JPH03138980A - Thin film transistor - Google Patents

Thin film transistor

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JPH03138980A
JPH03138980A JP27583589A JP27583589A JPH03138980A JP H03138980 A JPH03138980 A JP H03138980A JP 27583589 A JP27583589 A JP 27583589A JP 27583589 A JP27583589 A JP 27583589A JP H03138980 A JPH03138980 A JP H03138980A
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JP
Japan
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insulating film
gate insulating
electrode
transistor
gate
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Application number
JP27583589A
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Japanese (ja)
Inventor
Ken Tsutsui
謙 筒井
Yoshiyuki Kaneko
好之 金子
Hideaki Yamamoto
英明 山本
Toshihisa Tsukada
俊久 塚田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To improve conductivity by specifying the length of a thick part of a gate insulating film in a direction from the end of a source electrode toward the center of a channel. CONSTITUTION:The thickness of a gate insulating film of an amorphous silicon thin film transistor is varied along a channel direction, and so formed as to be thick at and near parts of source and drain electrodes and thin at the part in contact with the channel. The thick part LS of the film is set to 7mum or less in a direction from the end of the source electrode to the center of the channel. The length of overlapping of a gate electrode and the source electrode at the thin part of the film is 3mum or less at the drain side. Thus, conductivity can be enhanced.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は水素化非晶質シリコン(a−8i:H)を用い
た薄膜トランジスタに係り、特に伝導度が大きく、従っ
て駆動能力が大きく、スイッチング速度が高い薄膜トラ
ンジスタに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a thin film transistor using hydrogenated amorphous silicon (a-8i:H), which has particularly high conductivity and therefore has a large driving capacity, and has excellent switching performance. Concerning high speed thin film transistors.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の薄膜トランジスタ(TPT)としては、例えば特
開昭62−26862号に記載されているものがある。
As a conventional thin film transistor (TPT), there is one described, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 62-26862.

第2図は上記のごとき薄膜トランジスタの一例の断面図
である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of an example of the above thin film transistor.

第2図において、1はガラス基板、2はCrのゲート電
極、3はSiNのゲート絶縁膜、6はa−3i:Hの半
導体層、7はn”a−8i:Hのオーミックコンタクト
層、10はソース電極、11はトレイン電極、12はパ
シベーションである。なお、ソース電極10およびドレ
イン電極11は、Cr層8とAQ層9との積層二重構造
になっている。
In FIG. 2, 1 is a glass substrate, 2 is a Cr gate electrode, 3 is a SiN gate insulating film, 6 is an a-3i:H semiconductor layer, 7 is an n''a-8i:H ohmic contact layer, 10 is a source electrode, 11 is a train electrode, and 12 is a passivation electrode.The source electrode 10 and the drain electrode 11 have a laminated double structure of a Cr layer 8 and an AQ layer 9.

上記のごとき従来の薄膜トランジスタの特性は、しきい
値電圧vt〜1v、移動度p = Q 、 5cm”/
v−8ecが典型的なものであった。
The characteristics of the conventional thin film transistor as described above are threshold voltage vt ~ 1v, mobility p = Q, 5cm''/
V-8EC was typical.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記のごとき従来のa−3i  TFTは、絶縁ゲート
型電界効果トランジスタであり、その伝導度は1通常、
(W/−L)  ・μ・Ciに比例する。
The conventional a-3i TFT as described above is an insulated gate field effect transistor, and its conductivity is usually 1.
(W/-L) ・Proportional to μ・Ci.

ここで、WはTPTのチャネル幅、Lはチャネル長、μ
は電子移動度、Ciは単位面積あたりのゲート絶縁膜容
量である。
Here, W is the TPT channel width, L is the channel length, μ
is the electron mobility, and Ci is the gate insulating film capacitance per unit area.

上記のμの値としてはa−8i材料に依存して高々1 
cm” / V−sec程度であり、また、W/Lの比
も歩留りの観点から100μm / 10 p m程度
に抑えられるので、通常はCiを大きく、すなわちゲー
ト絶縁膜の膜厚を薄くすることによって、実効的に伝導
度を向上させる方法が用いられている。
The value of μ above is at most 1 depending on the a-8i material.
cm" / V-sec, and the W/L ratio can be suppressed to about 100 μm / 10 pm from the viewpoint of yield. Therefore, it is usually necessary to increase Ci, that is, to reduce the thickness of the gate insulating film. A method of effectively improving conductivity has been used.

しかしながら従来構造のままでゲート絶縁膜を大幅に薄
くすると、■ゲート電極端面でのゲート絶縁膜の段切れ
に基づく絶縁不良の発生、■ゲート電極とソースおよび
ドレイン電極とで挾まれた部分での薄い絶縁膜部分の増
大は、ゲート電極とソースおよびドレイン電極間の短絡
欠陥の発生。
However, if the gate insulating film is made significantly thinner while maintaining the conventional structure, insulation defects will occur due to breakage of the gate insulating film at the end face of the gate electrode, and ■ The increase in the thin insulating film area causes short-circuit defects between the gate electrode and the source and drain electrodes.

