JPH01117068A - 薄膜半導体素子 - Google Patents
薄膜半導体素子Info
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- JPH01117068A JPH01117068A JP27384987A JP27384987A JPH01117068A JP H01117068 A JPH01117068 A JP H01117068A JP 27384987 A JP27384987 A JP 27384987A JP 27384987 A JP27384987 A JP 27384987A JP H01117068 A JPH01117068 A JP H01117068A
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- Japan
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Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は、薄膜半導体素子に関し、アクティブマトリッ
クス型液晶表示装置等の駆動、スイ・ソチングに用いら
れる薄膜半導体素子に係わる。
クス型液晶表示装置等の駆動、スイ・ソチングに用いら
れる薄膜半導体素子に係わる。
(従来の技術)
従来の薄膜半導体素子、例えば逆スタガード型電極構造
のn型電界効果トランシタとしては、第2図に示す構造
のものが知られている。即ち、図中の1は透明絶縁基板
としてのガラス基板である。このガラス基板l上には、
ゲート電極2が設けられている。このゲート電極2を含
む基板lの全面には、ゲート絶縁膜3が被覆されている
。前記ゲート電極2に対応する前記ゲート絶縁膜3上に
は、非晶質シリコン例えば水素化非晶質シリコン(以下
、a−8i;Hと称す)からなる活性層4が設けられて
いる。この活性層4上には、n型不純物ドープ水素化非
晶質シリコン(以下、n”a−5t ;Hと称す)か
らなるソース、ドレイン領域5.6が互いに電気的に分
離して設けられている。そして、前記ソース、ドレイン
領域5.6上にはAノ等からなるソース、ドレイン電極
7.8が夫々接続され、かつこれらソース、ドレイン電
極7.8は前記ゲート絶縁膜3上に延在されている。
のn型電界効果トランシタとしては、第2図に示す構造
のものが知られている。即ち、図中の1は透明絶縁基板
としてのガラス基板である。このガラス基板l上には、
ゲート電極2が設けられている。このゲート電極2を含
む基板lの全面には、ゲート絶縁膜3が被覆されている
。前記ゲート電極2に対応する前記ゲート絶縁膜3上に
は、非晶質シリコン例えば水素化非晶質シリコン(以下
、a−8i;Hと称す)からなる活性層4が設けられて
いる。この活性層4上には、n型不純物ドープ水素化非
晶質シリコン(以下、n”a−5t ;Hと称す)か
らなるソース、ドレイン領域5.6が互いに電気的に分
離して設けられている。そして、前記ソース、ドレイン
領域5.6上にはAノ等からなるソース、ドレイン電極
7.8が夫々接続され、かつこれらソース、ドレイン電
極7.8は前記ゲート絶縁膜3上に延在されている。
上述したnチャンネル薄膜トランジスタの動作を、次に
説明する。ゲート電極2に正の電圧(Va)を印加する
と、ゲート絶縁膜3とa−St;Hからなる活性層4と
の界面近傍に電子が誘起され、チャンネルが形成される
。こうした状態でソース、ドレイン電極7.8間にソー
ス、ドレイン電圧(VSD)を印加すると、電子は実線
に示す矢印のようにソース電極7よりソース領域5を通
して活性層4に注入され、その膜厚方向に走行しとチャ
ンネルに至り、更にチャンネル、ドレイン領域6を通っ
てドレイン電極8に向かい、ソース・ドレイン電流(I
SD)が流れる。一方、ゲート電極2に負の電圧(Va
)を印加するとゲート絶縁膜4とa−8i;Hからな
る活性層4との界面近傍に正孔が誘起されるが、ドレイ
ン電極8と活性層4との間のn”a−8t ;Hから
なるドレイン領域6によって正孔の注入がブロックされ
