JPH05183165A - 薄膜トランジスタ - Google Patents

薄膜トランジスタ

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JPH05183165A
JPH05183165A JP35945291A JP35945291A JPH05183165A JP H05183165 A JPH05183165 A JP H05183165A JP 35945291 A JP35945291 A JP 35945291A JP 35945291 A JP35945291 A JP 35945291A JP H05183165 A JPH05183165 A JP H05183165A
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JP
Japan
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electrodes
thin film
pair
gate electrode
film transistor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP35945291A
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English (en)
Inventor
Hitoshi Nishio
仁 西尾
Atsuo Ishikawa
敦夫 石川
Yoshinori Yamaguchi
美則 山口
Yoshihisa Owada
善久 太和田
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.)
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ソ−ス、ドレイン電極の歯の部分が細く、ソ
−ス、ドレインの電極間距離が狭いため、パタ−ニング
が非常に困難であるという欠点が解消された薄膜トラン
ジスタを提供する。 【構成】 逆スタガ一薄膜トランジスタ等の薄膜トラン
ジスタにおいて、一対の電極5の一方または両方が櫛状
に形成されており、かつ、ゲ−ト電極2の長手方向に一
対の電極5の侵入しない領域が連続的に形成されている
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は集積回路化に適した寄生
容量の少ない薄膜トランジスタに関する。
【0002】
【従来の技術】多結晶または非晶質半導体により形成さ
れた薄膜トランジスタ (Thin Film Tran
sistar:以下、TFTという) は、近年密着型イ
メージセンサや液晶等を用いる表示装置のスイッチング
素子として採用されている。最近ではより大画面化、高
精細化の要求が高まり10インチサイズのラップトップ
コンピュータ用のアモルファスシリコンTFT液晶パネ
ルも開発されている。
【0003】例えば、図5は逆スタガー型TFTと呼ば
れる構造のもののソース、ドレイン電極側から見た図で
あり、図6は図5のA−A線断面図である。これは絶縁
性基板1上にゲート電極2、半導体層と絶縁性を保つ絶
縁層3、半導体層4、および半導体層4とオーミックに
接続された一対のソース、ドレイン電極5を順次積層し
てなるものである。通常これらの微細加工はフォトリソ
グラフィと呼ばれる方法で行われる。これは、まず基板
にフォトレジストを塗布した所望のパターンのフォトマ
スクにより露光を行い、現像によりエッチングしたい部
分のレジストを除去する。次に所定のエッチング液によ
りエッチングを行った後残りのレジストを剥離する。以
上の操作により所望の微細パターンが形成される。
【0004】このTFTではソース、ドレイン電極5
が、直線的に平行に配列されていることによるいつくか
の問題点があった。その一つにソース、ドレイン電極5
とゲート電極2間の寄生容量が大きいことがある。その
理由は前述したフォトリソグラフィのフォトマスク合わ
せの精度の関係からゲート電極2の幅をチャネル長Lよ
り長めに設定する必要があったからである。ソース、ド
レイン電極5とゲート電極2の重なり部分△Lがあるた
め、この部分で寄生容量が発生する。
【0005】しかし更なる大画面化、高精細化のために
はゲート電極2、ソース電極間5の寄生容量Cgsを減
