JPH05304171A - 薄膜トランジスタ - Google Patents

薄膜トランジスタ

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JPH05304171A
JPH05304171A JP10778792A JP10778792A JPH05304171A JP H05304171 A JPH05304171 A JP H05304171A JP 10778792 A JP10778792 A JP 10778792A JP 10778792 A JP10778792 A JP 10778792A JP H05304171 A JPH05304171 A JP H05304171A
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JP
Japan
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active layer
ohmic contact
source
amorphous silicon
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP10778792A
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English (en)
Inventor
Arichika Ishida
有親 石田
Takaaki Kamimura
孝明 上村
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH05304171A publication Critical patent/JPH05304171A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】簡単な工程でばらつきの小さい優れた特性を得
ることができるTFTを提供することを目的とする。 【構成】ガラス基板11上に、Mo−Ta合金によるゲ
ート電極12がパターン形成され、このゲート電極12
が形成された基板上はゲート絶縁膜13で覆われ、この
上にアンドープの微結晶シリコンからなる活性層14が
形成されている。微結晶シリコン活性層14の膜厚は1
00nm以下とする。微結晶シリコン活性層14のソー
ス,ドレイン領域にはn+ 型非晶質シリコンからなるオ
ーミックコンタクト層15が形成され、この上にソー
ス,ドレイン電極16が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜トランジスタに関
する。
【0002】
【従来の技術】非晶質シリコンを用いた薄膜トランジス
タ(TFT)は、アクティブマトリクス型液晶表示装置
の主要デバイスである。アクティブマトリクス型液晶表
示装置では、TFTは逆スタガー型として構成される。
【0003】図4(a) は、従来の逆スタガー型TFTの
一例である。絶縁性基板として例えばガラス基板1を用
い、この上に上にまずゲート電極2が形成され、この上
にゲート絶縁膜3を介してアンドープの非晶質シリコン
からなる活性層4が形成される。非晶質シリコン活性層
4のソース,ドレイン領域には低抵抗のn+ 型非晶質シ
リコンからなるオーミックコンタクト層5を介してソー
ス,ドレイン電極6が形成されている。
【0004】この様なTFTにおいて、オン時に伝導に
寄与する電荷は、活性層4のゲート電極2側界面近傍の
50nm以下の領域に誘起される。一方オフ時のリーク電
流の原因となる電荷は、活性層の真性キャリアと光励起
キャリアであるが、これらはいずれも活性層全体にほぼ
均一に存在する。したがって、活性層の膜厚が大きいと
それだけオフ電流が大きいものとなる。オン電流とオフ
電流の比を十分大きくとるために、活性層の膜厚は50
〜100nm程度以下に制限される。
【0005】ところで、図4(a) の構造を得るには、ソ
ース,ドレイン電極6をパターン形成した後に、これら
ソース,ドレイン電極6の間にあるオーミックコンタク
ト層をケミカルドライエッチング(CDE)によってエ
ッチング除去する工程が必要である。この時、n+ 型非
晶質シリコンからなるオーミックコンタクト層5とアン
ドープの非晶質シリコンからなる活性層4との間でエッ
チング速度にほとんど差がないので、ソース,ドレイン
間のオーミックコンタクト層を確実に除去しようとする