■ゲート絶縁膜の全体的薄膜化はオフ電流を増大させる
不具合の発生、という不都合が生じるので。
■Reducing the overall thickness of the gate insulating film has the disadvantage of increasing off-state current.

実現が困難であった。It was difficult to realize this.

本発明の目的は、従来技術に比して、伝導度を増大し、
オフ電流を抑えかつ安定性の十分な非晶質シリコン薄膜
トランジスタを提供することにある。
The object of the invention is to increase the conductivity compared to the prior art;
An object of the present invention is to provide an amorphous silicon thin film transistor with suppressed off-state current and sufficient stability.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するため、本発明においては、非晶質シ
リコン薄膜トランジスタのゲート絶縁膜の膜厚をチャネ
ル方向に沿って変化させ、ソース電極およびドレイン電
極の近傍部分では厚くし、チャネルに接する部分では薄
く形成することにより、前記Ciの値を大きくし、かつ
長期にわたって安定で、寄生容量が小さく、しかも高い
オン電流を取り出すことを可能にし、ソース電極側にお
いては、ソース電極端部からチャネル中央部の方向に、
ゲート絶縁膜の膜厚の厚い部分を7μm以下とした。ま
だドレイン電極側においては、ゲート絶縁膜の膜厚の厚
い部分が、ドレイン電極端部からチャネル中央部の方向
に、−3μm以上とした。すなわちドレイン側において
は、ゲート絶縁膜の膜厚の薄い部分での、ゲート電極と
ソース電極とのオーバーラツプ量は、3μm以下とした
In order to achieve the above object, the present invention varies the thickness of the gate insulating film of an amorphous silicon thin film transistor along the channel direction, making it thicker in the vicinity of the source and drain electrodes, and increasing the thickness in the region adjacent to the channel. By forming it thinly, it is possible to increase the value of Ci and to obtain stable long-term, low parasitic capacitance, and high on-current.On the source electrode side, from the end of the source electrode to the center of the channel in the direction of
The thick portion of the gate insulating film was set to 7 μm or less. On the drain electrode side, the thick part of the gate insulating film was set to be -3 μm or more in the direction from the end of the drain electrode to the center of the channel. That is, on the drain side, the amount of overlap between the gate electrode and the source electrode in the thin portion of the gate insulating film was set to 3 μm or less.

(作用〕 前述のようにTPTのゲート絶縁膜は、ゲートに印加さ
れた電圧をチャネルを流れるキャリアに間接的に伝える
役割を有する。本発明によるTPTにおいては、第1図
に示すようにゲート絶縁膜のチャネルに接する大部分に
おいてその膜厚を小さくしであるので、より多くのキャ
リアを伝達することが可能である。また、同図のΔLS
とΔL。
(Function) As mentioned above, the gate insulating film of the TPT has the role of indirectly transmitting the voltage applied to the gate to the carriers flowing through the channel.In the TPT according to the present invention, as shown in FIG. Since the film thickness is reduced in most of the part of the film that is in contact with the channel, it is possible to transmit more carriers.In addition, ΔLS in the same figure
and ΔL.

部分でのゲート絶縁膜は、チャネル中央部の大部分の所
に比べ厚くなっている。このソースおよびドレイン電極
近傍のゲート絶縁膜の厚い部分の大きさと、トランジス
タ特性のオン電流およびオフ電流の関係を調べた結果を
第3図と第4図とに示した。第3図はオン電流がソース
電極側のゲート絶縁膜の膜厚の厚い部分(以下ではΔL
Sとする)によって変化する様子を示す。ここでのオン
電流は、チャネル全域に渡ってゲート絶縁膜が厚い場合
のオン電流を1とした場合のオン電流の増大量で示した
。同図から、ΔLSが大きくなるに従い、オン電流増大
量が低下することがわかる。同図の結果から、増大量の
より効果の生じる領域は、ΔLSは最大7μmであり、
それ以下であることが望ましいことがわかる。また、Δ
LSが(−)の領域、すなわち第2のゲート電極とソー
ス電極とが重なる方が、より大きなオン電流が得られる
ことがbかる。
The gate insulating film at this portion is thicker than at most of the central portion of the channel. The results of investigating the relationship between the size of the thick portion of the gate insulating film near the source and drain electrodes and the transistor characteristics of on-current and off-current are shown in FIGS. 3 and 4. Figure 3 shows that the on-current is the thicker part of the gate insulating film on the source electrode side (hereinafter ΔL
The figure shows how it changes depending on S. The on-current here is expressed as the amount of increase in the on-current when the on-current when the gate insulating film is thick over the entire channel is set to 1. From the figure, it can be seen that as ΔLS increases, the amount of increase in on-current decreases. From the results in the same figure, the region where the increase amount is more effective is ΔLS of 7 μm at maximum,
It can be seen that it is desirable that it be less than that. Also, Δ
It can be seen that a larger on-current can be obtained in the region where LS is (-), that is, where the second gate electrode and the source electrode overlap.

