JPH04267551A - Thin film transistor - Google Patents
Thin film transistorInfo
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Landscapes
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- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】この発明は薄膜トランジスタに関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention This invention relates to thin film transistors.
【0002】0002
【従来の技術】薄膜トランジスタとしては、例えばイン
バータとして使用されるCMOSFETが知られている
。このような薄膜トランジスタでは、半導体層の表面に
pチャネルトランジスタとnチャネルトランジスタとを
並べて形成すると共に、pチャネルトランジスタのドレ
イン電極とnチャネルトランジスタのドレイン電極とを
接続した構造となっている。2. Description of the Related Art As a thin film transistor, for example, a CMOSFET used as an inverter is known. Such a thin film transistor has a structure in which a p-channel transistor and an n-channel transistor are formed side by side on the surface of a semiconductor layer, and the drain electrode of the p-channel transistor and the drain electrode of the n-channel transistor are connected.
【0003】0003
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
このような薄膜トランジスタでは、半導体層の一面側に
pチャネルトランジスタとnチャネルトランジスタの2
つのトランジスタを並べて形成しているので、トランジ
スタの占有面積が大きくなり、小型化に限界があるとい
う問題があった。この発明の目的は、より以上に小型化
を図ることのできる薄膜トランジスタを提供することに
ある。However, in such conventional thin film transistors, two transistors, a p-channel transistor and an n-channel transistor, are formed on one side of the semiconductor layer.
Since two transistors are formed side by side, the transistor occupies a large area, which limits miniaturization. An object of the present invention is to provide a thin film transistor that can be further miniaturized.
【0004】0004
【課題を解決するための手段】この発明は、半導体層の
一面にpチャネルトランジスタがまた他面にnチャネル
トランジスタが形成されるよう各トランジスタのチャネ
ル領域を積層状に形成するようにしたものである。[Means for Solving the Problems] The present invention is such that the channel region of each transistor is formed in a stacked manner so that a p-channel transistor is formed on one side of a semiconductor layer and an n-channel transistor is formed on the other side. be.
【0005】[0005]
【作用】この発明によれば、pチャネルトランジスタと
nチャネルトランジスタとを各チャネル領域が積層する
よう形成しているので、半導体層の一面側に2つのトラ
ンジスタを並べて形成する場合と比較して、占有面積を
小さくし、小型化を図ることができる。[Operation] According to the present invention, since the p-channel transistor and the n-channel transistor are formed so that each channel region is stacked, compared to the case where two transistors are formed side by side on one side of the semiconductor layer, It is possible to reduce the occupied area and achieve miniaturization.
【0006】[0006]
【実施例】図1〜図3はこの発明の一実施例における薄
膜トランジスタを示したものである。この薄膜トランジ
スタでは、セラミック等からなる基板1の上面にポリシ
リコンからなる半導体層2が設けられ、この半導体層2
の下面にnチャネルトランジスタ3が上面にpチャネル
トランジスタ4がそれぞれ形成された構造となっている
。すなわち、基板1の上面にはnチャネル用ゲート電極
11が形成され、このnチャネル用ゲート電極11の表
面にはゲート絶縁膜12が形成されている。ゲート絶縁
膜12の表面を含む基板1の上面には半導体層2が平面
十字状に形成されている。半導体層2の交差部分の一方
向の両側にはリンイオン注入によりnチャネル用ソース
領域13およびnチャネル用ドレイン領域14がそれぞ
れ形成され、他方向の両側にはボロンイオン注入により
pチャネル用ソース領域15およびpチャネル用ドレイ
ン領域16がそれぞれ形成されている。半導体層2の交
差部分は、厚さが例えば500〜1000Å程度であっ
て、二点鎖線で示すように下部のnチャネル領域17と
上部のpチャネル領域18が同一平面内に交差して生じ
ないように厚さ方向に間隔をおいて形成された構造とな
っている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIGS. 1 to 3 show a thin film transistor according to an embodiment of the present invention. In this thin film transistor, a semiconductor layer 2 made of polysilicon is provided on the upper surface of a substrate 1 made of ceramic or the like.
