JPH01120068A - 薄膜トランジスタ - Google Patents
薄膜トランジスタInfo
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- JPH01120068A JPH01120068A JP62275682A JP27568287A JPH01120068A JP H01120068 A JPH01120068 A JP H01120068A JP 62275682 A JP62275682 A JP 62275682A JP 27568287 A JP27568287 A JP 27568287A JP H01120068 A JPH01120068 A JP H01120068A
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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】
（産業上の利用分野）
本発明は薄膜トランジスタ、更に詳細には、特にゲート
電極の基体からの剥離防止を図った薄膜トランジスタに
関する。
電極の基体からの剥離防止を図った薄膜トランジスタに
関する。
（従来の技術）
第２図は、従来の薄膜トランジスタ（以下、ＴＰＴとい
う）の要部断面図（Ｃ）及びその製造工程図（ａ −ｃ
）を示し、図中、１はガラス等の透明絶縁物よりなる
基板、２はＩＴＯ（ｒｎｚｏｓ ＋ ５ｎｏ２）よりな
る透明電極、３はタンタル（Ｔａ）よりなるゲート電極
、４は酸化タンタル（ＴａＯｘ）よりなる第一ゲート絶
縁層、５は第二ゲート絶縁層、６は活性層、７はドレイ
ン電極、そして８はソース電極を示す。
う）の要部断面図（Ｃ）及びその製造工程図（ａ −ｃ
）を示し、図中、１はガラス等の透明絶縁物よりなる
基板、２はＩＴＯ（ｒｎｚｏｓ ＋ ５ｎｏ２）よりな
る透明電極、３はタンタル（Ｔａ）よりなるゲート電極
、４は酸化タンタル（ＴａＯｘ）よりなる第一ゲート絶
縁層、５は第二ゲート絶縁層、６は活性層、７はドレイ
ン電極、そして８はソース電極を示す。
この種のＴＰＴは、例えば次の方法により製造されてい
た。第２図を参照して説明する。
た。第２図を参照して説明する。
基体１上に、スパッタ法又は電子ビーム蒸着法と加工（
ホトリソグラフィー、エツチング）に載り透明電極２を
形成し、次いで同基体１上にスバッタ法と加工（ホトリ
ソグラフィー、エツチング）によりゲート電極３を形成
する［第２図（ａ）］。ゲート電極３の所定部分を陽極
酸化することによって、ゲート電極３の上層部に第一ゲ
ート絶縁層４を形成する［第２図（ｂ）］。次いで、ゲ
ート電極３及び第一ゲート絶縁層４の所定部分に第二ゲ
ート絶縁膜５及び活性層６を順次形成し、更にドレイン
電極７及びソース電極８を形成する［第２図（Ｃ）］。
ホトリソグラフィー、エツチング）に載り透明電極２を
形成し、次いで同基体１上にスバッタ法と加工（ホトリ
ソグラフィー、エツチング）によりゲート電極３を形成
する［第２図（ａ）］。ゲート電極３の所定部分を陽極
酸化することによって、ゲート電極３の上層部に第一ゲ
ート絶縁層４を形成する［第２図（ｂ）］。次いで、ゲ
ート電極３及び第一ゲート絶縁層４の所定部分に第二ゲ
ート絶縁膜５及び活性層６を順次形成し、更にドレイン
電極７及びソース電極８を形成する［第２図（Ｃ）］。
そして、最後にシリコン酸化膜（ＳｉＯｘ） 、シリコ
ン窒化膜（Ｓ １Ｎｘ）よりなる保護膜（図示せず）を
ＴＰＴ及び透明電極上に形成することによりＴＰＴが製
造される。
ン窒化膜（Ｓ １Ｎｘ）よりなる保護膜（図示せず）を
ＴＰＴ及び透明電極上に形成することによりＴＰＴが製
造される。
而して、ＴＰＴは、透明電極を二次元的に配置すること
で、例えば、液晶表示装置の透明型極付ＴＦＴアレイ等
として利用されている。
で、例えば、液晶表示装置の透明型極付ＴＦＴアレイ等
として利用されている。
（発明が解決しようとする問題点）
ところで、ＴＰＴを二次元的に配置して、大画面アクテ
ィブマトリックス液晶パネルを作成しようとすると、ゲ
ート電極の配線は長大となり、ゲート電極の抵抗値が増
大する。このため、ゲート電極に印加される駆動パルス
が遅延し、波形に歪みが生ずる。その結果、ＴＰＴの動
作が不充分になるという問題が発生する。
ィブマトリックス液晶パネルを作成しようとすると、ゲ
ート電極の配線は長大となり、ゲート電極の抵抗値が増
大する。このため、ゲート電極に印加される駆動パルス
が遅延し、波形に歪みが生ずる。その結果、ＴＰＴの動
作が不充分になるという問題が発生する。
