' to 10-' torr. Furthermore, silane (SillHz*
-x (for example, SiH* with m=1) was introduced to form a ■-type semiconductor. At this time, carbon is simultaneously converted into CzHi, Czh, C
Ft.

HgCzhまたはメチルシラン(SiHn(CH3)4
−i n −1〜3)を混入させた。ここでは例えばn
=2の口MS(HzSi (CHs) z)を炭素の添
加剤として用いた。即ちHzSi (CH3) z/5
iHa = 1/10〜1/200例えば1/80(流
量比)とした。この混合反応性気体をプラズマ反応炉内
に導入し、プラズマ反応をさせ、■型の水素またはハロ
ゲン元素が添加された真性の導電型を有する非単結晶半
導体(13)を0.1〜0.5μの厚さ例えば0.3μ
の厚さにN型半導体(12)上に積層して形成した。さ
らに、10− ’ ” 10− ’ torrまで十分
真空引きをした。再び、同様のN型半導体(14)を3
00〜1500人例えば500人の厚さに積層してNI
N接合とした。
HgCzh or methylsilane (SiHn(CH3)4
-i n -1 to 3) were mixed. Here, for example, n
= 2 MS (HzSi (CHs) z) was used as the carbon additive. That is HzSi (CH3) z/5
iHa = 1/10 to 1/200, for example 1/80 (flow rate ratio). This mixed reactive gas is introduced into a plasma reactor to cause a plasma reaction, and a non-single crystal semiconductor (13) having an intrinsic conductivity type to which hydrogen or a halogen element is added is formed by 0.1-0. 5μ thickness e.g. 0.3μ
It was formed by laminating it on the N-type semiconductor (12) to a thickness of . Furthermore, the vacuum was sufficiently evacuated to 10-'''10-' torr. Again, the same N-type semiconductor (14) was
Laminated to a thickness of 00 to 1500 people, for example 500 people
It was made into an N-junction.

この後、この上面に、クロムを遮光用に0.1 μの厚
さに形成させた。さらに第1のフォトマスク■によりこ
のクロムをエツチングし、このクロムをマスクとしてそ
の下の半導体及び第1の電極、リード(22)をエツチ
ングし積層体を形成した。この側面は可能な範囲で垂直
にさせた。これらにコータにより紫外光をに対し感光性
の透光性有機樹脂を全面にコートした。加えて基板の下
側(裏面側)より紫外光を照射し、積層体上方の有機樹
脂以外を感光させた。そしてこの積層体上の有機樹脂を
マスクを用いることな(溶去し、キエアしてこの有機樹
脂(17)の上面と積層体の上面とを概略同一とした。
Thereafter, chromium was formed on the upper surface to a thickness of 0.1 μm for light shielding. Further, this chromium was etched using a first photomask (1), and using this chromium as a mask, the underlying semiconductor, first electrode, and lead (22) were etched to form a laminate. This side was made as vertical as possible. These were entirely coated with a light-transmitting organic resin that was sensitive to ultraviolet light using a coater. In addition, ultraviolet light was irradiated from the lower side (back side) of the substrate to expose areas other than the organic resin above the laminate. Then, the organic resin on this laminate was eluted without using a mask, and then aired to make the upper surface of this organic resin (17) substantially the same as the upper surface of the laminate.

さらにこの上に全体にCTFとしてのSnO□またはI
TOを500〜3500人の厚さに、電子ビーム蒸着法
またはスパッタ法により積層した。次に、このCTPを
液晶ディスプレイの電極またはここでの測定用のリード
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て第2の電極
を構成した。
Furthermore, on top of this, SnO□ or I as a CTF is applied to the entire surface.
TO was laminated to a thickness of 500 to 3,500 layers by electron beam evaporation or sputtering. Next, except for the area where this CTP is provided as an electrode of a liquid crystal display or a lead for measurement here, the other part is covered with a second photomask.
A second electrode was formed by removing the second electrode by photoetching.

かくして、第1図(A)の構造、即ちガラス基板(20
)上のクロム電極よりなる第1の電極(22)、 N(
12) I (13) N (14)半導体積層体より
なるNIN接合型複合ダイオード(2)、クロムよりな
る第2の電極(21)を得ることができた。このNIN
 ’&複合ダイオードの記号を第1図(B)に示す。
Thus, the structure of FIG. 1(A), that is, the glass substrate (20
), the first electrode (22) consisting of a chromium electrode on N(
12) An NIN junction type composite diode (2) made of an I (13) N (14) semiconductor stack and a second electrode (21) made of chromium were successfully obtained. This NIN
'& The symbol for the composite diode is shown in FIG. 1(B).