一方第4図は、オフ電流の、ドレイン電極側でのゲート
絶縁膜の膜厚の厚い部分(以下ではΔLDとする)に依
存するようすを示した。同図から、ΔLDは、大きいほ
どオフ電流は小さく、良好なトランジスタとなることが
示されている。しかし、ΔLDが(−)すなわち、ゲー
ト絶縁膜の薄い部分で、ゲート電極とドレイン電極とが
重なる(オーバーラツプ)場合であっても、その重なる
量を抑えることにより、オフ電流の極端な増加は抑える
ことが可能であることが示されている。
On the other hand, FIG. 4 shows how the off-state current depends on the thicker part of the gate insulating film on the drain electrode side (hereinafter referred to as ΔLD). The figure shows that the larger ΔLD is, the smaller the off-state current is, and the better the transistor is. However, even if ΔLD is (-), that is, the gate electrode and drain electrode overlap in a thin part of the gate insulating film (overlap), by suppressing the amount of overlap, an extreme increase in off-state current can be suppressed. It has been shown that this is possible.

すなわち、オーバーラツプ量が3μm以下(ΔLSが一
3μm以上)では、オーバーラツプがそれ以上の場合よ
り、特に低いオフ電流にすることができることが示され
ている。
That is, it has been shown that when the amount of overlap is 3 μm or less (ΔLS is 13 μm or more), the off-state current can be particularly lower than when the overlap is larger than that.

以上の説明をまとめると、チャネル領域のゲート絶縁膜
をチャネル中央部で薄くした薄膜トランジスタでは、(
1)オン電流をより増加させる上からΔLSは7μm以
下が良い。(2)オフ電流の増加を抑える上からΔLD
は一3μm以上が良い。
To summarize the above explanation, in a thin film transistor in which the gate insulating film in the channel region is thinned at the center of the channel, (
1) In order to further increase the on-current, ΔLS is preferably 7 μm or less. (2) ΔLD from above to suppress the increase in off-state current
It is preferable that the thickness is -3 μm or more.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の第1の実施例の断面図であり、ガラス
基板1上に作製した水素化非晶質シリコン薄膜トランジ
スタ(a−8i:HTFT)を示したものである。
FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of the present invention, showing a hydrogenated amorphous silicon thin film transistor (a-8i: HTFT) fabricated on a glass substrate 1. FIG.

第1図しこおいて、1はガラス基板、2は第1のゲート
電極、3は第1のゲート絶縁膜、4は第2のゲート電極
、5は第2のゲート絶縁膜、6はa−Si:Hの半導体
層(能動M)、7はn”a−8i:Hのオーミックコン
タクト層、10はソース電極、11はドレイン電極であ
る。なお、ソース電極10およびドレイン電極11は、
Cr ffl 8と10層9との積層二重構造になって
いる。
In FIG. 1, 1 is a glass substrate, 2 is a first gate electrode, 3 is a first gate insulating film, 4 is a second gate electrode, 5 is a second gate insulating film, and 6 is a -Si:H semiconductor layer (active M), 7 is an n''a-8i:H ohmic contact layer, 10 is a source electrode, and 11 is a drain electrode.The source electrode 10 and the drain electrode 11 are
It has a laminated double structure of Cr ffl 8 and 10 layers 9.

このトランジスタは、ゲート電極2,4.ソース電極1
0およびドレイン電極11を3つの電極とする絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタである。
This transistor has gate electrodes 2, 4 . Source electrode 1
This is an insulated gate field effect transistor having three electrodes, 0 and 11.

次に、作製方法について説明する。Next, the manufacturing method will be explained.

まず、ガラス基板1上にCrを1000人の厚さにスパ
ッタ法によって堆積し、通常のホトリソグラフィ技術を
用いて第1のゲート電極パターン2を形成する。
First, Cr is deposited to a thickness of 1000 nm on a glass substrate 1 by a sputtering method, and a first gate electrode pattern 2 is formed using an ordinary photolithography technique.

次に、プラズマCVD法により、第1のゲート絶縁膜3
としてSiN膜を厚さ3000人(第3図のtslNよ
)堆積し、その上にCrを厚さ400人堆積して第2の
ゲート電極4を形成する。
Next, the first gate insulating film 3 is formed by plasma CVD method.
Then, a SiN film is deposited to a thickness of 3,000 layers (tslN in FIG. 3), and Cr is deposited thereon to a thickness of 400 layers to form the second gate electrode 4.

引き続いてCVD法により、第2のゲート絶縁膜5とし
てSiN膜を厚さ400人(第3図のtstsa)堆積
し、次に半導体層6として真性のa−8i:H膜を厚さ
2000人堆積し、また、オーミックコンタクト層7と
してn”a−8i:H膜を厚さ400人堆積する。
Subsequently, by CVD, a SiN film was deposited to a thickness of 400 mm (tstsa in FIG. 3) as the second gate insulating film 5, and then an intrinsic a-8i:H film was deposited to a thickness of 2000 mm as the semiconductor layer 6. Further, as an ohmic contact layer 7, an n''a-8i:H film is deposited to a thickness of 400 mm.

上記の各工程において、第2のゲート絶縁膜5以降の膜
形成は、同一チャンバにおいてガス種を切替えながら行
なった。切替えに際しては一旦チャンバを真空に引く(
背圧10”@Torr以下)ことにより、膜相互の純度
を保った。なお、SiN膜形成時のガス種は、SiH,
、N。
In each of the above steps, the formation of the second gate insulating film 5 and subsequent films was performed in the same chamber while changing the gas type. When switching, first evacuate the chamber (
The purity of the film was maintained by using a back pressure of 10”@Torr or less.The gas species during the SiN film formation were SiH,
,N.