、結果的にはソース・ドレイン電流(Is o )が流
れないことになる。こうした薄膜トランジスタのvG−
■sD特性(トランスファ特性)は、第3図の特性線A
のようになる。なお、この時の条件は薄膜トランジスタ
のチャンネル長(L)を8μm、チャンネル幅(W)を
95μmとし、VSDを15Vに設定した。
説明する。ゲート電極2に正の電圧(Va)を印加する
と、ゲート絶縁膜3とa−St;Hからなる活性層4と
の界面近傍に電子が誘起され、チャンネルが形成される
。こうした状態でソース、ドレイン電極7.8間にソー
ス、ドレイン電圧(VSD)を印加すると、電子は実線
に示す矢印のようにソース電極7よりソース領域5を通
して活性層4に注入され、その膜厚方向に走行しとチャ
ンネルに至り、更にチャンネル、ドレイン領域6を通っ
てドレイン電極8に向かい、ソース・ドレイン電流(I
SD)が流れる。一方、ゲート電極2に負の電圧(Va
)を印加するとゲート絶縁膜4とa−8i;Hからな
る活性層4との界面近傍に正孔が誘起されるが、ドレイ
ン電極8と活性層4との間のn”a−8t ;Hから
なるドレイン領域6によって正孔の注入がブロックされ
、結果的にはソース・ドレイン電流(Is o )が流
れないことになる。こうした薄膜トランジスタのvG−
■sD特性(トランスファ特性)は、第3図の特性線A
のようになる。なお、この時の条件は薄膜トランジスタ
のチャンネル長(L)を8μm、チャンネル幅(W)を
95μmとし、VSDを15Vに設定した。
しかしながら、上述した従来の薄膜トランジスタにあっ
てはゲート電極2に負の電圧を印加した場合、第2図の
実線で示した経路での正孔電流はn”a−8i ;H
のソース、ドレイン領域5.6によりブロックされるが
、ゲート絶縁膜の固定電荷の影響等によりチャンネルの
外側のゲート絶縁膜3と活性層4との界面付近にも正孔
が誘起される。その結果、ドレイン領域B側の活性層端
部4aからチャンネルを経てソース領域5側の活性層端
部4bに至る正孔電流が流れる。この時のトランスファ
特性は、第3図の特性線Bに示すようになる。
てはゲート電極2に負の電圧を印加した場合、第2図の
実線で示した経路での正孔電流はn”a−8i ;H
のソース、ドレイン領域5.6によりブロックされるが
、ゲート絶縁膜の固定電荷の影響等によりチャンネルの
外側のゲート絶縁膜3と活性層4との界面付近にも正孔
が誘起される。その結果、ドレイン領域B側の活性層端
部4aからチャンネルを経てソース領域5側の活性層端
部4bに至る正孔電流が流れる。この時のトランスファ
特性は、第3図の特性線Bに示すようになる。
アクティブマトリックス型液晶デイスプレィでは、その
駆動方式にも依存するが、−船釣にva<0では動作と
してオフ状態になる場合が多く、第3図の特性線Bのよ
うにvG<gでのリーク電流の増加はデバイスの誤動作
の主要因となる。
駆動方式にも依存するが、−船釣にva<0では動作と
してオフ状態になる場合が多く、第3図の特性線Bのよ
うにvG<gでのリーク電流の増加はデバイスの誤動作
の主要因となる。
なお、非晶質シリコンからなる活性層等を用いた薄膜ト
ランジスタでは裁量のトランジスタ特性を得る観点から
ゲート絶縁膜、活性層となるa−8iHH層及びソース
、ドレイン領域となるn”a−5t HH層を真空を
破ることなく連続して成膜する必要があるため、活性層
の側面が必然的に露出することになる。このように、従
来技術での薄膜トランジスタの製造では活性層の側面が
必然的に露出するため、デバイスの誤動作の要因となる
活性層の側面を通して正孔注入によるpチャンネル動作
を阻止することができなくなる。
ランジスタでは裁量のトランジスタ特性を得る観点から
ゲート絶縁膜、活性層となるa−8iHH層及びソース
、ドレイン領域となるn”a−5t HH層を真空を
破ることなく連続して成膜する必要があるため、活性層
の側面が必然的に露出することになる。このように、従
来技術での薄膜トランジスタの製造では活性層の側面が
必然的に露出するため、デバイスの誤動作の要因となる
活性層の側面を通して正孔注入によるpチャンネル動作