らすことが必要とされている。Cgsが大きい場合、飛
び込み電圧が増加し焼き付き不良が起こり、さらに画面
のコントラスト比の分布が不均一になる。またゲート電
極2、ドレイン電極5間の寄生容量Cgdによってゲー
ト電圧変化に対して保持電圧が低下し、これが原因とな
り焼き付き、フリッカ等が起こることが知られている。
(フラットパネル・ディスプレイ1991、日経BP
社)
【0006】また例えば、図7に示すようなTFTでは
寄生容量を減少させるような構造となっている。これは
逆スタガー型TFTのソース、ドレイン電極5のそれぞ
れが複数個の歯を有する櫛形構造であり、この歯が半導
体層4を横断するようにかつ互いに非接触の状態で組合
わさるように配置されている。このようにした場合ソー
ス、ドレイン電極5を直線的に平行に配置した場合に比
較して、チャネル長方向におけるソース、ドレイン電極
5とゲート電極2の重なり度合いは増加するものの、ソ
ース、ドレイン電極5の歯の部分をできるだけ細く数多
い櫛形構造とすることでチャネル幅方向における重なり
度合いは著しく減少し、その結果ソース、ドレイン電極
5とゲート電極5との間で生じる寄生容量を減少させる
ことができる(例えば、特開平2−275672号
等)。この構造によればソース、ドレイン電極5とゲー
ト電極2に多少のずれが生じてもソース、ドレイン電極
5が完全にゲート電極2にかかっていれば、TFTの性
能に変化はないのでマスク合わせが容易であることがわ
かっている。このようにマスク合わせに関しては容易で
あるものの、ソース、ドレイン電極5の歯の部分が細
く、ソース、ドレインの電極間距離が狭いため、パター
ニングが非常に困難になるという欠点がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の問題点に鑑みなされたものであって、従来の欠点を
解消した新規な薄膜トランジスタを提供することを目的
とする。また、本発明は製造が容易でかつ高性能を発揮
する薄膜トランジスタを提供することも目的とするもの
である。さらに、本発明は寄生容量が小さく、飛び込み
電圧の少ない薄膜トランジスタを提供することをも目的
とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記諸目的は、半導体
層、該半導体表面とオーミックに接合される一対の電
極、該半導体表面に接して形成されるゲート絶縁層、該
ゲート絶縁層の他端面側に形成され該ゲート絶縁層によ
り半導体層と絶縁性を保たれたゲート電極を、絶縁基板
に積層した構造を有する絶縁ゲート型電界効果トランジ
スタにおいて、一対の電極の一方または両方が櫛状に形
成されており、ゲート電極の長手方向に一対の電極の侵
入しない領域が連続的に形成されていることを特徴とす
る薄膜トランジスタにより達成される。
【0009】また本発明は、絶縁基板にゲート電極とゲ
ート絶縁膜と半導体と一対の電極とを順次に形成してな
る逆スタガー型薄膜トランジスタにおいて、一対の電極
の一方または両方が櫛状に形成されており、ゲート電極
の長手方向に一対の電極の侵入しない領域が連続的に形
成されていることを特徴とする逆スタガー型薄膜トラン
ジスタに関する。
【0010】さらに本発明は、絶縁基板に一対の電極と
半導体層とゲート絶縁膜とゲート電極とを順次に形成し
てなるスタガー型薄膜トランジスタにおいて、一対の電
極の一方または両方が櫛状に形成されており、ゲート電
極の長手方向に一対の電極の侵入しない領域が連続的に
形成されていることを特徴とするスタガー型薄膜トラン
ジスタに関する。
【0011】
【作用】本発明の薄膜トランジスタにおいては、一対の
電極の一方あるいは両方が櫛状に形成されており、ゲー
ト電極の長手方向に一対の電極の侵入しない領域が連続
的に形成されているので、一対の電極を直線的に平行に
形成した場合に比較して、ゲート電極と一対の電極の重
なり部の面積を少なくすることができ、それにより寄生
容量を減少させることができる。したがって飛び込み電
圧が減少し、焼き付き不良、フリッカの防止が行える。
【0012】また、一対の電極が櫛状となるため、ゲー
ト電極との重なり部の面積が、かなり少なくなりゲート
電極の横手方向の重なり部の長さを余裕をもって長めに
設計できる。したがって、マスク合わせが容易となりT
FTの歩留りが向上する。