NH,の三種混合を用い、a−8i:H膜の形成はSi
H4と水素の混合ガスを用いた。また n+トド−ング
に際しては水素希釈のPH3ガスを用いた。
The a-8i:H film is formed using a mixture of three types of NH and Si.
A mixed gas of H4 and hydrogen was used. Furthermore, PH3 gas diluted with hydrogen was used for n+ doping.

上記のごとき膜堆積後、a−Si:H膜を島状に加工し
、その後、ソース電極およびドレイン電極となるCr層
8および10層9をスパッタによって形成した。なお、
Cr層8の厚さは500人、10層9の厚さは4000
人である。
After the film was deposited as described above, the a-Si:H film was processed into an island shape, and then Cr layers 8 and 10 layers 9, which were to become source and drain electrodes, were formed by sputtering. In addition,
The thickness of the Cr layer 8 is 500, and the thickness of the 10 layer 9 is 4000.
It's a person.

上記のCr層8および10層9を形成した後、チャネル
上部のCr層8とAQf@9を、ソース電極10とドレ
イン電極11が第2のゲート電極4とオーバラップしな
いようにオフセットを約1μ工程度設け、かつ第1のゲ
ート電極2とはオーバラップを2μm以上設けるような
形状に除去し、これをマスクにしてn”a−8i:H層
7をエッチオフした。
After forming the above Cr layer 8 and 10 layer 9, the Cr layer 8 and AQf@9 above the channel are offset by about 1μ so that the source electrode 10 and drain electrode 11 do not overlap with the second gate electrode 4. The n''a-8i:H layer 7 was etched off using a process step and removed in a shape that overlapped with the first gate electrode 2 by 2 μm or more, and using this as a mask.

上記の工程によってTPT工程は完了し、トランジスタ
動作を確認することが出来るが、更にこの上にSiN膜
の保護膜12(図示せず)を形成して、特性を安定化す
る。
Through the above steps, the TPT process is completed and the transistor operation can be confirmed, but a protective film 12 (not shown) of SiN film is further formed thereon to stabilize the characteristics.

次に、本発明によるトランジスタの動作とその特性につ
いて説明する。
Next, the operation and characteristics of the transistor according to the present invention will be explained.

第5図は本実施例によるトランジスタの電流経路を模式
的に示した図である。
FIG. 5 is a diagram schematically showing the current path of the transistor according to this embodiment.

図示の電流経路IPにおいて、有効な絶縁膜厚は、ソー
ス電極10と第1のゲート電極2がオーバラップする部
分ではt SiN工+t 5LNzであり、第2のゲー
ト電極4上ではtstNzとなる。
In the illustrated current path IP, the effective insulating film thickness is tSiN+t5LNz in the portion where the source electrode 10 and the first gate electrode 2 overlap, and is tstNz on the second gate electrode 4.

第1のゲート電極2が無い状態であれば、このTPTは
ゲート絶縁膜厚tStNzのオフセットトランジスタに
すぎず、ソース電極10からの電荷注入が制限されてし
まうが、本発明では第1のゲート電極2がこの電荷注入
を促進する働きをする。
If there is no first gate electrode 2, this TPT is just an offset transistor with a gate insulating film thickness of tStNz, and charge injection from the source electrode 10 is limited. However, in the present invention, the first gate electrode 2 acts to promote this charge injection.

また、本実施例ではΔLS=ΔLD=1μmであること
からTPTで最も電界が集中する領域ではゲート絶縁膜
印加電界を小さくする膜厚プロファイルとなっているの
で、絶縁膜中への電荷注入は従来構造のTPTで単にゲ
ート絶縁膜を薄くした場合に比べて小さくすることが出
来る。
In addition, in this example, since ΔLS = ΔLD = 1 μm, the film thickness profile is such that the electric field applied to the gate insulating film is reduced in the region where the electric field is most concentrated in the TPT. The TPT structure can be made smaller compared to simply making the gate insulating film thinner.

第6図は、本実施例によるトランジスタにおいて、W/
L (チャネル幅/チャネル長)=50/11とし、ソ
ース接地でドレイン電圧(Vo)10Vのときにおける
ゲート電圧Vgとドレイン電流Idとの関係を示した図
である。なお、第1のゲート電極2と第2のゲート電極
4の電位は同じとした。
FIG. 6 shows the W/
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between gate voltage Vg and drain current Id when L (channel width/channel length)=50/11 and the source is grounded and the drain voltage (Vo) is 10V. Note that the potentials of the first gate electrode 2 and the second gate electrode 4 were the same.

図示のごとく、得られた特性は、しきい値電圧v t 
= i、avt’あり、また、Vg=10Vでのオン電
流は3.3 X 10−”Aであった。
As shown, the obtained characteristics are the threshold voltage v t
= i, avt', and the on-current at Vg = 10V was 3.3 x 10-''A.