かかる問題の解決法としては、ゲート電極の幅を広げる
か、或は電極膜厚を増大させる方法がある。
か、或は電極膜厚を増大させる方法がある。
しかしながら、幅を広げる前者の方法には、ＴＰＴの寸
法が大きくなり、画面の分解能が下がってしまうという
欠点がある。又、膜厚を増大させる後者の方法にはタン
タルは高融点材料であり、膜厚の増大に伴い膜の内部応
力が増大するため、ゲート電極形成時にタンタル膜が基
板から剥離し易くなるという欠点がある。
法が大きくなり、画面の分解能が下がってしまうという
欠点がある。又、膜厚を増大させる後者の方法にはタン
タルは高融点材料であり、膜厚の増大に伴い膜の内部応
力が増大するため、ゲート電極形成時にタンタル膜が基
板から剥離し易くなるという欠点がある。
（問題点を解決するための手段）
本発明者は、ゲート電極の膜厚を増大せしめた場合のゲ
ート電極剥離の問題点を解決し、しかも加工性及び特性
の優れたＴＰＴを提供せんと種々検討の結果、本発明を
完成した。
ート電極剥離の問題点を解決し、しかも加工性及び特性
の優れたＴＰＴを提供せんと種々検討の結果、本発明を
完成した。
即ち本発明は、ゲート部がゲート電極、第一ゲート絶縁
層、第二ゲート絶縁層をこの順に基板上に重ねた構造を
有する薄膜トランジスタにおいて、 前記ゲート電極をクロム、ニクロム、チタン、及びアル
ミニウムよりなる群から選ばれる１種又は２種以上の金
属よりなる第一メタルゲート電極上に、タンタル、ジル
コニウム、ニオブ、及びアルミニウムよりなる群から選
ばれる１種又は２種以上の金属よりなる第二メタルゲー
ト電極を重ねた２層構造（第一メタルゲート電極及び第
二メタルゲート電極が共にアルミニウムの場合を除く）
となし、 かつ、前記第一ゲート絶縁層として、第二メタルゲート
電極の少なくとも１部を酸化して得られる金属酸化物層
を用いることを特徴とする薄膜トランジスタである。
層、第二ゲート絶縁層をこの順に基板上に重ねた構造を
有する薄膜トランジスタにおいて、 前記ゲート電極をクロム、ニクロム、チタン、及びアル
ミニウムよりなる群から選ばれる１種又は２種以上の金
属よりなる第一メタルゲート電極上に、タンタル、ジル
コニウム、ニオブ、及びアルミニウムよりなる群から選
ばれる１種又は２種以上の金属よりなる第二メタルゲー
ト電極を重ねた２層構造（第一メタルゲート電極及び第
二メタルゲート電極が共にアルミニウムの場合を除く）
となし、 かつ、前記第一ゲート絶縁層として、第二メタルゲート
電極の少なくとも１部を酸化して得られる金属酸化物層
を用いることを特徴とする薄膜トランジスタである。
（作用）
本発明トランジスタの第一メタルゲート電極に使用され
る金属であるクロム、ニクロム、チタン、及びアルミニ
ウムは、少なくともタンタルに比べて基板に対する密着
性が良好な金属である。
る金属であるクロム、ニクロム、チタン、及びアルミニ
ウムは、少なくともタンタルに比べて基板に対する密着
性が良好な金属である。
従って、本発明に係る二層構造のゲート電極、即ち、か
かる第一メタルゲート電極上に内部応力が大きい高融点
金属材料であるタンタル等よりなる第二メタルゲート電
極を重ねたゲート電極は、基板から極めて剥離しにくい
性質を有する。
かる第一メタルゲート電極上に内部応力が大きい高融点
金属材料であるタンタル等よりなる第二メタルゲート電
極を重ねたゲート電極は、基板から極めて剥離しにくい
性質を有する。
、また、第一メタルゲート電極は第二メタルゲート電極
に覆われていること、かつ、画電極の材料が異なること
等の理由から酸化されにくい。従って、第二メタルゲー
ト電極の少なくとも一部酸化を行う際に第一メタルゲー
ト電極が酸化されて絶縁物化することはないので、第一
メタルゲート電極の膜厚を所定以上とすればゲート電極
の抵抗を十分低くすることができ、第一メタルゲート電
極だけでも必要な電気的性能を十分確保することができ
る。その結果、第二メタルゲート電極の膜厚は、十分薄
くすることができる。
に覆われていること、かつ、画電極の材料が異なること
等の理由から酸化されにくい。従って、第二メタルゲー
ト電極の少なくとも一部酸化を行う際に第一メタルゲー
ト電極が酸化されて絶縁物化することはないので、第一
メタルゲート電極の膜厚を所定以上とすればゲート電極
の抵抗を十分低くすることができ、第一メタルゲート電
極だけでも必要な電気的性能を十分確保することができ
る。その結果、第二メタルゲート電極の膜厚は、十分薄
くすることができる。
（実施例）
以下、本発明を実施例を示す図面と共に説明する。
第１図は、本発明のＴＰＴの要部断面図（ｄ）及びその
