JPH0530057B2 - - Google Patents

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JPH0530057B2
JPH0530057B2 JP59165214A JP16521484A JPH0530057B2 JP H0530057 B2 JPH0530057 B2 JP H0530057B2 JP 59165214 A JP59165214 A JP 59165214A JP 16521484 A JP16521484 A JP 16521484A JP H0530057 B2 JPH0530057 B2 JP H0530057B2
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JP
Japan
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layer
thin film
transparent electrode
field effect
effect transistor
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Keiichi Nakao
Sadakichi Hotsuta
Shigenobu Shirai
Ikunori Kobayashi
Seiichi Nagata
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types 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
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/78606Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device
    • H01L29/78618Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device characterised by the drain or the source properties, e.g. the doping structure, the composition, the sectional shape or the contact structure
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    • H01L29/78651Silicon transistors
    • H01L29/7866Non-monocrystalline silicon transistors

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は薄膜電界効果トランジスタとその製造
方法に係り、特に液晶等と組合せて画像表示装置
を構成するためのシリコンを主成分とした非単結
晶半導体薄膜電界効果トランジスタ(以下TFT
と略称する)とその製造方法に関するものであ
る。
従来例の構成とその問題点 近年、液晶画像表示素子の絵素数の増加に伴な
つて、TFTをスイツチング素子として利用され
るようになつてきた。
以下に従来のTFTについて説明する。第1図
は従来のTFTの断面図であり、1は透明絶縁基
板、2はゲート電極及びゲートバス配線となる第
1の金属層、3はゲート絶縁層、4は非単結晶シ
リコン半導体層、5は表示絵素となる透明電極で
ある。6,7はドレイン、ソース電極及びソース
バス配線となる第2の金属層で、アルミニウムで
形成されている。9はリン等をドープし価電子制
御したn型の非単結晶シリコン層であり、チヤン
ネルを形成する非単結晶シリコン半導体層4とソ
ース、ドレイン電極7,6とのオーミツク接続を
得るために介在する。
上記のように構成されたTFTについて、以下
その動作を説明する。TFTは多数基板上に配置
され、液晶をスイツチングし、高密度の液晶画像
表示装置を構成する。上記従来の構成ではチヤン
ネルを構成する非単結晶シリコン半導体層4が露
出しているために、前記チヤンネル部に水分等が
吸着しトランジスタ特性が変動して安定な動作に
支障をきたす。このような現象を防止するため
に、ポリイミド、SiNx、SiO2等の絶縁薄膜等で
前記チヤンネル部を保護する場合があるが、これ
らの絶縁膜の形成には通常200℃以上の温度を必
要とする。また、液晶配向処理等のための配向膜
にポリイミド等の有機フイルムを使用する場合
も、キユア温度として1200℃以上の温度が必要で
ある。更に、非単結晶シリコンTFTを安定させ
るためには200℃以上の熱アニールを行なうこと
が望ましい。
以上のように通常、非単結晶シリコンTFTを
用いたデバイスでは、その製作工程中に200℃以
上の温度にさらされることが必要である。
一方、従来のドレイン、ソース電極6,7とし
ては配線抵抗が低く、かつ内部応力が小さいため
0.5〜1μmと厚い成膜が可能であり、段差カバレ
ジのよい配線が得られるという理由からアルミニ
ウムが使用されるが、アルミニウム(Siを数%含
むようなアルミニウムも含む)を使用した場合に
は、200℃以上の加熱処理ではアルミニウムが非