なお、第6図には、従来構造のTPT (ゲート絶縁膜
厚3000人)の特性を破線で示しであるが、この場合
のオン電流は1,3 X 10−@Aであり、本発明に
よるTPTは従来の2〜3倍の電流駆動能力を有するこ
とがわかる。
In addition, in FIG. 6, the characteristics of the conventional structure TPT (gate insulating film thickness 3000 mm) are shown by broken lines, and the on-current in this case is 1.3 It can be seen that TPT has a current driving capacity two to three times that of the conventional one.

また、第6図でのオフ電流の比較をみると、Vg=−1
0V、Vo=10Vでは、従来構造のTPTでは、オフ
電流Idは7 X 10−13Aであり、本実施例での
それは2 X 10−11Aである。
Also, looking at the comparison of off-state current in Figure 6, Vg=-1
At 0V and Vo=10V, the off-state current Id in the conventional TPT is 7 x 10-13A, and in this embodiment it is 2 x 10-11A.

このように、本実施例のトランジスタでは、オン電流の
増大と共に、オフ電流も増加する。しかし、オフ電流は
、1O−1aAオーダーより低く抑えられており本実施
例の程度では問題のない値と言える。このような効果、
すなわち、オン電流の増大は、チャネル部中央のゲート
絶縁膜を薄くしたことによるものであり、極端なオフ電
流の増加には至らないのは、ΔLDを1μmとしたこと
によるものである。先に記したように、さらにオン電流
を増加させるためには、本実施例でのΔLS=1μmを
より小さくすることと、第2ゲート電極上のゲート絶縁
膜をより薄くすることで達せられる。
In this way, in the transistor of this example, as the on-current increases, the off-current also increases. However, the off-state current is suppressed to a value lower than the order of 10-1aA, and can be said to be a value that does not pose any problem at the level of this embodiment. Such an effect,
That is, the increase in on-current is due to the thinning of the gate insulating film at the center of the channel portion, and the reason that the off-current does not increase to an extreme level is due to setting ΔLD to 1 μm. As described above, in order to further increase the on-current, it is possible to achieve this by making ΔLS=1 μm smaller in this embodiment and by making the gate insulating film on the second gate electrode thinner.

またオフ電流のさらなる低下を望むには、ΔL。Also, if you want to further reduce the off-state current, use ΔL.

を本実施例の1μmからさらに大きな値とすることで達
成できることは、前述した通りである6なお、本発明は
上記の実施例に限定されるものではない。特に、第2の
ゲート電極4の材質は、Crに限らず、例えば、CVD
法で形成したn”a−8iHであってもよい。また第1
のゲート絶縁膜3と第2のゲート絶縁膜5とは、SiN
に限られないし、両者が同じものである必要もない。さ
らに本実施例では、素子の双方向性を考慮して、第2の
ゲート電極4とソース電極10およびドレイン電極11
との両方にオフセットを設けたが、一方の電極とオーバ
ラップするように構成しても本発明の効果が失われるこ
とはない。
What can be achieved by increasing the value from 1 μm in this embodiment as described above is as described above.6 Note that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment. In particular, the material of the second gate electrode 4 is not limited to Cr; for example, CVD
n”a-8iH formed by the method.
The gate insulating film 3 and the second gate insulating film 5 are made of SiN
It is not limited to , and it is not necessary that the two are the same. Furthermore, in this embodiment, considering the bidirectionality of the device, the second gate electrode 4, the source electrode 10, and the drain electrode 11 are connected to each other.
Although an offset is provided for both electrodes, the effects of the present invention will not be lost even if the electrodes are configured to overlap with one of the electrodes.

また、第1のゲート電極2と第2のゲート電極4とは、
通常はパターン上あるいは外部接続によって共通接続し
、同電位で使用するが、各々を独立にし、異なった電位
で使用することも出来る。
Moreover, the first gate electrode 2 and the second gate electrode 4 are
Usually, they are commonly connected on a pattern or by external connection and used at the same potential, but they can also be made independent and used at different potentials.

実施例 2 第7図は1本発明の第2の実施例の断面図である。Example 2 FIG. 7 is a sectional view of a second embodiment of the present invention.

本実施例は、ゲート電極は1個であるが、ゲート絶縁膜
を2層構造にしたものである。
In this embodiment, there is one gate electrode, but the gate insulating film has a two-layer structure.

第7図において、まず、ガラス基板1上にゲート電tf
12を形成した後、その上に第1のゲート絶縁膜3を堆
積し、ゲート電極2上で所望のパターン部分を除去する
。次に、第2のゲート絶縁膜5となるSiNを厚さ40
0人に堆積する。その後の工程は、前記第1図に示した
実施例によるものと同じ工程で形成するが、ΔLS=−
1μm。
In FIG. 7, first, a gate voltage tf is placed on the glass substrate 1.
After forming the gate electrode 12, a first gate insulating film 3 is deposited thereon, and a desired pattern portion on the gate electrode 2 is removed. Next, SiN, which will become the second gate insulating film 5, is deposited to a thickness of 40 mm.
Deposited on 0 people. The subsequent steps are the same as those in the embodiment shown in FIG. 1, except that ΔLS=-
1 μm.