製造工程の一例を示す図面（ａ −ｄ ）を示し、図中
、１はガラス等の透明絶縁物よりなる基板、２はＩＴ○
（Ｉｎ２Ｏ３＋ Ｓｎｏｗ）よりなる透明電極、５は第
二ゲート絶縁層、６は活性層、７はドレイン電極、モし
て８はソース電極を示し、又、１０は第一金属層、１１
は第二金属層、１２は第一メタルゲート電極、１３は第
二メタルゲート電極、そして１４は第一ゲート絶縁層を
示す。
製造工程の一例を示す図面（ａ −ｄ ）を示し、図中
、１はガラス等の透明絶縁物よりなる基板、２はＩＴ○
（Ｉｎ２Ｏ３＋ Ｓｎｏｗ）よりなる透明電極、５は第
二ゲート絶縁層、６は活性層、７はドレイン電極、モし
て８はソース電極を示し、又、１０は第一金属層、１１
は第二金属層、１２は第一メタルゲート電極、１３は第
二メタルゲート電極、そして１４は第一ゲート絶縁層を
示す。
本発明のＴＰＴは、従来のＴＰＴと比較すると、ゲート
電極、第一ゲート絶縁層、第二ゲート絶縁層をこの順に
重ねた構造よりなるゲート部において、ゲート電極とし
て基体の上に重ねられる第一メタルゲート電極、更にそ
の上に重ねられる第二メタルゲート電極よりなる二層構
造のものが使用され、かつ、第一ゲート絶縁層として、
第二メタルゲート電極の少なくとも一部を酸化して得ら
れる金属酸化物層を用いる点で相違する。第二メタルゲ
ート電極は、全て酸化されれば、結果として、第一メタ
ルゲート電極上に直ちに第一ゲート絶縁層を形成した構
成となる。
電極、第一ゲート絶縁層、第二ゲート絶縁層をこの順に
重ねた構造よりなるゲート部において、ゲート電極とし
て基体の上に重ねられる第一メタルゲート電極、更にそ
の上に重ねられる第二メタルゲート電極よりなる二層構
造のものが使用され、かつ、第一ゲート絶縁層として、
第二メタルゲート電極の少なくとも一部を酸化して得ら
れる金属酸化物層を用いる点で相違する。第二メタルゲ
ート電極は、全て酸化されれば、結果として、第一メタ
ルゲート電極上に直ちに第一ゲート絶縁層を形成した構
成となる。
本発明ＴＰＴの第一メタルゲート電極には、クロム、ニ
クロム、チタン、及びアルミニウムよりなる群から選ば
れる基板に対する密着性の良好な１種又は２種以上が使
用される。
クロム、チタン、及びアルミニウムよりなる群から選ば
れる基板に対する密着性の良好な１種又は２種以上が使
用される。
また、第二メタルゲート電極には、タンタル、ジルコニ
ウム、ニオブ、及びアルミニウムよりなる群から選ばれ
る金属であって、その酸化物が第一ゲート絶縁層を形成
するのに好適なものが１種又は２種以上使用される。本
発明に係るゲート電極は、前記第一メタルゲート電極に
よって導通は十分確保できるため、基体との密着性の要
件を考慮する必要がなくなるので、絶縁層としての機能
本位に材料の選定を行なうことができる。その意味で材
料に課せられる条件が緩和されたといえる。
ウム、ニオブ、及びアルミニウムよりなる群から選ばれ
る金属であって、その酸化物が第一ゲート絶縁層を形成
するのに好適なものが１種又は２種以上使用される。本
発明に係るゲート電極は、前記第一メタルゲート電極に
よって導通は十分確保できるため、基体との密着性の要
件を考慮する必要がなくなるので、絶縁層としての機能
本位に材料の選定を行なうことができる。その意味で材
料に課せられる条件が緩和されたといえる。
本発明ＴＰＴは、例えば次の方法により製造することが
できる。第１図を参照して詳細に説明する。
できる。第１図を参照して詳細に説明する。
基板１上に従来ＴＰＴの場合と同一手法で透明電極２を
形成する。次いで、基板全面にクロム、ニクロム、チタ
ン、アルミニウムの少なくともいずれか１つの材料より
なる第一金属層１０をスパッタ法又は電子ビーム蒸着法
を用いて成膜する。続いて、この第一金属層１０の上に
、タンタル、ジルコニウム、ニオ１、アルミニウムの少
なくともいずれか１つの材料よりなる第二金属層１１を
スパッタ法又は電子ビーム蒸着法を用いて成膜する［第
１図（ａ）コ。
形成する。次いで、基板全面にクロム、ニクロム、チタ
ン、アルミニウムの少なくともいずれか１つの材料より
なる第一金属層１０をスパッタ法又は電子ビーム蒸着法
を用いて成膜する。続いて、この第一金属層１０の上に
、タンタル、ジルコニウム、ニオ１、アルミニウムの少
なくともいずれか１つの材料よりなる第二金属層１１を
スパッタ法又は電子ビーム蒸着法を用いて成膜する［第
１図（ａ）コ。
次に、第一金属層１０及び第二金属層１１を所定のパタ
ーンにホトリソグラフィーに付し、そしてエツチングに
より加工することで、これら金属層に夫々対応する第一
メタルゲート電極１２及び第二メタルゲート電極１３（