It has a structure in which an n-channel transistor 3 is formed on the bottom surface of the transistor, and a p-channel transistor 4 is formed on the top surface. That is, an n-channel gate electrode 11 is formed on the upper surface of the substrate 1, and a gate insulating film 12 is formed on the surface of this n-channel gate electrode 11. A semiconductor layer 2 is formed in a planar cross shape on the upper surface of the substrate 1 including the surface of the gate insulating film 12 . An n-channel source region 13 and an n-channel drain region 14 are formed on both sides of the intersection of the semiconductor layers 2 in one direction by phosphorus ion implantation, and p-channel source regions 15 are formed on both sides in the other direction by boron ion implantation. and a p-channel drain region 16 are formed. The intersection of the semiconductor layer 2 has a thickness of, for example, about 500 to 1000 Å, and the lower n-channel region 17 and the upper p-channel region 18 do not intersect in the same plane as shown by the two-dot chain line. The structure is such that they are formed at intervals in the thickness direction.
【0007】半導体層2の表面にはゲート絶縁膜19が
平面十字状に形成されている。半導体層2の交差部分に
対応する部分のゲート絶縁膜19の上面にはpチャネル
用ゲート電極20が形成されている。nチャネル用ソー
ス領域13およびnチャネル用ドレイン領域14に対応
する部分のゲート絶縁膜19にはコンタクトホール21
、22がそれぞれ形成され、これらのコンタクトホール
21、22を通してnチャネル用ソース領域13および
nチャネル用ドレイン領域14とそれぞれ接続されるn
チャネル用ソース電極23およびnチャネル用ドレイン
電極24がゲート絶縁膜19の上面等にそれぞれ形成さ
れている。pチャネル用ソース領域15およびpチャネ
ル用ドレイン領域16に対応する部分のゲート絶縁膜1
9にはコンタクトホール25、26がそれぞれ形成され
、これらのコンタクトホール25、26を通してpチャ
ネル用ソース領域15およびpチャネル用ドレイン領域
16とそれぞれ接続されるpチャネル用ソース電極27
およびpチャネル用ドレイン電極28がゲート絶縁膜1
9の上面等にそれぞれ形成されている。nチャネル用ド
レイン電極24とpチャネル用ドレイン電極28とは、
基板1の上面に形成された接続電極29によって接続さ
れている。A gate insulating film 19 is formed on the surface of the semiconductor layer 2 in a planar cross shape. A p-channel gate electrode 20 is formed on the upper surface of the gate insulating film 19 at a portion corresponding to the intersection of the semiconductor layers 2 . A contact hole 21 is formed in a portion of the gate insulating film 19 corresponding to the n-channel source region 13 and the n-channel drain region 14.
, 22 are formed, and are connected to the n-channel source region 13 and the n-channel drain region 14 through these contact holes 21 and 22, respectively.
A channel source electrode 23 and an n-channel drain electrode 24 are formed on the upper surface of the gate insulating film 19, respectively. Gate insulating film 1 in portions corresponding to p-channel source region 15 and p-channel drain region 16
Contact holes 25 and 26 are formed in the contact holes 25 and 26, respectively, and a p-channel source electrode 27 is connected to the p-channel source region 15 and the p-channel drain region 16, respectively, through these contact holes 25 and 26.
and the p-channel drain electrode 28 is connected to the gate insulating film 1.
9, respectively. The n-channel drain electrode 24 and the p-channel drain electrode 28 are
They are connected by a connection electrode 29 formed on the top surface of the substrate 1.