ΔLD−2μmとなるように、ソースおよびドレイン電
極を加工し、第7図に示したトランジスタを得た。
The source and drain electrodes were processed so that ΔLD-2 μm, and the transistor shown in FIG. 7 was obtained.

コノトランジスタ(7)Vg=10V、Vo=10Vの
オン電流は、従来の構造のトランジスタの5.5倍が得
られ、また、Vg=−10V、Vo=10Vにおけるオ
フ電流はI X 10−”A以下とすることができた。
Conotransistor (7) The on-current at Vg=10V and Vo=10V is 5.5 times that of a transistor with a conventional structure, and the off-state current at Vg=-10V and Vo=10V is I x 10-" I was able to get it below A.

実施例 3 次なる実施例を第8図を用して説明する。本実施例によ
るトランジスタは、液晶デイスプレィ用スイッチングト
ランジスタにみられるような、双方向性、すなわち、ソ
ースとドレインが、その駆動条件によって入れ替るトラ
ンジスタを目標とした。第8図は本実施例のトランジス
タの断面を示す。このトランジスタの作製方法は、第2
のゲート電極の形成までは、実施例1は同様にして作る
Example 3 The next example will be described with reference to FIG. The transistor according to this embodiment is intended to be bidirectional, that is, a transistor in which the source and drain can be switched depending on the driving conditions, as seen in switching transistors for liquid crystal displays. FIG. 8 shows a cross section of the transistor of this example. The method for manufacturing this transistor is the second
Example 1 is manufactured in the same manner up to the formation of the gate electrode.

次に、例えばCVD法によって第2ゲート絶縁膜5とし
てSiNを膜厚400人堆積し、さらに引き続き、CV
D法によって、半導体層6として、a−8i層を膜厚8
00人堆積し、さらに引き続きCVD法により、保護膜
21としてSiNを膜厚0.2μm堆積した。その後、
保護膜21をチャネル長となるようにホトエツチングに
より加工した。この上に、CVD法によって、導電性非
晶質シリコン(a−8i (n”) )を300人堆積
し、オーミックコンタクト層7を形成した。次に、半導
体層6の島状化加工を行なった。この時、保護膜21の
中央部のオーミックコンタクト層7も併せて除去加工し
た。次に、Cr、AQを堆積、加工する方法は実施例1
と同様とした。このようにして得たトランジスタは第8
図のごとくとなる。
Next, SiN is deposited to a thickness of 400 mm as the second gate insulating film 5 by, for example, CVD method, and then CVD
By the D method, the a-8i layer was formed into a film thickness of 8 as the semiconductor layer 6.
After that, SiN was deposited as a protective film 21 to a thickness of 0.2 μm using the CVD method. after that,
The protective film 21 was processed by photoetching so as to have the channel length. On top of this, 300 layers of conductive amorphous silicon (a-8i (n")) were deposited by the CVD method to form an ohmic contact layer 7. Next, the semiconductor layer 6 was processed into an island shape. At this time, the ohmic contact layer 7 at the center of the protective film 21 was also removed.Next, the method of depositing and processing Cr and AQ was as described in Example 1.
The same is true. The transistor thus obtained is the 8th transistor.
The result will be as shown in the figure.

このトランジスタにおけるΔLSはソース側の保護膜2
1の端部から、第2ゲート電極端部までの距離であり、
同じく、ΔLDはドレイン側の保護膜21の端部から第
2ゲート電極端部までの距離である。この実施例では、
ΔLS、ΔLDともに2μmになるように加工した。ま
た、チャネル長は6μm、チャネル幅は307Amとし
た。すなわち、チャネルのW/Lは5である。このトラ
ンジスタを液晶デイスプレィに使うには、画素電極の形
成。
ΔLS in this transistor is the protective film 2 on the source side.
is the distance from the end of 1 to the end of the second gate electrode,
Similarly, ΔLD is the distance from the end of the protective film 21 on the drain side to the end of the second gate electrode. In this example,
Processing was performed so that both ΔLS and ΔLD were 2 μm. Further, the channel length was 6 μm and the channel width was 307 Am. That is, the W/L of the channel is 5. To use this transistor in a liquid crystal display, a pixel electrode must be formed.

パシベーションの形成池デイスプレィとして必要な構成
物を形成する必要がある。しかし、ここでは、本トラン
ジスタの動作について述べることとし、デイスプレィパ
ネルの作製方法については省くこととする。
Formation of passivation It is necessary to form the necessary components as a pond display. However, the operation of this transistor will be described here, and the method for manufacturing the display panel will be omitted.

液晶デイスプレィ等に使われるトランジスタは双方向性
動作を行なう。すなわち、ソースとドレインは動作条件
によって入れ替る。これは、液晶が交流駆動する必要が
あるためで、例えばゲート電極をVg±17.5Vでパ
ルス駆動しながら、第8図の11の電極(ドレイン電極
としている)に映像信号を入れる。すると12の電極側
に、Vgが+17.5Vの時に、映像信号が伝わる。
Transistors used in liquid crystal displays and the like operate bidirectionally. That is, the source and drain are interchanged depending on operating conditions. This is because the liquid crystal needs to be driven with alternating current. For example, while driving the gate electrode in pulses at Vg±17.5V, a video signal is input to electrode 11 (used as a drain electrode) in FIG. 8. Then, a video signal is transmitted to the 12th electrode side when Vg is +17.5V.