両者を合せて二層メタルゲート電極ということがある）
を形成する。
ーンにホトリソグラフィーに付し、そしてエツチングに
より加工することで、これら金属層に夫々対応する第一
メタルゲート電極１２及び第二メタルゲート電極１３（
両者を合せて二層メタルゲート電極ということがある）
を形成する。
エツチングによる加工は、第二金属層１１については、
ＣＦ４を主成分ガスとするプラズマエツチング又は所定
条件の湿式エツチングにより行なうことができる。次い
で行なわれる第一金属層１０の加工は、湿式エツチング
により行なうことができる［第１図（ｂ）］。
ＣＦ４を主成分ガスとするプラズマエツチング又は所定
条件の湿式エツチングにより行なうことができる。次い
で行なわれる第一金属層１０の加工は、湿式エツチング
により行なうことができる［第１図（ｂ）］。
その後、第二メタルゲート電極１３を所定の条件で陽極
酸化、プラズマ酸化、熱酸化の少なくとも一方法により
酸化して、少なくともその一部に第一ゲート絶縁層１４
を形成する［第１図（Ｃ） コ 。
酸化、プラズマ酸化、熱酸化の少なくとも一方法により
酸化して、少なくともその一部に第一ゲート絶縁層１４
を形成する［第１図（Ｃ） コ 。
次いで常法に従って、第二ゲート絶縁層５、活性層６、
ドレイン電極７、ソース電極８、図示しない保護膜を形
成することにより本発明ＴＰＴを得ることができる［第
１図（ｄ）］。
ドレイン電極７、ソース電極８、図示しない保護膜を形
成することにより本発明ＴＰＴを得ることができる［第
１図（ｄ）］。
第二ゲート絶縁層５及び活性層６は、例えばシラン（Ｓ
ｉＨ４）ガスとアンモニア（ＮＨ３）ガスを用いたプラ
ズマＣＶＤ法によりアモルファスシリコン窒化膜（ａ−
３ｉＮχ）を用いたプラズマＣＶＤ法等によりアモルフ
ァスシリコン膜（ａ−３ｉ）を二層メタルゲート電極周
辺等に堆積し、その後ホトリソグラフィーとプラズマエ
ツチングにより所定の形状に加工することにより形成す
ることができる。
ｉＨ４）ガスとアンモニア（ＮＨ３）ガスを用いたプラ
ズマＣＶＤ法によりアモルファスシリコン窒化膜（ａ−
３ｉＮχ）を用いたプラズマＣＶＤ法等によりアモルフ
ァスシリコン膜（ａ−３ｉ）を二層メタルゲート電極周
辺等に堆積し、その後ホトリソグラフィーとプラズマエ
ツチングにより所定の形状に加工することにより形成す
ることができる。
ドレイン電極７及びソース電極８は、例えばアルミニウ
ム、クロム等の金属材料よりなる金属膜を、スパッタ法
、蒸着法等により被着した後、所定の形状にホトリソゲ
ラフィーとエツチングにより加工することにより形成す
ることができる。
ム、クロム等の金属材料よりなる金属膜を、スパッタ法
、蒸着法等により被着した後、所定の形状にホトリソゲ
ラフィーとエツチングにより加工することにより形成す
ることができる。
また、保護膜は、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化
膜をＴＰＴ及び透明電極上にプラズマＣＶＤ法により形
成することができる。
膜をＴＰＴ及び透明電極上にプラズマＣＶＤ法により形
成することができる。
（発明の効果）
本発明の薄膜トランジスタは、斜上の如くゲート電極の
基板に接触する部位の材料として、基板に対する密着性
の良好な金属を用いるようにしたので、導電性確保のた
めゲート電極の膜厚を大きくしてもゲート電極が基体か
ら剥離することがない。
基板に接触する部位の材料として、基板に対する密着性
の良好な金属を用いるようにしたので、導電性確保のた
めゲート電極の膜厚を大きくしてもゲート電極が基体か
ら剥離することがない。
従って、本発明の薄膜トランジスタは、大画面アクティ
ブマトリクス液晶パネルの場合の如く、ゲート電極の配
線が長大となる場合に特に有利に使用できる。
ブマトリクス液晶パネルの場合の如く、ゲート電極の配
線が長大となる場合に特に有利に使用できる。
第１図は本発明薄膜トランジスタの要部断面図及びその
製造工程図、第２図は従来の薄膜トランジスタの要部断
面図及びその製造工程図である。 １・・・基体、１０・・・第一金属層、１１・・・第二
金属層、 １２・・・第一メタルゲー゛ト電極、 １３・・・第二メタルゲート電極、 １４・・・第一ゲート絶縁層。 特許出願人 沖電気工業株式会社 本発明薄膜トランジスタ及びｔの製造工程図第１図 （ａ） （ｂ） 従来の薄膜トランジスタ及び’ｔ’）勧工程図第２図
製造工程図、第２図は従来の薄膜トランジスタの要部断
面図及びその製造工程図である。 １・・・基体、１０・・・第一金属層、１１・・・第二