【0013】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明す
る。
【0014】図1は本発明のTFTの一実施例である逆
スタガー型TFTにおける構成を示す平面であり、図2
は図1のA−A線断面図である。図において、1は絶縁
性基板、2はゲート電極、3はゲート絶縁膜、4は半導
体層、5はソース、ドレイン電極を示す。
【0015】本実施例においては、ガラスからなる絶縁
性基板1上に、所定のパターンによりクロム薄膜のゲー
ト電極2が形成される。そしてこのゲート電極2を覆い
隠すように非晶質シリコン窒化膜(SiNx )からなる
ゲート絶縁膜3、さらに非晶質シリコン半導体層4が形
成される。この半導体層4上に、アルミ薄膜の一対のソ
ース、ドレイン電極5が形成される。なお、本実施例に
おいては、半導体層4とソース、ドレイン電極5のオー
ミック性をとるために、半導体層4とソース、ドレイン
電極5間に、多量の燐をドープした非晶質シリコン半導
体層6を挿入している。
【0016】この一対のソース、ドレイン電極5は、図
1に示すように、櫛状に形成されており、ゲート電極2
の長手方向に一対の電極の侵入しない領域が連続的に形
成されている。寄生容量の低減のためには、ソース、ド
レイン電極5の櫛状の歯の数は少ない方が望ましく、歯
の間隔はできるだけ広い方が望ましく、歯の幅はできる
だけ狭い方が望ましい。具体的には、歯の数としては4
本以下が、歯の間隔は16μm以上が、歯の幅は10μ
m以下が好ましい。
【0017】また本実施例においては半導体層4として
非晶質シリコンを用いているが、半導体層4の材質とし
ては特に限定はなく、例えば多結晶シリコン、あるいは
Ge、GexSi1-x、Six1-x等の化合物、さらには
高い非抵抗を有するCdS、ZnSe、ZnS等の化合
物の非晶質あるいは多結晶薄膜等が用いられる。
【0018】さらに本発明のTFTにおいては、ゲート
絶縁膜3としてSiNx に限定されるものではなく、S
iO2, SiCx等やその他の絶縁体薄膜を用いることが
できる。またゲート電極2としてもCrに限定されるも
のではなく、Mo、Ta,Ti,Al等の金属薄膜の導
電材料を、ソース、ドレイン電極5としてもAlに限定
されるものではなく、Ti、Cr等の金属薄膜の導電材
料を用いることができる。絶縁性基板1としてもガラス
基板以外の例えば、石英、セラミック等の絶縁材料を用
いることができる。
【0019】実施例および比較例 図1〜2に示す逆スタガー型TFT(実施例)を作製
し、ソース、ドレイン電圧をパラメータにとりゲート電
圧−ドレイン電流特性を調べた。
【0020】TFTの作製法としてまずガラス基板1上
に厚さ1300ÅのCrゲート電極2を真空蒸着法、フ
ォトリソグラフィーにより形成した。次にゲート絶縁膜
3としてSiNx:5000Åを、さらに半導体層4と
して非晶質シリコン膜3000Åを、引き続いて膜厚3
00Åの多量燐ドープ非晶質シリコン膜6を、それぞれ
グロー放電により成膜した。次にソース、ドレイン電極
5としてAl薄膜8000Åを真空蒸着により形成し
た。これを所望のパターンのレジスト膜で被覆し、被覆
されていない部分のAl薄膜および燐ドープ非晶質シリ
コン膜をエッチングし所望のソース、ドレイン電極5を
形成することによりTFTが作製された。なお作製した
ソース、ドレイン電極5の歯の数はそれぞれ3個であ
り、歯の間隔は16μm、歯の幅は9μmであった。
【0021】図3はこのTFT(実施例)の静特性を示
しており、ソース、ドレイン電圧をパラメータに0V、
5V、10V、15Vとしたときのゲート電圧−ドレイ
ン電流特性を示すものである。図3より、実質的にソー
ス、ドレイン電極長が減少しているにもかかわらず、1
μA程度のオン電流が観測されており、電極長減少がオ
ン電流の減少には余り寄与しないことがわかる。図4
は、比較のために全く同様の方法で作製された逆スタガ
ー型TFT(比較例)の静特性を示しているが、ソー
ス、ドレイン電極は図5〜6に示されたと同様、直線的
に平行に形成されており、ソース、ドレイン電極長は図
3で櫛状に形成された電極の全幅とほぼ同等になってい
る。したがって、実施例においては実際の電極長が減少
しているにもかかわらず、特性的には直線的に平行に形
成されたソース、ドレイン電極をもつTFT(比較例)
に比較してほとんど変化がなかった。さらに、図4のT