第2図は従来例および本発明の電圧−電流特性(V−1
特性)を示す。
Figure 2 shows the voltage-current characteristics (V-1
characteristics).

横軸に電圧を、縦軸に電流をログスケールで示す0図面
は400 、p X 30μ(即ちSと表示する)にお
いて得られたものである。
The diagram in which the horizontal axis shows voltage and the vertical axis shows current on a log scale was obtained at 400°, p x 30 μ (ie, denoted as S).

第2図曲線(15)は従来より公知のN、I、N構造(
1層中にホウ素の添加をしない水素が添加された珪素の
みよりなる真性半導体)を有する半導体(2)で得られ
た特性である。この場合はNINのすべての半導体が水
素を含む珪素の非単結晶半導体である。この場合、1層
の厚さを1μと厚(してもオフ電流は7 Xl0−?A
/S Lか得られなかった。
The curve (15) in Figure 2 shows the conventionally known N, I, N structure (
These are the characteristics obtained with the semiconductor (2) having a semiconductor (intrinsic semiconductor made only of silicon to which hydrogen is added and no boron is added in one layer). In this case, all the semiconductors of NIN are non-single crystal semiconductors of silicon containing hydrogen. In this case, the thickness of one layer is 1μ (even if the off-state current is 7Xl0-?A
/SL could not be obtained.

このためこのNINは本発明の主たる応用である液晶表
示ディスプレイにおいて、この素子を通じて電流を加え
ても、逆にホールド時間中にもれ電流となって放電をし
てしまい、まったく実用的ではなかった。
For this reason, even if current is applied to this NIN through this element in a liquid crystal display, which is the main application of the present invention, it becomes a leakage current and discharges during the hold time, making it completely impractical. .

本発明においては、1層中に被膜形成の際炭素を同時に
添加した。即ち、実施例1における1層形成の際、D耶
/5iH4=1/80とした。
In the present invention, carbon was simultaneously added to one layer during film formation. That is, when forming one layer in Example 1, D/5iH4 was set to 1/80.

この1層を5ixCt−x (0<X<1)とした場合
のV−I特性を第2図曲線(16)に示す、すると、オ
フ電流ハI Xl0−” A/Sト曲!(15)(7)
約1/100 ニすルコトが可能となった。
The V-I characteristic when this one layer is set to 5ixCt-x (0<X<1) is shown in curve (16) in Figure 2.Then, the off-state current is )(7)
Approximately 1/100 Nisurukoto is now possible.

第3図はこのNIN構造を有する複合ダイオードの周波
数特性を調べたものである。
FIG. 3 shows an investigation of the frequency characteristics of a composite diode having this NIN structure.

図面において、直流の時のインピーダンスをZ(0)と
し、それにより交流の時の周波数Zを規格化している。
In the drawings, the impedance at the time of direct current is set as Z(0), and the frequency Z at the time of alternating current is standardized thereby.

このデータはバイヤス電圧−4V、交流電圧0.01V
とした時の周波数−インピーダンス特性である。
This data is bias voltage -4V, AC voltage 0.01V
This is the frequency-impedance characteristic when

従来より公知の水素が添加された珪素のみよりなるNI
N構造では曲線(15’)とIKHzにて低下が始まり
、10KHzでは初期の40χにまで下がってしまって
いる。
Conventionally known NI made only of silicon to which hydrogen is added
In the N structure, the decrease begins at IKHz as shown in curve (15'), and at 10KHz it has dropped to the initial value of 40χ.

他方、本発明の如く、1層に炭素を添加する場合、この
グラフはDMS/SiH*−1/100とした。曲線(
16’)を得た。即ち100KHzでも初期値の80χ
を維持していることがわかる。即ち、アクティブ素子と
しての条件である周波数応答40KHz以上、オン電流
>10−’A/S(電圧±5V)を満たし得ることが判
明した。
On the other hand, when carbon is added to one layer as in the present invention, this graph is set to DMS/SiH*-1/100. curve(
16') was obtained. In other words, even at 100KHz, the initial value of 80χ
It can be seen that it is maintained. That is, it has been found that the requirements for an active element, such as a frequency response of 40 KHz or more and an on-current of >10-'A/S (voltage ±5 V), can be satisfied.