ここで映像信号は、輝度により、その電圧は異なり、O
vから±13Vまで変化する。映像信号が(+)である
場合は、11の電極は正しくドレインとして働く、一方
(−)信号では11の電極はソースとして働く、これは
電流の流れる方向が逆転しているためである。このよう
に、信号電圧が変化することは、Vgがたとえ一定であ
っても、ゲートとドレイン間のポテンシャルが変化して
いることを意味している。すなわち、実質的なゲート電
圧が変化していることに等しい、第9図は、本実施例に
よるトランジスタのドレイン電流(より)のドレイン電
圧(VD)依存を、各種Vgにおいて調べた結果である
。デイスプレィ駆動条件(7)Vg=+17.5V、信
号電圧Vo= + 13 V ニおける。トランジスタ
の駆動動作範囲は、同図の実線で囲まれたハツチング領
域となる。一方間図中に、従来構造のトランジスタ(W
/L=5)の駆動動作範囲を点線で囲んだハツチングに
よって示した。同図から、同じ大きさのトランジスタで
あっても、本実施例によるトランジスタの動作範囲が非
常に広く、扱える信号電流も大きいことがわかる0本実
施例のトランジスタでは双方向のため、ΔLSとΔLD
はともに2μmとしており、どちらがドレインとなって
も、第9図の特性が得られた。また駆動電流も従来構造
のトランジスタに比べ3倍以上となった・ 以上、本発明を実施例によって説明して来たが、本発明
の主旨はこれに止まるものではない。例えば、絶縁膜の
種類はSiNに限らず、Sin、や5iON、Ta、○
、あるいはAff20.等であってもよい。また半導体
層もa−8i:Hに限らず、a−Ge:H,a−C:H
あるいはこれらの合金系であってもよい。また第1と第
2のゲート絶縁膜がSiNとS i O,あるいはSi
Nと5iON等の組合せであってもよいことは勿論であ
る。
Here, the voltage of the video signal varies depending on the brightness, and the voltage of the video signal varies depending on the brightness.
It varies from v to ±13V. When the video signal is (+), the 11th electrode correctly works as a drain, while for a (-) signal, the 11th electrode works as a source because the direction of current flow is reversed. Thus, a change in the signal voltage means that even if Vg is constant, the potential between the gate and the drain is changing. In other words, this is equivalent to a change in the substantial gate voltage. FIG. 9 shows the results of examining the dependence of the drain current (more) on the drain voltage (VD) of the transistor according to this example at various Vg values. Display driving conditions (7) Vg=+17.5V, signal voltage Vo=+13V. The driving operation range of the transistor is the hatched area surrounded by the solid line in the figure. On the other hand, in the diagram, a transistor with a conventional structure (W
/L=5) is shown by a hatching surrounded by a dotted line. From the figure, it can be seen that even though the transistors are the same size, the operating range of the transistor according to this example is very wide and the signal current that can be handled is large.
were both 2 μm, and the characteristics shown in FIG. 9 were obtained no matter which one served as the drain. In addition, the drive current is more than three times that of a transistor with a conventional structure.Although the present invention has been described above with reference to examples, the gist of the present invention is not limited thereto. For example, the type of insulating film is not limited to SiN, but also Sin, 5iON, Ta, ○
, or Aff20. etc. may be used. In addition, the semiconductor layer is not limited to a-8i:H, but also a-Ge:H, a-C:H.
Alternatively, it may be an alloy of these. Furthermore, the first and second gate insulating films are made of SiN, SiO, or Si.
Of course, a combination of N and 5iON or the like may also be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したごとく、本発明によれば、a−8i:H薄
膜トランジスタの伝導度を従来のトランジスタより高め
ることが出来る。したがって同じ電流を流すためのトラ
ンジスタの寸法を小さくすることが8来るので、このT
PTを液晶デイスプレィ用スイッチングトランジスタ等
として用いれば、製作面からも特性面からも非常に大き
な効果が得られる。
As described above, according to the present invention, the conductivity of an a-8i:H thin film transistor can be increased compared to conventional transistors. Therefore, it is necessary to reduce the size of the transistor to flow the same current, so this T
If PT is used as a switching transistor for a liquid crystal display, great effects can be obtained from both the manufacturing and characteristic aspects.

また、電流駆動能力が大きいので、a−Si:HTFT
の集積回路の作製にも非常に大きな効果をもたらす。そ
のため従来は実現困難であった回路構成が十分可能にな
り、その経済的効果は大きいものがある。
In addition, since the current drive capability is large, a-Si:HTFT
It also has a huge effect on the production of integrated circuits. Therefore, circuit configurations that were difficult to realize in the past are now possible, and the economical effects are significant.