を阻止することができなくなる。
(発明が解決しようとする問題点)
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされた
もので、オフ動作時でのリーク電流の発生を防止した薄
膜半導体素子を提供しようとするものである。
もので、オフ動作時でのリーク電流の発生を防止した薄
膜半導体素子を提供しようとするものである。
[発明の構成]
(問題点を解決するための手段)
本発明は、透明絶縁基板上に設けられたゲート電極と、
このゲート電極上に少なくとも設けられたゲート絶縁膜
と、前記ゲート電極に対応する前記ゲート絶縁膜上に設
けられた非晶質シリコン活性層と、この活性層上に設け
られ、互いに電気的に分離された不純物ドープ非晶質シ
リコンからなるソース、ドレイン領域と、前記活性層の
側面に少なくとも被覆された絶縁膜と、前記ソース、ド
レイン領域に夫々接続されたソース、ドレイン電極とを
具備したことを特徴とする薄膜半導体素子である。
このゲート電極上に少なくとも設けられたゲート絶縁膜
と、前記ゲート電極に対応する前記ゲート絶縁膜上に設
けられた非晶質シリコン活性層と、この活性層上に設け
られ、互いに電気的に分離された不純物ドープ非晶質シ
リコンからなるソース、ドレイン領域と、前記活性層の
側面に少なくとも被覆された絶縁膜と、前記ソース、ド
レイン領域に夫々接続されたソース、ドレイン電極とを
具備したことを特徴とする薄膜半導体素子である。
(作用)
本発明によれば、活性層の側面に絶縁膜を少なくとも被
覆することによって、オフ動作時(nチャンネルの場合
、vGくOの時)においてドレイン電極側の活性層の端
面からチャンネルを通してソース電極側の活性層の端面
に向ってリーク電流が流れるを防止できる。
覆することによって、オフ動作時(nチャンネルの場合
、vGくOの時)においてドレイン電極側の活性層の端
面からチャンネルを通してソース電極側の活性層の端面
に向ってリーク電流が流れるを防止できる。
(実施例)
以下、本発明の実施例を第1図を参照して詳細に説明す
る。
る。
図中の11は、透明絶縁基板としてのガラス基板である
。このガラス基板11上には、例えばモリブデンからな
るゲート電極12が設けられている。前記ゲート電極1
2を含む基板llの全面には、酸化ケイ素からなるゲー
ト絶縁膜13が被覆されている。
。このガラス基板11上には、例えばモリブデンからな
るゲート電極12が設けられている。前記ゲート電極1
2を含む基板llの全面には、酸化ケイ素からなるゲー
ト絶縁膜13が被覆されている。
前記ゲート電極12に対応する前記ゲート絶縁膜13上
には1.非晶質シリコン例えばa−8j;Hからなる活
性層14が設けられている。この活性層14上には、n
÷a−8l;Hからなるソース、ドレイン領域15.1
6が互いに電気的に分離して設けられている。前記ソー
ス、ドレイン領域15.16の上部周縁から該ソース、
ドレイン領域15.16の側面、前記活性層14の側面
及び該活性層14周囲のゲート絶縁膜13に亙る領域に
は、例えば酸化ケイ素からなる絶縁膜17が被覆されて
いる。前記ソース、ドレイン領域15、IBの露出部分
上には、A、l?等からなるソース、ドレイン電極18
.19が夫々接続され、かつこれらソース、ドレイン電
極7.8は前記ゲート絶縁膜3上に延在されている。
には1.非晶質シリコン例えばa−8j;Hからなる活
性層14が設けられている。この活性層14上には、n
÷a−8l;Hからなるソース、ドレイン領域15.1
6が互いに電気的に分離して設けられている。前記ソー
ス、ドレイン領域15.16の上部周縁から該ソース、
ドレイン領域15.16の側面、前記活性層14の側面
及び該活性層14周囲のゲート絶縁膜13に亙る領域に
は、例えば酸化ケイ素からなる絶縁膜17が被覆されて
いる。前記ソース、ドレイン領域15、IBの露出部分
上には、A、l?等からなるソース、ドレイン電極18
.19が夫々接続され、かつこれらソース、ドレイン電
極7.8は前記ゲート絶縁膜3上に延在されている。
