JPH07263697A - 多結晶シリコン薄膜トランジスタ - Google Patents

多結晶シリコン薄膜トランジスタ

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JPH07263697A
JPH07263697A JP7779994A JP7779994A JPH07263697A JP H07263697 A JPH07263697 A JP H07263697A JP 7779994 A JP7779994 A JP 7779994A JP 7779994 A JP7779994 A JP 7779994A JP H07263697 A JPH07263697 A JP H07263697A
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JP
Japan
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thin film
silicon thin
polycrystalline silicon
film transistor
region
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Pending
Application number
JP7779994A
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English (en)
Inventor
Tadashi Serikawa
正 芹川
Seiichi Shirai
誠一 白井
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 多結晶シリコン薄膜を能動層として用いた多
結晶シリコン薄膜トランジスタにおいて、そのチャンネ
ル形成用領域のゲート絶縁膜側に形成されるn型チャン
ネルに流れる電子の移動度が、100K以下の多結晶シ
リコン薄膜トランジスタの外囲温度において、ゲート電
圧の値が変わっても、200cm2/V・S以上の値を
とることによって、多結晶シリコン薄膜トランジスタと
しての機能が、高速に得られるようにする。 【構成】 チャンネル形成用領域が、ゲート絶縁膜側に
おける結晶粒界にもとずくキャリアトラップ準位密度
を、1.5×1012cm-2未満しか有していない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多結晶シリコン薄膜ト
ランジスタの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、図3を伴って次に述べる多結晶シ
リコン薄膜トランジスタが提案されている。
【0003】すなわち、例えばガラスでなる絶縁性基板
1を有し、そして、その絶縁性基板1上に、多結晶シリ
コン薄膜2が形成されている。この場合、多結晶シリコ
ン薄膜2は、化学気相堆積法(CVD法)によって形成
されている。
【0004】また、多結晶シリコン薄膜2上に、例えば
SiO2でなるゲート絶縁膜3を介して、ゲート電極4
が形成されている。
【0005】さらに、多結晶シリコン薄膜2内に、ゲー
ト電極4側からみて、そのゲート電極4を挟んだ両位置
において、ソース電極用n+型半導体領域5S及びドレ
イン電極用n+型半導体領域5Dが、それら間をチャン
ネル形成用領域6とするように、n型不純物イオンの打
込処理によって形成されている。
【0006】この場合、チャンネル形成用領域6が、化
学気相堆積法によって形成されている多結晶シリコン薄
膜2のソース電極用n+型半導体領域5S及びドレイン
電極用n+型半導体領域5D間の領域であるので、その
チャンネル形成用領域6における結晶粒界7にもとずく
キャリアトラップ準位密度を、1.5×1012cm-2
上有していることは注意すべきである。
【0007】以上が、従来提案されている多結晶シリコ
ン薄膜トランジスタの構成である。
【0008】このような構成を有する従来の多結晶シリ
コン薄膜トランジスタによれば、ソース電極用n+型半
導体領域5S及びゲート電極4間にゲート電圧Vgを予
定の値で印加した場合、チャンネル形成用領域6のゲー
ト絶縁膜3側にn型チャンネルが形成され、そのn型チ
ャンネルを通って、電子が、ソース電極用n+型半導体
領域5S及びドレイン電極用n+型半導体領域5D間に
流れるという機構で、多結晶シリコン薄膜トランジスタ
としての機能を呈する。
【0009】また、図3に示す従来の多結晶シリコン薄
膜トランジスタによれば、絶縁性基板1を広い面積を有
するものとして用意するのが容易であり、そして、その
ように広い面積を有する絶縁性基板1を用意しさえすれ
ば、能動層としての多結晶シリコン薄膜2を、広い面積
を有するものに、容易に形成することができ、多結晶シ
リコン薄膜トランジスタを広い面積を有するものに容易
に形成することができ、このため、例えば、広い面積を
有する液晶表示パネルを構成する多結晶シリコン薄膜ト
ランジスタに適用して好適である。
【0010】ちなみに、単結晶シリコン基板を用いた単
結晶シリコントランジスタの場合、単結晶シリコン基板
を広い面積を有するものとして用意するのが困難である
ことから、単結晶シリコントランジスタを、多結晶シリ
コン薄膜トランジスタの場合のように広い面積を有する