晶質シリコン中に拡散してしまい、TFTの電気
的特性が劣化する欠点を有している。特に上記熱
処理によりアルミニウム拡散してオーミツク接続
が不良となつたり、ホール伝導によりオフ電流が
上昇したりした。またTFTの耐熱性を上げるた
めに、ドレイン、ソース電極6,7を形成する金
属をアルミニウムと非単結晶シリコン層に対して
耐熱性の優れた金属(熱処理によりシリコン中に
拡散しない金属を意味し、耐熱性金属と称す)と
の二層構造にすることは特願昭58−120508号にて
提案されている。
しかしながら、上記の従来の構成では、二層構
造であつたので成膜およびパターニング工程が複
雑となり、コスト高であるという問題があつた。
発明の目的 本発明は、上記従来の問題点を解消するもの
で、液晶画像表示板の絵素となる透明電極層を耐
熱性金属として使用することで、TFTの信頼性
を向上できるとともに、工程を簡略化することの
できるTFTを提供することを目的とするもので
ある。
発明の構成 本発明のTFTは、ドレイン、ソース電極及び
ソースバス配線となる金属層と非単結晶半導体層
の間に透明電極層を備えたものであり、前記非単
結晶半導体層の熱処理の際におこる前記金属層の
拡散によりTFTの電気的特性が大幅に劣化する
ことを減少できるとともに、装置として必要な透
明電極を耐熱性金属として利用することにより、
被着形成及びパターニング工程を簡略化すること
ができるものである。また、透明電極とドレイ
ン、ソース電極のパターニングを同一形状とする
ことにより、合せ精度が悪い状態においても、ま
ず、ドレイン、ソース電極をパターニングし、次
にドレイン、ソース電極をマスクとして利用して
透明電極層をパターニングすることにより、ドレ
イン、ソース電極と透明電極層の互いのパターン
が決してずれることがなく形成され(以後自己整
合と呼ぶ)、光透過面積比(絵素面積に対する
TFTの面積比を意味し、これが大きいほどより
明るい透過画像が得られる)の大きい液晶画像表
示板が得られるものである。
実施例の説明 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。第2図は逆スタガー型と呼ばれるTFTの断
面図を示し、1は透明絶縁基板、2はゲート電極
及びゲートバス配線となる第1の金属層、3はゲ
ート絶縁層、4は非単結晶シリコン半導体層であ
る。6,7はドレイン、ソース電極及びソースバ
ス配線となる第2の金属層で、アルミニウムで形
成されている。8は例えばインジウムと錫の合金
薄膜よりなる透明電極層であり、非単結晶シリコ
ン半導体層4とドレイン、ソース電極6,7の間
にはさまれ、液晶画像表示板の絵素電極を兼ね
る。9はリン等をドープし価電子制御したn型の
非単結晶シリコンであり、チヤンネルを形成する
半導体層4とドレイン、ソース電極6,7とのオ
ーミツク接続を得るために介在する。透明電極層
8の上にバス配線として用いないドレイン電極6
を残しても残さなくとも抵抗的には問題にならな
い。開口率の面からバス配線以外はアルミ配線を
残さない方がよいが、非単結晶シリコン半導体層
4等による段差をカバーするという理由から透明
電極層8の上にドレイン電極6を残す二層構造が
望ましい。
第3図は第1の実施例のTFT製造工程におけ
る断面図を示すものである。第3図aにおいて、
透明絶縁基板1の上に、ゲート電極及びゲートバ
ス配線となる第1の金属層2を形成し、この上に
ゲート絶縁層3、非単結晶シリコン半導体層4、
リン等をドープし価電子制御したn型の非単結晶
シリコン層9をパターニング工程を通ることなく
連続的に成膜する。次に第3図bのように、非単
結晶シリコン半導体層4とリン等をドープしたn
型の非単結晶シリコン層9を同一形状でパターニ
ングする。次に第3図cのように、透明電極層8
とアルミニウム層10(シリコンを数%含むよう
なアルミニウムを含む)をパターニング工程を通
ることなく連続的に成膜する。次に第3図dのよ
うに、アルミニウム層10と透明電極層8とリン
等をドープし価電子制御したn型の非単結晶シリ
コン層9を連続してパターニングする。次に第3
図eのように、アルミニウム層10をパターニン
グして、ドレイン、ソース電極及びソースバス配
線となる第2の金属層6,7を形成する。
第4図は第2の実施例のTFT製造工程におけ
る断面図を示すものである。第4図aにおいて、
透明絶縁基板1の上に、ゲート電極及びゲートバ
ス配線となる第1の金属層2を形成する。次に第
4図bのように、ゲート絶縁層3、非単結晶シリ
コン半導体層4、ポリイミド、SiNx、SiO2等の
絶縁膜11をパターニングすることなく連続的に
形成する。次に第4図cのように、絶縁膜11に
非単結晶シリコン半導体層4に達するまでの穴を
あける。次に第4図dのように、全面にリン等を
ドープしたn型の非単結晶シリコン層9を形成す
る。次に第4図eのように、リン等をドープした
n型の非単結晶シリコン層9と絶縁膜11と非単
結晶シリコン半導体層4を同一形状に連続的にパ
ターニングする。次に第4図fのように、透明電
極層8とアルミニウム層10をパターニングする
ことなく連続的に形成する。次に第4図gのよう
にアルミニウム層10をパターニングしてドレイ
ン、ソース電極及びソースバス配線となる第2の
金属層6,7を形成する。
このように本実施例によれば、透明電極層を非
単結晶シリコン半導体層とドレイン、ソース電極