と、図4(a) に示したように活性層4の表面の一部をエ
ッチングする結果となる。とくに大型基板に多数のTF
Tを形成する場合、基板内でのエッチングのばらつきを
考慮すると、この様な活性層の膜厚減少と活性層膜厚の
ばらつきが避けられない。このことは、基板内での素子
特性のばらつきの大きな原因となる。
【0006】活性層厚みを大きくすれば、この様な活性
層エッチングの影響は当然小さくなるが、前述のように
活性層厚みを大きくすることは素子のオフ電流を大きく
することになるため、制限される。
【0007】この様な問題を解決するTFTとして、図
4(b) に示すように、活性層4のソース,ドレイン分離
領域にエッチングストッパとなるシリコン窒化膜7を設
ける構造が提案されている。このシリコン窒化膜7は、
活性層4を形成した後、オーミックコンタクト層5を形
成する前にパターン形成される。
【0008】この図4(b) のTFT構造と製法を採用す
れば、活性層の厚みを100nm以下に設定することがで
きる。しかしこの構造は、図4(a) と比較して明らかな
ように、工程数の増加をもたらし、安価なTFTを得る
ことが難しくなるという難点がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】以上のように従来のT
FTは、簡単な工程で活性層膜厚を100nm以下で薄く
かつ均一に形成することが難しく、オン電流とオフ電流
の比を十分大きくすることができないという問題があっ
た。本発明は、この様な問題を解決して、簡単な工程で
ばらつきの小さい優れた特性を得ることができるTFT
を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明に係るTFTは、
絶縁性基板上にゲート電極がパターン形成され、このゲ
ート電極が形成された基板上にゲート絶縁膜を介して形
成された活性層が形成され、この活性層上にオーミック
コンタクト層を介してソース,ドレイン電極が形成され
た構造において、活性層として高抵抗の微結晶シリコン
を用い、オーミックコンタクト層として低抵抗の非晶質
シリコンを用いたことを特徴とする。
【0011】
【作用】本発明者等の研究によると、膜堆積の条件によ
っては、非晶質シリコンと微結晶シリコンの間で、ドラ
イエッチング、例えばCF4 ガスとO2 ガスの混合ガス
を用いたケミカルドライエッチングで大きな選択比が得
られることが明らかになった。すなわち微結晶シリコン
のエッチング速度を、非晶質シリコンのそれの1/10
以下に制御することができる。
【0012】したがって本発明のように、微結晶シリコ
ン活性層と非晶質シリコンオーミックコンタクト層の組
み合わせを用いれば、シリコン窒化膜等の活性層保護膜
を設けることなくとも、活性層上のオーミックコンタク
ト層を、活性層をほとんどエッチングしない状態で選択
エッチングすることができる。この結果、簡単な工程で
薄い均一な膜厚の活性層を持つTFTを得ることができ
る。
【0013】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。
【0014】図1は、本発明の一実施例に係るTFTの
断面図である。絶縁性基板としてこの実施例ではガラス
基板11を用い、この上にまず、Mo−Ta合金による
ゲート電極12がパターン形成されている。このゲート
電極12が形成された基板上はゲート絶縁膜13で覆わ
れ、この上にアンドープのまたはn- 型の微結晶シリコ
ンからなる活性層14が形成されている。微結晶シリコ
ン活性層14の膜厚は100nm以下とする。微結晶シリ
コン活性層14のソース,ドレイン領域にはn+ 型非晶
質シリコンからなるオーミックコンタクト層15が形成
され、この上にソース,ドレイン電極16が形成されて
いる。
【0015】図2(a) 〜(d) は、この実施例のTFTの
具体的な製造工程を示す断面図である。図2(a) に示す
ように、ガラス基板11にまずスパッタ法によってMo
−Ta合金膜を堆積し、これをパターニングしてゲート
電極12を形成する。ついで、図2(b) に示すように、
CVDシリコン酸化膜等のゲート絶縁膜13を形成した
後、その上に微結晶シリコン活性層14とn+ 型非晶質
シリコンオーミックコンタクト層15を連続的に膜堆積
して、これらをリソグラフィ工程を経てパターニングす
る。
【0016】微結晶シリコンの形成は例えば、光CVD
法で行う。光源に水銀ランプを用いた水銀増感光CVD
法では、基板温度240℃で原料ガスにモノシラン(S