ものに形成することはきわめて困難である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】図3に示す従来の多結
晶シリコン薄膜トランジスタの場合、チャンネル形成用
領域6が、上述したように且つ上述した理由で、そのチ
ャンネル形成用領域6におけるキャリアトラップ準位密
度を、1.5×1012cm-2以上有しているため、上述
したように、ソース電極用n+型半導体領域5S及びゲ
ート電極4間にゲート電圧Vgを予定の値で印加したと
きに電子がチャンネル形成用領域6のゲート絶縁膜3側
に形成されるn型チャンネルに流れるときの、その電子
の移動度が、図4に示すように、100K以下の多結晶
シリコン薄膜トランジスタの外囲温度において、ソース
電極用n+型半導体領域5S及びゲート電極4間に印加
するゲート電圧Vgの値を変えても、200cm2/V
・S以上の値で得ることがほとんどできず、このため、
100K以下の多結晶シリコン薄膜トランジスタの外囲
温度において、上述した多結晶シリコン薄膜トランジス
タとしての機能が低速でしか得られない、という欠点を
有していた。
【0012】よって、本発明は、上述した欠点のない新
規な多結晶シリコン薄膜トランジスタを提案せんとする
ものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明による多結晶シリ
コン薄膜トランジスタは、図3で前述した従来の多結晶
シリコン薄膜トランジスタの場合と同様に、絶縁性基板
上に能動層としての多結晶シリコン薄膜が形成され、そ
の多結晶シリコン薄膜上にゲート絶縁膜を介してゲート
電極が形成され、また、上記多結晶シリコン薄膜内に、
上記ゲート電極側からみて、そのゲート電極を挟んだ両
位置において、ソース電極用n+型半導体領域及びドレ
イン電極用n+半導体領域が、それら間をチャンネル形
成用領域とするように形成されている、という構成を有
する。
【0014】しかしながら、本発明による多結晶シリコ
ン薄膜トランジスタは、このような構成を有する多結晶
シリコン薄膜トランジスタにおいて、そのチャンネル形
成用領域が、ゲート絶縁膜側における結晶粒界にもとず
くキャリアトラップ準位密度を、1.5×1012cm-2
未満しか有していない。
【0015】
【作用・効果】本発明による多結晶シリコン薄膜トラン
ジスタは、図3に示す従来の多結晶シリコン薄膜トラン
ジスタにおいて、そのゲート絶縁膜側における結晶粒界
にもとずくキャリアトラップ準位密度を1.5×1012
cm-2以上有しているチャンネル形成用領域が、ゲート
絶縁膜側における結晶粒界にもとずくキャリアトラップ
準位密度を1.5×1012cm-2未満しか有していない
チャンネル形成用領域に置換されていることを除いて、
図3で前述した従来の多結晶シリコン薄膜トランジスタ
の場合と同様の構成を有するので、図3に示す従来の多
結晶シリコン薄膜トランジスタの場合と同様の多結晶シ
リコン薄膜トランジスタとしての機能を呈し、また、多
結晶シリコン薄膜トランジスタを、図3に示す従来の多
結晶シリコン薄膜トランジスタの場合と同様に、広い面
積を有するものに、容易に形成することができる。
【0016】また、本発明による多結晶シリコン薄膜ト
ランジスタによれば、チャンネル形成用領域が、そのチ
ャンネル形成用領域における結晶粒界にもとずくキャリ
アトラップ準位密度を、1.5×1012cm-2未満しか
有していないので、ソース電極用n+型半導体領域及び
ゲート電極間にゲート電圧を予定の値で印加したときに
電子がチャンネル形成用領域のゲート絶縁膜側に形成さ
れるn型チャンネルに流れるときの、その電子の移動度
が、100K以下の多結晶シリコン薄膜トランジスタの
外囲温度において、ソース電極用n+型半導体領域及び
ゲート電極間に印加するゲート電圧の値が変わっても、
200cm2/V・S以上の値をとり、よって、多結晶
シリコン薄膜トランジスタとしての機能を、図3に示す
従来の多結晶シリコン薄膜トランジスタの場合に比し高
速に得ることができる。
【0017】
【実施例】次に、図1を伴って本発明による多結晶シリ
コン薄膜トランジスタの実施例を述べよう。
【0018】図1に示す本発明による多結晶シリコン薄
膜トランジスタは、次に述べる構成を有する。
【0019】すなわち、図3に示す従来の多結晶シリコ
ン薄膜トランジスタの場合の絶縁性基板1と同様の、例
えばガラスでなる絶縁性基板11を有し、そして、その
絶縁性基板11上に、多結晶シリコン薄膜12が形成さ
れている。
【0020】この場合、多結晶シリコン薄膜12は、図
3に示す従来の多結晶シリコン薄膜トランジスタの場合
の多結晶シリコン薄膜2とは異なり、絶縁性基板11上
にスパッタリング法によってアモルファスシリコン層を
形成し、次でそのアモルファスシリコン層に対するレー
ザ光を用いた多結晶化用熱処理によって形成されてい
る。
【0021】また、多結晶シリコン薄膜12上に、図3
に示す従来の多結晶シリコン薄膜トランジスタの場合の
ゲート絶縁膜3と同様の、例えばSiO2でなるゲート
絶縁膜13を介して、図3に示す従来の多結晶シリコン
薄膜トランジスタの場合のゲート電極4と同様のゲート
電極14が形成されている。
【0022】さらに、多結晶シリコン薄膜12内に、図
3に示す従来の多結晶シリコン薄膜トランジスタの場合
に準じて、ゲート電極14側からみて、そのゲート電極
14を挟んだ両位置において、ソース電極用n+型半導
体領域15S及びドレイン電極用n+型半導体領域15
Dが、それら間をチャンネル形成用領域16とするよう