【0008】次に、この薄膜トランジスタの動作につい
て説明する。まず、図4(A)、(B)に示すように、
pチャネルトランジスタ4のゲート電極20に+VGS
が印加され、nチャネルトランジスタ3のゲート電極1
1に+VGSが印加された場合には、nチャネル用ゲー
ト電極11と対向する領域の半導体層2の上面に負電荷
が引き寄せられ、nチャネル領域17が生じる。また、
pチャネル用ゲート電極20と対向する領域の半導体層
2の裏面が同様にn型化する。このため、nチャネルト
ランジスタ3では、nチャネル領域17を電流が流れて
オンとなる。一方、pチャネルトランジスタ4では、p
チャネル領域18を電流が流れずにオフとなる。Next, the operation of this thin film transistor will be explained. First, as shown in FIGS. 4(A) and (B),
+VGS to the gate electrode 20 of the p-channel transistor 4
is applied to the gate electrode 1 of the n-channel transistor 3.
When +VGS is applied to the semiconductor layer 1, negative charges are attracted to the upper surface of the semiconductor layer 2 in the region facing the n-channel gate electrode 11, and an n-channel region 17 is generated. Also,
Similarly, the back surface of the semiconductor layer 2 in the region facing the p-channel gate electrode 20 becomes n-type. Therefore, in the n-channel transistor 3, a current flows through the n-channel region 17 and the transistor is turned on. On the other hand, in p-channel transistor 4, p
No current flows through the channel region 18 and it is turned off.
【0009】次に、図5(A)、(B)に示すように、
pチャネルトランジスタ4のゲート電極20に+VGS
が印加され、nチャネルトランジスタ3のゲート電極1
1に−VGSが印加された場合には、pチャネル用ゲー
ト電極20と対向する領域の半導体層2の上面に負電荷
が引き寄せられ、この部分がn型化すると共に、nチャ
ネル用ゲート電極11と対向する領域の半導体層2の裏
面に正電荷が引き寄せられ、この部分がp型化する。こ
のため、pチャネルトランジスタ4およびnチャネルト
ランジスタ3の両トランジスタが共にその各チャネル領
域18、17を電流が流れずにオフとなる。Next, as shown in FIGS. 5(A) and 5(B),
+VGS to the gate electrode 20 of the p-channel transistor 4
is applied to the gate electrode 1 of the n-channel transistor 3.
When −VGS is applied to 1, negative charges are attracted to the upper surface of the semiconductor layer 2 in the region facing the p-channel gate electrode 20, and this portion becomes n-type, and the n-channel gate electrode 11 Positive charges are attracted to the back surface of the semiconductor layer 2 in the region facing the region, and this region becomes p-type. Therefore, both p-channel transistor 4 and n-channel transistor 3 are turned off with no current flowing through their respective channel regions 18 and 17.
【0010】次に、図6(A)、(B)に示すように、
pチャネルトランジスタ4のゲート電極20に−VGS
が印加され、nチャネルトランジスタ3のゲート電極1
1に−VGSが印加された場合には、pチャネル用ゲー
ト電極20と対向する領域の半導体層2の上面に正電荷
が引き寄せられ、この部分がp型化すると共に、nチャ
ネル用ゲート電極11と対向する領域の半導体層2の裏
面も同様にp型化する。このため、pチャネルトランジ
スタ4では、pチャネル領域18を電流が流れてオンと
なる。一方、nチャネルトランジスタ3では、nチャネ
ル領域17を電流が流れずにオフとなる。Next, as shown in FIGS. 6(A) and 6(B),
-VGS to the gate electrode 20 of the p-channel transistor 4
is applied to the gate electrode 1 of the n-channel transistor 3.
When -VGS is applied to 1, positive charges are attracted to the upper surface of the semiconductor layer 2 in the region facing the p-channel gate electrode 20, and this part becomes p-type, and the n-channel gate electrode 11 Similarly, the back surface of the semiconductor layer 2 in the region facing the p-type is made p-type. Therefore, in p-channel transistor 4, current flows through p-channel region 18 and turns on. On the other hand, n-channel transistor 3 is turned off because no current flows through n-channel region 17.