実施例2 この実施例においては、実施例1と類似であるが、1層
(厚さ0.3μ)中に、被膜形成と同時にB!H,を相
殺する程度に添加した(1)型半導体としたものである
。この実施例ではBJh/5iHa = 7PPM(流
量比)、DMS/SiH*害6の条件とした。かくして
N(I)N構造を有し、特ニ(1)層は5ixC+−x
 (0<X4)であって、かつ自然発生する水素、リン
の混入を補正する程度のホウ素の添加をした。すると、
V−■特性において、第2図曲線(17)を得た。即ち
オン電流を5〜l0XIO−’^/S (5V印加の場
合)かつオフ電流を7 Xl0−”A/Sにまで下げる
ことが可能となった。この0MS/5iHn −175
0と増やすと、オフ電流を10− ’ ”A/Sにまで
下げることができる。しがし1/10またはそれ以上と
すると、オン電流も10− ”A/S以下となってしま
い、液晶の充電に十分な電流を有さなくなってしまった
Example 2 This example is similar to Example 1, but B! This is a type (1) semiconductor doped with H, to the extent that it cancels it out. In this example, the conditions were BJh/5iHa = 7 PPM (flow rate ratio) and DMS/SiH*Harm 6. Thus, it has an N(I)N structure, and the special Ni(1) layer is 5ixC+-x
(0<X4), and an amount of boron was added to compensate for the contamination of naturally occurring hydrogen and phosphorus. Then,
In the V-■ characteristic, curve (17) in Figure 2 was obtained. In other words, it has become possible to reduce the on-current to 5 to 10XIO-'^/S (when 5V is applied) and the off-current to 7X10-"A/S. This 0MS/5iHn-175
If it is increased to 0, the off-state current can be lowered to 10-'A/S.However, if it is increased to 1/10 or more, the on-current will also be less than 10-'A/S, and the LCD It no longer has enough current to charge the battery.

第3図において、かかるホウ素及び炭素が添加されたN
(1)N構造の素子の周波数特性を曲線(17’)に示
す。
In FIG. 3, such boron and carbon added N
(1) The frequency characteristics of the N-structure element are shown in curve (17').

この曲線より判断すると、100KH2においてすら初
期値の97χを維持し、IMH2においても85χを維
持しており、きわめて申し分のない特性に初めてできた
ことが判明した。
Judging from this curve, the initial value of 97χ was maintained even at 100 KH2, and 85χ was maintained even at IMH2, indicating that extremely satisfactory characteristics had been achieved for the first time.

このN(I)N構造はオン電流も10− ’A/Sであ
り、オフ電流も10− ” A/S以下であり、他のア
クティブ素子としての条件をも同時に満たしていること
が判明した。
It was found that this N(I)N structure has an on-current of 10-' A/S and an off-current of less than 10-' A/S, satisfying the requirements for other active devices. .

このホウ素及び炭素を添加したN(1)N構造において
、1層の厚さを0.5μ以上とすると、オフ電流を10
− ” A/S以下にできるが、オン電流が下がってき
て10−’A/S以下となってしまう、また厚さが0.
1μ以下であると、大面積における厚さのバラツキが大
きくなり、大面積内のマトリックスでの特性の不均一性
が目立ってしまった。このため、このアクティブ素子を
θ〜±5vにて駆動せんとする時、(1)層の厚さは0
.1〜0.5μが好ましいものであることが判明した。
In this N(1)N structure doped with boron and carbon, if the thickness of one layer is 0.5μ or more, the off-state current is 10
-'' A/S or less can be achieved, but the on-current decreases to less than 10-'A/S, and the thickness is 0.
If it is less than 1 μm, the variation in thickness over a large area becomes large, and the non-uniformity of characteristics in the matrix within a large area becomes noticeable. Therefore, when trying to drive this active element at θ~±5v, (1) the layer thickness is 0
.. It has been found that 1-0.5μ is preferred.

「効果」 本発明は以上に示す如く、原点に対し対称型のV−I特
性を有するとともに、40KH2以上での高い周波数ま
での応答を保証する複合ダイオードを構成せしめるため
、1層内に炭素を添加したものである。同時に自然発生
するN型を相殺させるホウ素を添加したものである。
"Effects" As described above, the present invention has carbon in one layer in order to construct a composite diode that has V-I characteristics symmetrical with respect to the origin and guarantees response up to high frequencies of 40 KH2 or higher. It was added. At the same time, boron is added to offset naturally occurring N-type.

複合ダイオードの構造特性はN(1)N接合ではなく 
、P(1)P接合特性を用い得る。
The structural characteristics of a composite diode are not an N(1)N junction.
, P(1)P junction properties may be used.