に、n型不純物イオンの打込処理によって形成されてい
る。
【0023】この場合、チャンネル形成用領域16が、
絶縁性基板11上にスパッタリング法によってアモルフ
ァスシリコン層を形成し、次でそのアモルファスシリコ
ン層に対するレーザ光を用いた多結晶化用熱処理によっ
て形成されている、という多結晶シリコン薄膜12のソ
ース電極用n+型半導体領域15S及びドレイン電極用
+型半導体領域15D間の領域であるので、そのチャ
ンネル形成用領域16における結晶粒界17にもとずく
キャリアトラップ準位密度を、1.5×1012cm-2
満しか有していないことは注意すべきである。
【0024】以上が、本発明による多結晶シリコン薄膜
トランジスタの実施例の構成である。
【0025】このような構成を有する本発明による多結
晶シリコン薄膜トランジスタは、図3に示す従来の多結
晶シリコン薄膜トランジスタにおいて、そのゲート絶縁
膜側における結晶粒界にもとずくキャリアトラップ準位
密度を1.5×1012cm-2以上有しているチャンネル
形成用領域6が、ゲート絶縁膜側における結晶粒界にも
とずくキャリアトラップ準位密度を1.5×1012cm
-2未満しか有していないチャンネル形成用領域16に置
換されていることを除いて、図3で前述した従来の多結
晶シリコン薄膜トランジスタの場合と同様の構成を有す
るので、図3に示す従来の多結晶シリコン薄膜トランジ
スタの場合と同様の多結晶シリコン薄膜トランジスタと
しての機能を呈し、また、多結晶シリコン薄膜トランジ
スタを、図3に示す従来の多結晶シリコン薄膜トランジ
スタの場合と同様に、広い面積を有するものに、容易に
形成することができる。
【0026】また、図1に示す本発明による多結晶シリ
コン薄膜トランジスタによれば、チャンネル形成用領域
16が、そのゲート絶縁膜13側における結晶粒界にも
とずくキャリアトラップ準位密度を、1.5×1012
-2未満しか有していないので、ソース電極用n+型半
導体領域15S及びゲート電極14間にゲート電圧Vg
を予定の値で印加したときに電子がチャンネル形成用領
域16のゲート絶縁膜14側に形成されるn型チャンネ
ルに流れるときの、その電子の移動度が、図2に示すよ
うに、100K以下の多結晶シリコン薄膜トランジスタ
の外囲温度において、ソース電極用n+型半導体領域1
5S及びゲート電極14間に印加するゲート電圧Vgの
値が変わっても、200cm2/V・S以上の値をと
り、よって、多結晶シリコン薄膜トランジスタとしての
機能を、図3に示す従来の多結晶シリコン薄膜トランジ
スタの場合に比し高速に得ることができる。
【0027】なお、上述においては、本発明による多結
晶シリコン薄膜トランジスタの1つの実施例を示したに
留まり、本発明の精神を脱することなしに種々の変型、
変更をなし得るであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による多結晶シリコン薄膜トランジスタ
の実施例を示す略線的斜視図である。
【図2】図1に示す本発明による多結晶シリコン薄膜ト
ランジスタの説明に供する、チャンネル形成用領域にお
ける電子の移動度の温度依存性を示す図である。
【図3】従来の多結晶シリコン薄膜トランジスタを示す
略線的斜視図である。
【図4】図3に示す従来の多結晶シリコン薄膜トランジ
スタの説明に供する、チャンネル形成用領域における電
子の移動度の温度依存性を示す図である。
【符号の説明】
1 絶縁性基板 2 多結晶シリコン薄膜 3 ゲート絶縁膜 4 ゲート電極 5S ソース電極用n+型半導体領域 5D ドレイン電極用n+型半導体領域 6 チャンネル形成用領域 11 絶縁性基板 12 多結晶シリコン薄膜 13 ゲート絶縁膜 14 ゲート電極 15S ソース電極用n+型半導体領域 15D ドレイン電極用n+型半導体領域 16 チャンネル形成用領域

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁性基板上に能動層として多結晶シリ
    コン薄膜が形成され、上記多結晶シリコン薄膜上にゲー
    ト絶縁膜を介してゲート電極が形成され、上記多結晶シ
    リコン薄膜内に、上記ゲート電極側からみて、そのゲー
    ト電極を挟んだ両位置において、ソース電極用n+型半
    導体領域及びドレイン電極用n+半導体領域が、それら
    間をチャンネル形成用領域とするように形成されている
    多結晶シリコン薄膜トランジスタにおいて、 上記チャンネル形成用領域が、上記ゲート絶縁膜側にお
    ける結晶粒界にもとずくキャリアトラップ準位密度を、
    1.5×1012cm-2未満しか有していないことを特徴
    とする多結晶シリコン薄膜トランジスタ。
JP7779994A 1994-03-25 1994-03-25 多結晶シリコン薄膜トランジスタ Pending JPH07263697A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7126161B2 (en) 1998-10-13 2006-10-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device having El layer and sealing material

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