【0011】次に、図7(A)、(B)に示すように、
pチャネルトランジスタ4のゲート電極11に−VGS
が印加され、nチャネルトランジスタ3のゲート電極1
1に+VGSが印加された場合には、pチャネル用ゲー
ト電極20と対向する領域の半導体層2の上面に正電荷
が引き寄せられ、この部分がp型化すると共に、nチャ
ネル用ゲート電極11と対向する領域の半導体層2の裏
面に負電荷が引き寄せられ、この部分がn型化する。こ
のため、pチャネルトランジスタ4およびnチャネルト
ランジスタ3の両トランジスタが共にその各チャネル領
域18、17を電流が流れてオンとなる。このとき、半
導体層2の交差部分の厚さが例えば500〜1000Å
程度とある程度厚くなっているので、nチャネルとpチ
ャネルとが同一平面内で交差することがなく、両トラン
ジスタはそれぞれ独立してオン動作をする。Next, as shown in FIGS. 7(A) and 7(B),
-VGS to the gate electrode 11 of the p-channel transistor 4
is applied to the gate electrode 1 of the n-channel transistor 3.
When +VGS is applied to the gate electrode 11, positive charges are attracted to the upper surface of the semiconductor layer 2 in the region facing the p-channel gate electrode 20, and this part becomes p-type, and the n-channel gate electrode 11 and Negative charges are attracted to the back surface of the semiconductor layer 2 in the opposing region, and this portion becomes n-type. Therefore, both p-channel transistor 4 and n-channel transistor 3 are turned on with current flowing through their respective channel regions 18 and 17. At this time, the thickness of the intersection portion of the semiconductor layer 2 is, for example, 500 to 1000 Å.
Since the transistors are thick to a certain extent, the n-channel and p-channel do not intersect in the same plane, and both transistors turn on independently.
【0012】このように、この薄膜トランジスタでは、
図4に示すように、両ゲート電極11、20に+VGS
が印加されたとき、pチャネルトランジスタ4がオフで
nチャネルトランジスタ3がオンとなり、一方、図6に
示すように、両ゲート電極11、20に−VGSが印加
されたとき、pチャネルトランジスタ4がオンでnチャ
ネルトランジスタ3がオフとなるので、両ドレイン電極
24、28を接続する接続電極29を出力電極とすると
、インバータとして使用可能なCMOSFETを構成す
ることができる。この場合、図7に示すような使用態様
は禁止される。なお、両ドレイン電極24、28を接続
電極29で接続せずに、pチャネルトランジスタ4とn
チャネルトランジスタ3とをそれぞれ単独で使用するこ
とも可能である。この場合、図7に示すような使用態様
は禁止されない。[0012] Thus, in this thin film transistor,
As shown in FIG. 4, +VGS is applied to both gate electrodes 11 and 20.
is applied, p-channel transistor 4 is off and n-channel transistor 3 is on. On the other hand, as shown in FIG. 6, when -VGS is applied to both gate electrodes 11 and 20, p-channel transistor 4 is When the n-channel transistor 3 is turned on, the n-channel transistor 3 is turned off, so if the connection electrode 29 connecting both drain electrodes 24 and 28 is used as an output electrode, a CMOSFET that can be used as an inverter can be constructed. In this case, usage as shown in FIG. 7 is prohibited. Note that without connecting both drain electrodes 24 and 28 with the connection electrode 29, the p-channel transistor 4 and n
It is also possible to use each channel transistor 3 independently. In this case, usage as shown in FIG. 7 is not prohibited.
【0013】[0013]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
、半導体層にpチャネルトランジスタとnチャネルトラ
ンジスタとが積層状に形成されるものであるから、半導
体層の一面側に2つのトランジスタを並べて形成する場
合と比較して、占有面積を小さくし、小型化を図ること
ができ、高集積化を図ることも可能となる。As explained above, according to the present invention, since a p-channel transistor and an n-channel transistor are formed in a stacked manner in a semiconductor layer, two transistors can be formed on one side of the semiconductor layer. Compared to the case where they are formed side by side, the occupied area can be reduced, downsizing can be achieved, and it is also possible to achieve high integration.