iH4 )を用い、水素(H2 )で分圧比5%に希釈して
膜形成を行うことで、微結晶シリコンを得ることができ
る。n+ 型非晶質シリコンの形成は、例えばプラズマC
VD法で、原料ガスのモノシランに1%程度のフォスフ
ィン(PH3 )を添加して、ガス圧を0.5〜1Torr、
基板温度を200〜300℃に設定して膜形成を行えば
良い。
【0017】その後、図2(c) に示すように、金属膜の
形成とパターニングにより、ソース,ドレイン電極16
を形成する。最後に、図2(d) に示すように、CF4
スとO2 ガスの混合ガスを用いたケミカルドライエッチ
ングによって、ソース,ドレイン電極16の間に露出し
ている非晶質シリコンオーミックコンタクト層15をエ
ッチング除去する。
【0018】この実施例によると、図2(d) の非晶質シ
リコンオーミックコンタクト層15のエッチング工程
で、微結晶シリコン活性層14との間で大きなエッチン
グ選択比がとれ、活性層膜厚を減少させることなく、ソ
ース,ドレイン分離領域のオーミックコンタクト層を確
実に除去することができる。
【0019】図3は、微結晶シリコンのn+ 型非晶質シ
リコンに対するエッチング速度比を測定した結果であ
る。図の横軸は、微結晶シリコン膜堆積時の水素希釈率
であり、縦軸は、CF4 ガスとO2 ガスの混合ガスを用
いたケミカルドライエッチングでの微結晶シリコンのn
+ 型非晶質シリコンに対するエッチング速度比である。
図から明らかなように、膜堆積時のモノシラン濃度を低
くするに従って微結晶シリコンのエッチング速度は低下
する。モノシラン濃度5%では、微結晶シリコンのエッ
チング速度はn+ 型非晶質シリコンのそれのおよそ1/
10になる。従って微結晶シリコン活性層の表面をほと
んどエッチングすることなく、この上のn+ 型非晶質シ
リコンをエッチング除去することができる。
【0020】なお実施例では、n+ 型非晶質シリコンオ
ーミックコンタクト層のエッチングにCF4 ガスとO2
ガスの混合ガスによるケミカルドライエッチングを用い
たが、反応性イオンエッチング等の、化学気相反応を利
用する他のドライエッチングを用いた場合にも、本発明
は有効である。
【0021】また実施例では、微結晶シリコン活性層を
光CVD法により形成した。これは、活性層とゲート絶
縁膜の間の界面準位を少なくしてオン電流とオフ電流の
比を大きくする上で有効な方法であるが、例えばプラズ
マCVD法等他の方法で微結晶シリコンを形成すること
もでき、その場合にも本発明は有効である。その他本発
明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施す
ることができる。
【0022】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、微結
晶シリコン活性層と非晶質シリコンオーミックコンタク
ト層の組み合わせを用いることにより、活性層保護膜を
設けることなく活性層上のオーミックコンタクト層をエ
ッチング除去することができ、簡単な工程で薄い均一な
膜厚の活性層を持つTFTを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のTFTを示す図。
【図2】同実施例のTFTの製造工程を示す図。
【図3】微結晶シリコンの膜形成条件とエッチング速度
の関係を示す図。
【図4】従来のTFTの構造を示す図。
【符号の説明】
11…ガラス基板、 12…ゲート電極、 13…ゲート絶縁膜、 14…微結晶シリコン活性層、 15…n+ 型非晶質シリコンオーミックコンタクト層、 16…ソース,ドレイン電極。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁性基板と、 この基板上に形成されたゲート電極と、 このゲート電極が形成された基板上にゲート絶縁膜を介
    して形成された微結晶シリコンからなる活性層と、 この活性層上に前記微結晶シリコンよりも低抵抗の非晶
    質シリコンからなるオーミックコンタクト層を介して形
    成されたソース,ドレイン電極と、を備えたことを特徴
    とする薄膜トランジスタ。
JP10778792A 1992-04-27 1992-04-27 薄膜トランジスタ Pending JPH05304171A (ja)

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