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JPS6188578A - 非線形素子 - Google Patents

非線形素子

Info

Publication number
JPS6188578A
JPS6188578A JP59210738A JP21073884A JPS6188578A JP S6188578 A JPS6188578 A JP S6188578A JP 59210738 A JP59210738 A JP 59210738A JP 21073884 A JP21073884 A JP 21073884A JP S6188578 A JPS6188578 A JP S6188578A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
amorphous silicon
resistance
type
low
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
JP59210738A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Saito
毅 斉藤
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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 NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP59210738A priority Critical patent/JPS6188578A/ja
Priority to US06/785,552 priority patent/US4741601A/en
Publication of JPS6188578A publication Critical patent/JPS6188578A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/1365—Active matrix addressed cells in which the switching element is a two-electrode device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body

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  • Optics & Photonics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Thin Film Transistor (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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は非晶質シリコン−絶縁膜−非晶質シリコン構造
の非線形素子に関するものである。
〔従来技術〕
バリスタのように電圧−電流特性が非直線的な変化を示
す非線形素子は、従来過電圧抑制や雑音吸収回路などに
使われてきたが、最近になって大表示容量の液晶ディス
プレイを実現するための諧子としても注目されるように
なってきた。このための非線形素子として金属−絶縁膜
−金属（Ｍｒ”ｘｔ）構造のものが既に知られている（
インターナショナル・エレクトロン・デバイス・ミーテ
ィングテクニカルダイジェスト、Ｔｅｃｈ、　Ｄｉｇ、
　ｏｆ　ＩＥＤ？＋４ｐｐ　７０７〜７１０１９８０年
）。
このＭＩＭ素子は例えば第２図に示すような正逆対称的
な電圧−電流特性を示踵第３図の等価回路に示すように
信号線３１データ線３２を介して液晶セル３３と直列に
つながれる。さて非線形２子３４の閾値電圧Ｖｔｈよシ
大きな電圧■。。を信号線、データ線間に印加すると液
晶セルにはほぼＶ−ｖｔｈの電圧が加わ夛オンする。ま
たＶｔｈより／」・さな電圧■　　を印加すると”　ｏ
ｆｆは全てＮ■■Ｍ素子ｆｆ に加わり、液晶セルに電圧は加わらずオンしない。
このように外部がら印加する電圧の比Ｖ。ｎ／Ｖｏｆｆ
に対し、液晶セルに実効的に印加されるｉａ圧の比はは
るかに大きくなカオンオフ比が大きく改岱される。この
結果従来液晶のマルティグレックヌ駆勃においては、信
号線数６０本程度が限界であったが、非線形素子を用い
ることで信号線数が数百本程度まで可能となり、大表示
容量の液晶ディスプレイが実現できる。
このような非線形素子を実現するＭＩ　Ｍ素子は第４図
に示すような構造である。Ｔａ２０５帰４２でコートさ
れたガラス基板４１上にＴａ膜を形成し、ホトリソグラ
フィーでパターニングして下部金属電極４３を形成する
。つぎに下部電極４３を陽極酸化してＴ　ａ　２０　ｓ
絶縁膜４４を形成し、その後上部金属電極４５を形成し
ＭＩＭ素子とする。Ｔａ２０５絶縁膜４４の膜厚は約５
００〜１ｏｏｏ　ｉである。この絶縁膜中のトラップを
介して電子がトンネル現象により伝２．５シ第２図に示
したような非線形特性が現われる。
〔発明が解決しようとする問題点〕 このように電子のトンネル現象を利用するためＴａ２０
５絶縁膜４４は１０００　Ｘ以下と極めて薄くすること
が必要である。しかしこのような薄い陽極蔽化膜は余シ
徴密でなくピンホール等の欠陥が入りやすい。欠陥が生
じたＭＩＭ素子は非線形特性を示さずしたがってそのＭ
ＩＭ素子と直列に接続された液晶セルは欠陥画素となる