FT(比較例)に比較すると、図3のTFT(実施例)
のオフ電流の方が1桁以上低レベルにあり、この構造に
することによりリーク電流も減少するという効果が認め
られた。
【0022】また、実施例のTFTの寄生容量は0.0
4pFであり、通常の直線で平行なソース、ドレイン電
極の場合の寄生容量0.09pFの40%程度に減少し
ている。
【0023】以上、逆スタガー型薄膜トランジスタを例
にとり本発明を説明してきたが、本発明はスタガー型ト
ランジスタ、さらには一般的な薄膜トランジスタにも好
適に適用することができる。
【0024】スタガー型トランジスタに適用する場合
は、ガラス基板1上にソース、ドレイン電極5を形成
し、続いて多量燐ドープ非晶質シリコン膜6を成膜し、
所望のパターンによりエッチングし、半導体層4を成膜
し、ゲート絶縁膜3を成膜し、さらに、ゲート電極5を
蒸着、フォトリソグラフィにより形成する点だけが、逆
スタガー型薄膜トランジスタの場合と異なるのみであ
る。
【0025】また、一般的な薄膜トランジスタに適用す
る場合は、基板がシリコン基板等の絶縁性のものであっ
たり、ゲート絶縁膜がSiO2の薄膜のものであった
り、電極の材質がTi等の金属であったりする点だけ
が、逆スタガー型薄膜トランジスタの場合と異なるのみ
である。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、TFTに
おけるソース、ドレイン電極を櫛状にすることにより、
ドレイン電流を減少させることなく、寄生容量を減少さ
せることにより飛び込み電圧の減少、フリッカの防止を
図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のTFTの一実施例である逆スタガー型
TFTにおける構成を示す平面図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】実施例のTFTの静特性を示すグラフである。
【図4】比較例のTFTの静特性を示すグラフである。
【図5】逆スタガー型TFTをソース、ドレイン電極側
から見た図である。
【図6】図5のA−A線断面図である。
【図7】従来の他の例の逆スタガー型TFTをソース、
ドレイン電極側から見た図である。
【符号の説明】
1 絶縁性基板 2 ゲート電極 3 ゲート絶縁膜 4 半導体層 5 ソース、ドレイン電極 6 非晶質シリコン半導体層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体層、該半導体表面とオーミックに
    接合される一対の電極、該半導体表面に接して形成され
    るゲート絶縁層、該ゲート絶縁層の他端面側に形成され
    該ゲート絶縁層により半導体層と絶縁性を保たれたゲー
    ト電極を、絶縁基板に積層した構造を有する絶縁ゲート
    型電界効果トランジスタにおいて、 一対の電極の一方または両方が櫛状に形成されており、
    ゲート電極の長手方向に一対の電極の侵入しない領域が
    連続的に形成されていることを特徴とする薄膜トランジ
    スタ。
  2. 【請求項2】 絶縁基板にゲート電極とゲート絶縁膜と
    半導体と一対の電極とを順次に形成してなる逆スタガー
    型薄膜トランジスタにおいて、 一対の電極の一方または両方が櫛状に形成されており、
    ゲート電極の長手方向に一対の電極の侵入しない領域が
    連続的に形成されていることを特徴とする逆スタガー型
    薄膜トランジスタ。
  3. 【請求項3】 絶縁基板に一対の電極と半導体層とゲー
    ト絶縁膜とゲート電極とを順次に形成してなるスタガー
    型薄膜トランジスタにおいて、 一対の電極の一方または両方が櫛状に形成されており、
    ゲート電極の長手方向に一対の電極の侵入しない領域が
    連続的に形成されていること特徴とするスタガー型薄膜
    トランジスタ。
JP35945291A 1991-12-27 1991-12-27 薄膜トランジスタ Withdrawn JPH05183165A (ja)

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Cited By (4)

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Effective date: 19990311