しかしステブラ・ロンスキ効果を考慮すると、N(1)
N接合がより好ましいと推定される。また半導体は水素
が添加された珪素でなく、弗素の如きハロゲン元素が添
加された珪素であっても、また5ixGet−x(0≦
x〈1)であってもよい。
However, if we consider the Stebla-Lonski effect, N(1)
It is estimated that N-junction is more preferable. Furthermore, even if the semiconductor is not silicon to which hydrogen is added but silicon to which a halogen element such as fluorine is added, 5ixGet-x (0≦
It may be x<1).

本発明は従来より公知の旧り構造と類似の特性を得つつ
も、その界面に容量(キャパシタンス)成分が少ないた
め、高い周波数まで駆動させることができる。このため
、大型のディスプレイ(400X 1920)に対し、
特に好都合である。本発明で得られる特性は電流最小値
がOvであるため、交流駆動方式に対し有効である。そ
して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。
Although the present invention has characteristics similar to those of the conventionally known old structure, since there is less capacitance component at the interface, it can be driven to a high frequency. For this reason, for a large display (400X 1920),
This is especially convenient. Since the characteristic obtained by the present invention has a minimum current value of Ov, it is effective for AC drive systems. Furthermore, since the threshold value can be controlled by the process conditions during stacking of semiconductor layers using a vapor phase reaction method, it has the characteristic that gradation can be easily controlled.

本発明において、1層内に炭素を添加した。しかし炭素
ではなく、DNSの代わりにNgOを加えて酸素を添加
してもまたNH3を加えて窒素を添加してもよい。そし
て5i−3iOz−x(0<X<2) −st、st 
−SiJ<−x (0<X<4) −3tの構造を有せ
しめ、カッコの活性層に補償用ホウ素を添加して(1)
層とすることは有効である。
In the present invention, carbon was added within one layer. However, instead of carbon, NgO may be added instead of DNS to add oxygen, or NH3 may be added to add nitrogen. and 5i-3iOz-x (0<X<2) -st, st
-SiJ<-x (0<X<4) -3t structure and adding compensating boron to the active layer in parentheses (1)
Layering is effective.

しかしこれら酸素、窒素は絶縁物化しやすいため、その
添加量の制御がより微妙であり、製造のしやすさでは炭
素に比べて困難さを有している。
However, since these oxygen and nitrogen easily become insulators, the amount of addition thereof must be controlled more delicately, and it is more difficult to manufacture them than carbon.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の複合ダイオードの縦断面図(A)。 等価回路(B)を示す。 第2図及び第3図は従来より公知のアモルスアスシリコ
ンのみを用いたNIN接合、本発明のI型半導体に炭素
を添加したNIN接合、及び本発明の炭素と補償用のホ
ウ素が添加されたN(I)N接合の電圧−電流特性及び
インピーダンス−周波数特性を示す。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view (A) of the composite diode of the present invention. An equivalent circuit (B) is shown. Figures 2 and 3 show a conventionally known NIN junction using only amorphous silicon, an NIN junction in which carbon is added to the I-type semiconductor of the present invention, and a NIN junction in which carbon and compensation boron are added to the I-type semiconductor of the present invention. The voltage-current characteristics and impedance-frequency characteristics of the N(I)N junction are shown.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、一導電型を有する第1の非単結晶半導体と、該半導
体上の真性またはホウ素の添加により実質的に真性の第
2の非単結晶半導体と、該半導体上の前記第1の非単結
晶半導体と同一導電型を有する第3の半導体とを積層し
て設けた半導体を有する非線型素子において、第2の半
導体は0.1〜0.5μの厚さを有するとともに、炭素
、酸素または窒素が添加された珪素を主成分とすること
を特徴とする半導体装置。 2、特許請求の範囲第1項において、第2の半導体はア
モルファス構造を有するとともに、ホウ素が珪素に対し
1〜20PPM添加されたことを特徴とする半導体装置
[Claims] 1. A first non-single crystal semiconductor having one conductivity type, a second non-single crystal semiconductor that is intrinsic on the semiconductor or substantially intrinsic due to the addition of boron, and In the non-linear element having a semiconductor provided by stacking the first non-single crystal semiconductor and a third semiconductor having the same conductivity type, the second semiconductor has a thickness of 0.1 to 0.5 μ. Additionally, a semiconductor device characterized in that its main component is silicon to which carbon, oxygen, or nitrogen is added. 2. A semiconductor device according to claim 1, wherein the second semiconductor has an amorphous structure, and 1 to 20 ppm of boron is added to silicon.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56120176A (en) * 1980-02-28 1981-09-21 Toshiba Corp Semiconductor luminous element of 3-5 group compound and its preparing method
JPS57102076A (en) * 1980-12-17 1982-06-24 Seiko Epson Corp Switching element

Patent Citations (2)

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