このような構成のnチャンネル薄膜トランシタによれば
、ソース、ドレイン領域15.16の上部周縁から該ソ
ース、ドレイン領域15.16の側面、活性層14の側
面及び該活性層14周囲のゲート絶縁膜13に亙る領域
に酸化ケイ素からなる絶縁膜17を被覆することによっ
て、ゲート電極12への印加電圧(Va)がVa <o
のオフ動作時において、ドレイン電極19側の活性層1
4の端面からチャンネルを通してソース電極18側の活
性層14の端面に向ってリーク電流が流れるを防止でき
る。事実、本実施例におけるnチャンネルの薄膜トラン
ジスタのトランスファ特性を調べたところ、第4図に示
す特性線が得られ、voく0での正孔によるpチャンネ
ル動作(リーク電流の発生)を確実に防止できることが
わかる。従って、本発明によればトランジスタのオフ時
での誤動作の主要因となるリーク電流の発生を防止した
信頼性の高い薄膜トランジスタを得ることができる。
、ソース、ドレイン領域15.16の上部周縁から該ソ
ース、ドレイン領域15.16の側面、活性層14の側
面及び該活性層14周囲のゲート絶縁膜13に亙る領域
に酸化ケイ素からなる絶縁膜17を被覆することによっ
て、ゲート電極12への印加電圧(Va)がVa <o
のオフ動作時において、ドレイン電極19側の活性層1
4の端面からチャンネルを通してソース電極18側の活
性層14の端面に向ってリーク電流が流れるを防止でき
る。事実、本実施例におけるnチャンネルの薄膜トラン
ジスタのトランスファ特性を調べたところ、第4図に示
す特性線が得られ、voく0での正孔によるpチャンネ
ル動作(リーク電流の発生)を確実に防止できることが
わかる。従って、本発明によればトランジスタのオフ時
での誤動作の主要因となるリーク電流の発生を防止した
信頼性の高い薄膜トランジスタを得ることができる。
なお、上記実施例ではゲート電極をモリブデンにより形
成したが、クロム、アルミニウム、モリブデン・タンタ
ル合金等により形成してもよい。
成したが、クロム、アルミニウム、モリブデン・タンタ
ル合金等により形成してもよい。
上記実施例では、ソース、ドレイン領域の上部周縁から
該ソース、ドレイン領域の側面、活性層の側面及び該活
性層周囲のゲート絶縁膜に亙る領域に絶縁膜を被覆した
が、少なくとも活性層の側面に絶縁膜を被覆すればよい
。ここに用いる絶縁膜は、酸化ケイ素に限定されず、窒
化ケイ素により形成してもよい。
該ソース、ドレイン領域の側面、活性層の側面及び該活
性層周囲のゲート絶縁膜に亙る領域に絶縁膜を被覆した
が、少なくとも活性層の側面に絶縁膜を被覆すればよい
。ここに用いる絶縁膜は、酸化ケイ素に限定されず、窒
化ケイ素により形成してもよい。
上記実施例では、ソース、ドレイン領域に対してAノか
らなるソース、ドレイン電極を直接設けたが、ソース、
ドレイン電極のAノがa−8i;H等の非晶質シリコン
からなる活性層に拡散するのを防止する目的で該ソース
、ドレイン電極を拡散バリアとなるモリブデン、クロム
、タンタル、チタン、タングステン等の高融点金属の膜
を介してソース、ドレイン領域に設けるようにしてもよ
い。
らなるソース、ドレイン電極を直接設けたが、ソース、
ドレイン電極のAノがa−8i;H等の非晶質シリコン
からなる活性層に拡散するのを防止する目的で該ソース
、ドレイン電極を拡散バリアとなるモリブデン、クロム
、タンタル、チタン、タングステン等の高融点金属の膜
を介してソース、ドレイン領域に設けるようにしてもよ
い。
上記実施例では、nチャンネルの薄膜トランジスタにつ
いて説明したが、pチャンネルの薄膜トランジスタにも
同様に適用できる。
いて説明したが、pチャンネルの薄膜トランジスタにも
同様に適用できる。
上記実施例では、逆スタガード型電極構造を有する薄膜
トランジスタについて説明したが、スタガード、プレー
ナ及び逆ブレーナ等の電極構造を有する薄膜トランジス
タにも同様に適用できる。
トランジスタについて説明したが、スタガード、プレー
ナ及び逆ブレーナ等の電極構造を有する薄膜トランジス
タにも同様に適用できる。
[発明の効果]
以上詳述した如く、本発明によればオフ動作時でのリー