。欠陥画素が１係程度発生したとすると、例えば画素数
１０万個の液晶ディスプレイでは欠陥画素が１０００個
も生じ、とても実用にはならない。ピンホール等の欠陥
をなくすためにＴａ２０５絶縁膜４４の膜厚を厚くする
ことが考えられるが、そうするとＭＩＭ素子の閾値電圧
”ｔｈが大きくなりすぎて液晶セルの駆動に高電圧を要
するとか、ＭＩＭ素子の電圧−電流特性の傾斜が小さく
な””Ｏｎと■。ｆｆとにおけるＭＩＭ素子の実効抵抗
の比が十分大きくとれずその結果液晶セルに加わるオン
オフ電圧比が大きくとれないなどの欠点があった。
本発明はこのような欠点を有するＭ工ｈｘ＝子に代る新
規な非線形素子を提供し、非線形素子における欠陥発生
を大きく減じようとするものである。
〔問題点を解決するだめの手段〕
本発明は非晶質シリコン層と、絶縁物層と非晶質シリコ
ン層との３層（Ａ造とした非線形素子である。絶縁物層
には窒化シリコン又は二酸化シソコンなどを用いる。こ
のような３層溝造は例えばプラズマＣＶＤ法などを用い
て同一工程で連続して形成す６゜このため３層全体を厚
く一度に形成できるので、絶？、＋物層を薄くしてもピ
ンホール等の欠陥の発生゛の割合は著しく減少する。ま
た非晶質シリコンは不純物をドーピングしてｉ型の高抵
抗のものからｎ　型の低抵抗のものまで任意に制御でき
る。したがって非晶質シリコン層に低抵抗のものを用い
て素子の電気的特性として従来のＭＩＭ素子と全く同様
のものが得られる。
〔実施例〕
第１図に本発明による非線形素子の宿直を示す。
ガラス基板１０の上に形成された下部ｄｊ極１１上ンて
、プラズマＣＶＤ法により非晶質シリコン層１２、窒化
シリコン又は二だｐ化シリコン絶縁層１３、非晶質シリ
コン；ゴ１４と頑次偵ハ“・）する。最後に上部電極１
５を形成して非線形素子を完成する。ここで非晶質ンリ
コン層１２および１ｑに２げる抵抗率分布（て二：Ｉｍ
りの（４造がある。
−）−の著）造は非晶質シリコントり烙、全体を、不純
物として燐をド−ピングし、低抵抗のｎ＋型としたもの
である。層型非晶質シリコン層の厚さが１μｍ以上あれ
ばピンホール等の欠陥は数域する。絶縁層１３の厚さは
、要求される非線形素子特性により異なるう；、１００
　Ｘ以上５００え以下であれば液晶堅動用として要求さ
れる特性をぽとんど満足することができる。得られる非
線形素子特性の一例を第２図に示す。
第二の構造は、低抵抗の層型非晶質シリコン層と絶縁層
１３との間に高抵抗のｌ型非晶質シリコン層をはさんだ
ものである。このようにするとｎ＋型非晶質シリコン層
を形成する際の不純物としての燐が絶縁層１３に混入す
ることが防げられるので、非線形特性が第一の（が造の
ものより、さらに鋭く改谷される。高抵抗ｉ型非晶質シ
リコン層の厚さは１００Ｘ以下で充分である。絶縁；１
１３の厚さｉ−１：第一の・１．Ｉ造の場合と同様であ
る。
第一、ｒ２二の講義とも低抵抗ｎ　型非晶質シリコン層
の厚さを増すにしたがって欠陥発生率は減少する７′Ｊ
−１非晶質シリコンの堆潰速度を考）Ｊすると、全体の
厚さとしては数μｍ以内が実用的である。
素子サイズ１０μ川×１０μｍ全体の厚さ５μｍの上記
非線形素子を５００　Ｘ　５００個ガラス基板１０上に
形成したところ、欠陥発生率はほぼ０．００１　％と減
少した。
〔発明の効果〕
以上のように非線形素子として、非晶質シリコン−絶縁
物−非晶質シリコンという３層構造を用いることで、薄
い絶縁物を用いても、素子全体を厚くすることができ、
ピンホール等の欠陥発生を大幅に減少させることができ
る効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の非線形素子の構造を示す断固図、第２
図は非線形素子の電圧電流特性図、第３図は液晶セルと
非線形素子との等価回路図、第４図は従来例のＭＩＭ素
子の構造を示す斜視図である。 １２　、１４・・・非晶質シリコン、１３・・・絶縁膜
、３３０．・液晶セル、３４・・・非線形素子、４３・
・・下部金属電極、４４・・・Ｔ　ａ　２０　ｓ絶縁膜
、４５・・・上部金属電極。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）低抵抗ｎ＾＋型非晶質シリコン層と、絶縁物層と
    、低抵抗ｎ＾＋型非晶質シリコン層とを順次積層したこ
    とを特徴とする非線形素子。
  2. （２）低抵抗ｎ＾＋型非晶質シリコン層と、高抵抗ｉ型
    非晶質シリコン層と、絶縁物層と、高抵抗ｉ型非晶質シ
    リコン層と、低抵抗ｎ＾＋型非晶質シリコン層とを順次
    積層したことを特徴とする非線形素子。
JP59210738A 1984-10-08 1984-10-08 非線形素子 Pending JPS6188578A (ja)

Priority Applications (2)

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JP59210738A JPS6188578A (ja) 1984-10-08 1984-10-08 非線形素子
US06/785,552 US4741601A (en) 1984-10-08 1985-10-08 Non-linear device for driving liquid crystal display

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JP (1) JPS6188578A (ja)

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