及びソースバス配線のアルミニウム層の間にはさ
んだことにより、TFTの耐熱性を250℃以上にあ
げることができて、ゲート絶縁膜及び非単結晶半
導体膜の形成温度程度の耐熱性を有せしめること
ができ、アルミニウム層と非単結晶シリコン半導
体の間に耐熱性金属をわざわざ被着形成してパタ
ーニングするという工程をなくすことができる。
また、アルミニウム層がその下の透明電極層の保
護膜として利用出来る。また、透明電極層がその
まま表面に現われるため、液晶を駆動させるため
に印加した電圧が電圧降下をおこすことなく有効
に液晶にかかる。更にバス配線と外部端子を異方
向性導電性ゴム等によりボンデイングするには、
透明電極である方が信頼性の点で有効であるが、
本発明の構成においては容易にバス配線の取り出
し部を透明電極にすることができる。
また、本発明は、基板側から順にドレイン、ソ
ース電極、非単結晶シリコン半導体層、ゲート絶
縁層、ゲート電極及びゲート配線で形成される順
スタガー型TFTの構造においても利用できる。
更にソース、ドレインのバス配線としてアルミニ
ウムが最適であるが、その他の金属を用いても本
発明の機能及び効果がそこなわれるものでなく有
効である。
また、以上は液晶を用いたデバイスを主に説明
したが、本発明はこれに限るものではなく、光入
射側に透明電極層を有するイメージセンサと
TFTを組合せた装置等にも有効である。
発明の効果 以上本発明によれば、非単結晶半導体層とソー
ス、ドレイン電極及びバス配線となる第2の金属
層の間に透明電極層を設けたことにより、TFT
の耐熱性を上げることができ、さらに前記透明電
極層を絵素をかねることにより、液晶を電圧降下
をおこすことなく有効に駆動できるという効果を
得ることができる優れたTFTを実現できるもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のTFTの断面図、第2図は本発
明の第1の実施例におけるTFTの断面図、第3
図a〜eは第1の実施例の工程断面図、第4図a
〜gは第2の実施例の工程断面図である。 1……透明絶縁基板、2……ゲート電極及びゲ
ートバス配線、3……ゲート絶縁層、4……非単
結晶シリコン半導体層、5……透明電極層、6…
…ドレイン電極、7……ソース電極及びソースバ
ス配線、8……透明電極層、9……リン等をドー
プし価電子制御したn型の非単結晶シリコン層、
10……アルミニウム層、11……絶縁膜。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 基板の一主面上に選択的に形成された第1の
    金属層と、絶縁薄膜層を介して前記第1の金属層
    と一部重り合うように形成されたシリコンを主成
    分とする非単結晶半導体層と、前記非単結晶半導
    体層と一部重り合うように形成された透明電極層
    と、前記透明電極層を介して前記非単結晶半導体
    層と一部重り合うように形成された第2の金属層
    とを有する薄膜電界効果トランジスタ。 2 第2の金属層がアルミニウムを主成分とする
    導体薄膜であることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の薄膜電界効果トランジスタ。 3 透明電極層がインジウムと錫の合金酸化膜で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の薄膜電界効果トランジスタ。 4 透明電極層を液晶画像表示素子の絵素電極を
    構成する透明電極として用いたことを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の薄膜電界効果トラン
    ジスタ。 5 透明電極層と非単結晶半導体層とが不純物を
    含み価電子制御されたシリコンを主成分とする第
    2の非単結晶半導体層を介して形成されることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の薄膜電界
    効果トランジスタ。 6 一部または全部が絶縁薄膜で保護されている
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の薄
    膜電界効果トランジスタ。 7 絶縁薄膜がポリイミド、窒化シリコン、酸化
    シリコンのいずれかであることを特徴とする特許
    請求の範囲第6項記載の薄膜電界効果トランジス
    タ。 8 基板上に形成されたシリコンを主成分とする
    非単結晶半導体層上に、透明電極層と金属層をパ
    ターニング工程を通ることなく連続的に形成する
    工程と、前記透明電極層と前記金属層が同一形状
    でのパターニングされる第1のパターニング工程
    と、パターニングされた前記金属層が更に前記第
    1のパターニング工程と異なる形状でパターニン
    グされる第2のパターニング工程とを含むことを
    特徴とする薄膜電界効果トランジスタの製造方
    法。
JP59165214A 1984-08-07 1984-08-07 薄膜電界効果トランジスタとその製造方法 Granted JPS6142961A (ja)

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