【図1】この発明の一実施例における薄膜トランジスタ
の斜視図。FIG. 1 is a perspective view of a thin film transistor in an embodiment of the present invention.
【図2】図1のC−C線に沿う断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along line CC in FIG. 1.
【図3】図1のD−D線に沿う断面図。FIG. 3 is a sectional view taken along line DD in FIG. 1;
【図4】pチャネルトランジスタのゲート電極に+VG
Sが印加され、nチャネルトランジスタのゲート電極に
+VGSが印加された場合の状態を説明するための図。[Figure 4] +VG at the gate electrode of the p-channel transistor
FIG. 3 is a diagram for explaining a state when S is applied and +VGS is applied to the gate electrode of an n-channel transistor.
【図5】pチャネルトランジスタのゲート電極に+VG
Sが印加され、nチャネルトランジスタのゲート電極に
−VGSが印加された場合の状態を説明するための図。[Figure 5] +VG at the gate electrode of the p-channel transistor
FIG. 4 is a diagram for explaining a state when S is applied and -VGS is applied to the gate electrode of an n-channel transistor.
【図6】pチャネルトランジスタのゲート電極に−VG
Sが印加され、nチャネルトランジスタのゲート電極に
−VGSが印加された場合の状態を説明するための図。[Figure 6] -VG at the gate electrode of a p-channel transistor
FIG. 4 is a diagram for explaining a state when S is applied and -VGS is applied to the gate electrode of an n-channel transistor.
【図7】pチャネルトランジスタのゲート電極に−VG
Sが印加され、nチャネルトランジスタのゲート電極に
+VGSが印加された場合の状態を説明するための図。[Figure 7] -VG at the gate electrode of a p-channel transistor
FIG. 3 is a diagram for explaining a state when S is applied and +VGS is applied to the gate electrode of an n-channel transistor.
2 半導体層 3 nチャネルトランジスタ 4 pチャネルトランジスタ 11 nチャネル用ゲート電極 13 nチャネル用ソース領域 14 nチャネル用ドレイン領域 15 pチャネル用ソース領域 16 pチャネル用ドレイン領域 17 nチャネル領域 18 pチャネル領域 19 ゲート絶縁膜 20 pチャネル用ゲート電極 23 nチャネル用ソース電極 24 nチャネル用ドレイン電極 27 pチャネル用ソース電極 28 pチャネル用ドレイン電極 29 接続電極 2 Semiconductor layer 3 N-channel transistor 4 p-channel transistor 11 Gate electrode for n-channel 13 Source region for n-channel 14 Drain region for n-channel 15 Source region for p channel 16 Drain region for p channel 17 N-channel region 18 p channel region 19 Gate insulation film 20 Gate electrode for p channel 23 Source electrode for n-channel 24 Drain electrode for n-channel 27 Source electrode for p channel 28 Drain electrode for p channel 29 Connection electrode
Claims (2)
面にnチャネルが形成されるようにpチャネルトランジ
スタとnチャネルトランジスタを交差して設け、且つ前
記同チャネルが同一平面内に生じないよう前記半導体層
を厚く形成したことを特徴とする薄膜トランジスタ。1. A p-channel transistor and an n-channel transistor are provided to cross each other so that a p-channel is formed on one side of a semiconductor layer and an n-channel is formed on the other side, and the same channels are not formed in the same plane. A thin film transistor characterized in that the semiconductor layer is formed thickly.
ン電極と前記nチャネルトランジスタのドレイン電極と
を接続してCMOSFETを構成してなることを特徴と
する請求項1記載の薄膜トランジスタ。2. The thin film transistor according to claim 1, wherein the drain electrode of the p-channel transistor and the drain electrode of the n-channel transistor are connected to form a CMOSFET.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP3048631A JPH04267551A (en) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | Thin film transistor |
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JP3048631A JPH04267551A (en) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | Thin film transistor |
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JPH04267551A true JPH04267551A (en) | 1992-09-24 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP3048631A Pending JPH04267551A (en) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | Thin film transistor |
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JP (1) | JPH04267551A (en) |
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