ク電流の発生を防止した信頼性の高い薄膜半導体素子を
提供できる。
ク電流の発生を防止した信頼性の高い薄膜半導体素子を
提供できる。
第1図は本発明の実施例における薄膜トランジスタを示
す断面図、第2図は従来の薄膜トランジスタを示す断面
図、第3図は正常な薄膜トランジスタ及び従来の薄膜ト
ランジスタのvG ISD特性を示す線図、第4図は本
発明の実施例における薄膜トランジスタのv、 IS
D特性を示す線図である。 11・・・ガラス基板、12・・・ゲート電極、13・
・・ゲート絶縁膜、14・・・a−8i;Hからなる活
性層、15・・・n”a−8t ;Hからなるソース
領域、16・・・n”a−5iHHからなるドレイン領
域、17・・・絶縁膜、18・・・ソース電極、19・
・・ドレイン電極。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 −15−IQ −505101520プ゛−ト霞、圧
VG(V) ケ゛’−1−1!圧 VG(V)
す断面図、第2図は従来の薄膜トランジスタを示す断面
図、第3図は正常な薄膜トランジスタ及び従来の薄膜ト
ランジスタのvG ISD特性を示す線図、第4図は本
発明の実施例における薄膜トランジスタのv、 IS
D特性を示す線図である。 11・・・ガラス基板、12・・・ゲート電極、13・
・・ゲート絶縁膜、14・・・a−8i;Hからなる活
性層、15・・・n”a−8t ;Hからなるソース
領域、16・・・n”a−5iHHからなるドレイン領
域、17・・・絶縁膜、18・・・ソース電極、19・
・・ドレイン電極。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 −15−IQ −505101520プ゛−ト霞、圧
VG(V) ケ゛’−1−1!圧 VG(V)
Claims (2)
- (1)、透明絶縁基板上に設けられたゲート電極と、こ
のゲート電極上に少なくとも設けられたゲート絶縁膜と
、前記ゲート電極に対応する前記ゲート絶縁膜上に設け
られた非晶質シリコン活性層と、この活性層上に設けら
れ、互いに電気的に分離された不純物ドープ非晶質シリ
コンからなるソース、ドレイン領域と、前記活性層の側
面に少なくとも被覆された絶縁膜と、前記ソース、ドレ
イン領域に夫々接続されたソース、ドレイン電極とを具
備したことを特徴とする薄膜半導体素子。 - (2)、ソース、ドレイン電極は、夫々高融点金属層を
介してソース、ドレイン領域に接続されていることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の薄膜半導体素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27384987A JPH01117068A (ja) | 1987-10-29 | 1987-10-29 | 薄膜半導体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27384987A JPH01117068A (ja) | 1987-10-29 | 1987-10-29 | 薄膜半導体素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01117068A true JPH01117068A (ja) | 1989-05-09 |
Family
ID=17533404
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27384987A Pending JPH01117068A (ja) | 1987-10-29 | 1987-10-29 | 薄膜半導体素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01117068A (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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