また、本発明のトランジスタでは、ΔLS、ΔLDを、
その使用方法に応じ適宜選択することによって、オン電
流のより大きなトランジスタ、あるいは、オン電流の増
大とともに、オフ特性をも劣化させないトランジスタ、
さらには双方向性トランジスタであって、オン電流の大
きなトランジスタ等積々の特徴を生かしたトランジスタ
が得られる。
In addition, in the transistor of the present invention, ΔLS and ΔLD are
By selecting an appropriate transistor according to the method of use, it is possible to create a transistor with a larger on-current, or a transistor that does not deteriorate its off-characteristics while increasing the on-current.
Furthermore, it is possible to obtain a bidirectional transistor that takes advantage of numerous characteristics, such as a transistor with a large on-current.

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

第1図は本発明の第1の実施例の断面図、第2図は従来
のTPTの一例の断面図、第3図は本発明の効果を示す
実験結果、第4図は本発明の効果を示す実験結果、第5
図は本発明のトランジスタの電流経路を示す断面図、第
6図は第1の実施例のトランジスタ特性と従来のトラン
ジスタ特性とを比較した特性図、第7図は本発明の第2
の実施例の断面図、第8図は本発明の第3の実施例の断
面図、第9図は第3の実施例のトランジスタを液晶デイ
スプレィに使う場合の駆動動作範囲を示す動作特性を、
従来のトランジスタのそれと比較した動作特性図である
。 1・・・ガラス基板 2・・・第1のゲート電極 3・・・第1のゲート絶縁膜 4・・・第2のゲート電極 5・・・第2のゲート絶縁膜 6・・・a−8i:Hの半導体層 7・・・n”a−5iのオーミックコンタクト層8・・
・Cr屡 9・・・Afi層 10・・・ソース電極 11・・・ドレイン電極 12・・・バシベーシ目ン 21・・・保護膜 応 / Z $L風 11−−ドレしf極 竿31!l ΔLCD(μmン 堅プ 衛 左図
Fig. 1 is a sectional view of the first embodiment of the present invention, Fig. 2 is a sectional view of an example of conventional TPT, Fig. 3 is an experimental result showing the effects of the present invention, and Fig. 4 is the effect of the present invention. Experimental results showing 5th
The figure is a cross-sectional view showing the current path of the transistor of the present invention, Figure 6 is a characteristic diagram comparing the transistor characteristics of the first embodiment with the conventional transistor characteristics, and Figure 7 is the second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view of the third embodiment of the present invention, and FIG. 9 shows the operating characteristics showing the driving operation range when the transistor of the third embodiment is used in a liquid crystal display.
FIG. 3 is a diagram showing operating characteristics compared with those of a conventional transistor. 1... Glass substrate 2... First gate electrode 3... First gate insulating film 4... Second gate electrode 5... Second gate insulating film 6... a- 8i:H semiconductor layer 7...n''a-5i ohmic contact layer 8...
・Cr layer 9...Afi layer 10...Source electrode 11...Drain electrode 12...Base base 21...Protective film response / Z $L wind 11--Drain f pole 31! l ΔLCD (μm hard disk left diagram

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体基板または絶縁性基板上に形成された半導体
層からなる能動層、ゲート絶縁膜、ゲート電極、ソース
電極およびドレイン電極を有し、上記ゲート絶縁膜の膜
厚が、ソース電極とドレイン電極の両方あるいは一方の
近傍部分では厚くし、ソース電極とドレイン電極間のチ
ャネルに接する部分では薄く形成した薄膜トランジスタ
において、ソース電極の端部からチャネル中央部ヘ向う
方向に、ゲート絶縁膜の膜厚の厚い部分の長さ(ΔL_
S)が7μm以下であることを特徴とした薄膜トランジ
スタ。 2、半導体基板または絶縁性基板上に形成された半導体
層からなる能動層、ゲート絶縁膜、ゲート電極、ソース
電極およびドレイン電極を有し、上記ゲート絶縁膜の膜
厚が、ソース電極とドレイン電極の両方あるいは一方の
近傍部分では厚くし、ソース電極とドレイン電極間のチ
ャネルに接する部分では薄く形成した薄膜トランジスタ
において、ドレイン電極の端部からチャネル中央部ヘ向
う方向に、ゲート絶縁膜の膜厚の厚い部分の長さ(ΔL
_D)が−3μm以上であることを特徴とした薄膜トラ
ンジスタ。
[Claims] 1. An active layer consisting of a semiconductor layer formed on a semiconductor substrate or an insulating substrate, a gate insulating film, a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode, the film thickness of the gate insulating film being , in a thin film transistor that is thick in the vicinity of both or one of the source and drain electrodes and thin in the part that contacts the channel between the source and drain electrodes, the gate The length of the thick part of the insulating film (ΔL_
A thin film transistor characterized in that S) is 7 μm or less. 2. It has an active layer consisting of a semiconductor layer formed on a semiconductor substrate or an insulating substrate, a gate insulating film, a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode, and the film thickness of the gate insulating film is equal to that of the source electrode and the drain electrode. In a thin film transistor, the thickness of the gate insulating film is increased in the direction from the edge of the drain electrode to the center of the channel in a thin film transistor that is thick in the vicinity of both or one of the electrodes and thin in the part adjacent to the channel between the source and drain electrodes. The length of the thick part (ΔL
A thin film transistor characterized in that _D) is -3 μm or more.
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