金属層、 １２・・・第一メタルゲー゛ト電極、 １３・・・第二メタルゲート電極、 １４・・・第一ゲート絶縁層。 特許出願人 沖電気工業株式会社 本発明薄膜トランジスタ及びｔの製造工程図第１図 （ａ） （ｂ） 従来の薄膜トランジスタ及び’ｔ’）勧工程図第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ゲート部がゲート電極、第一ゲート絶縁層、第二ゲー
ト絶縁層をこの順に基板上に重ねた構造を有する薄膜ト
ランジスタにおいて、 前記ゲート電極をクロム、ニクロム、チタン、及びアル
ミニウムよりなる群から選ばれる１種又は２種以上の金
属よりなる第一メタルゲート電極上に、タンタル、ジル
コニウム、ニオブ、及びアルミニウムよりなる群から選
ばれる１種又は２種以上の金属よりなる第二メタルゲー
ト電極を重ねた２層構造（第一メタルゲート電極及び第
二メタルゲート電極が共にアルミニウムの場合を除く）
となし、 かつ、前記第一ゲート絶縁層として、第二メタルゲート
電極の少なくとも １部を酸化して得られる金属酸化物
層を用いることを特徴とする薄膜トランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27568287A JPH0640585B2 (ja) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | 薄膜トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27568287A JPH0640585B2 (ja) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | 薄膜トランジスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01120068A true JPH01120068A (ja) | 1989-05-12 |
| JPH0640585B2 JPH0640585B2 (ja) | 1994-05-25 |
Family
ID=17558881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27568287A Expired - Lifetime JPH0640585B2 (ja) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | 薄膜トランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0640585B2 (ja) |
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-
1987
- 1987-11-02 JP JP27568287A patent/JPH0640585B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| US9245922B2 (en) | 2003-11-14 | 2016-01-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light-emitting device and method for manufacturing the same |
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| US9793482B2 (en) | 2003-11-14 | 2017-10-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light-emitting device and method for manufacturing the same |
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| US10629813B2 (en) | 2003-11-14 | 2020-04-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light-emitting device and method for manufacturing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0640585B2 (ja) | 1994-05-25 |
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