JPS6014473A - 薄膜トランジスタの電極構造 - Google Patents

薄膜トランジスタの電極構造

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JPS6014473A
JPS6014473A JP58121085A JP12108583A JPS6014473A JP S6014473 A JPS6014473 A JP S6014473A JP 58121085 A JP58121085 A JP 58121085A JP 12108583 A JP12108583 A JP 12108583A JP S6014473 A JPS6014473 A JP S6014473A
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JP
Japan
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thin film
amorphous silicon
film transistor
melting point
high melting
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Pending
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JP58121085A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Ogura
弘 小倉
「くぬぎ」田 昌也
Masaya Keyakida
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AGC Inc
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Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/45Ohmic electrodes
    • H01L29/456Ohmic electrodes on silicon
    • H01L29/458Ohmic electrodes on silicon for thin film silicon, e.g. source or drain electrode

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液晶画像表示装置等の駆動に使用される薄膜ト
ランジスタに関するものである。
従来より薄膜トランジスタをスイッチング素子とした液
晶画像表示装置の駆動回路の構成としては、同一基板上
に互いに直交するX−・電極群とY−電極群を配列した
トランジスタアレイより成るものが知られている。一画
素の構成は第1図に示すようにトランジスタ(1)、表
示電位記憶容量(2)、液晶表示画素駆動電極(8)、
一画素分の液晶(4)、X−電極(5)、Y−電極(6
)より成る。
画像の表示は必要な画素へX−電極信号、Y−電極信号
を加えることにより液晶駆動電極に適当な電位を与え液
晶分子の配列を制御し電気光学的な変調を与えることで
画像を表示する。液晶は短期間にトランジスタから表示
電位記憶容量に電荷を蓄積し、長時間にわたって保持す
る電位によって駆動されるために、トランジスタのオフ
時の液晶及びトランジスタの抵抗による電荷の放電によ
る電位低下は充分に小さい必要がある。
基板に透明なガラスを用いスイッチング用薄脱トランジ
スタのチャンネルを形成する半導体層に非晶質シリコン
を用いた従来の画像表示装置の一画素の構成の平面図を
第2図に、第2図A −A’間の断面構造を第3図に示
す。第3図において第2図と対応する構成には同一符号
をつけて表わしCいる。(7)はA:L、 Or、 M
o等の金属膜等の導電膜によるゲート電極、(8)は工
nzO3゜BnOx等の透明導電膜で表示電位記憶容量
の片側電極、(14)はSiO2+’ Bi、sNa 
、 Al20a等のゲート絶縁膜、(9)は非晶質シリ
コン、(10)はソース電極、(11)はドレイン電極
、(13)は1旧03゜5nOz等の液晶表示画素電極
、(15)は(11)、 (13)間の5in2. 5
isN4等による層間絶縁膜で、この絶縁膜の除去され
た部分(12)で(11)と(13)とのコンタクトが
なされている。(16)はポリイミド等のポリマー膜等
の液晶の配向処理層、(20)はガラス基板である。こ
の(20)に対向する基板(21)には工nzos、 
Eln02等の液晶駆動電極(17)とポリマー膜等の
液晶の配向処理層(18)が形成されている。2枚の基
板間に挾持される(19)は液晶である。
チャンネルを形成する半導体層に非晶質シリコンを用い
たこの従来の液晶画像表示装置にお〜・ては、上記ソー
ス電極(10)、ドレイン電極(1])としては、非晶
質シリコン(9)のオーム性接触もしくは準オーム性接
触を得る材料として扱い易さの面からAIが広く用いら
れている。
汀・4図に示すような一般に不純物を添加しない水素化
された非晶質シリコン゛(以後はn−非晶質シリコンと
呼ぶ) (21)とA1(22)の接合は、ショットキ
ー障壁を形成して銑流性を有するが、この障壁は200
℃程度の熱処理により逆方向リーク電流が大巾に増加す
るため、熱処理後にはソース部分及びドレイン部分の接
触は準オーム性接触として扱うことが可能となる。しか
しながら、上記の方法でソース及びドレイン部分の準オ
ーム性接触をとった薄膜トランジスタのトランジスタ特
性は、第5図(a)に示すようにNチャンネル動作のみ
ならすPチャンネル動作も顕著となる。このため、第5
図(b)に示すように通Sg Nチャンネルモードで使
用した場合のトランジスタのドレイン電流とドレイン電
圧との相関曲線をみると、ゲート電圧かOボルトの時の
トランジスタのオフ電流は、ドレイン電圧が高くなると
、Pチャンネルモードからの電流が重畳されるために急
激に増加を始める。このオフ電かLが増加を始める時の
ドレイン電圧の値はソース及びドレイン電極形成以後の
熱処理湯度と時間に依存しており、温度が高い程、又、
時間が長い程、低電圧化する。トランジスタのオフ電流
の増加は液晶駆動の際の表示電荷の保持性能を劣化させ
る原因となる。そこで最近では、第6図に示すようにn
−非晶質シリコン(21)とAl’(22)の間にリン
く4のn型ドーノくントを添加した水素化非晶質シリコ
ン層(以後はn子弁晶質シリコンと呼ぶ) (23)を
挿入することでオーム性接触の改善とPチャンネル動作
の抑制が行われている。しかしながら、この椋な構造に
おいても、ソース及びドレイン電極形成以後の画像表示
装置の作成工程においで200〜300℃の熱処理が含
まれる場合には、前記のA1は熱拡散によりn+非非晶
質シリコフケ容易に貫通してn−非晶質層に入り、アク
セプターとして働くことにより、第7図点線で示したよ
うにPチャンネル動作の抑制効果力2失われてしまうと
いう問題があった。
本発明は、従来の非晶質シリコン薄膜トランジスタにお
ける上記の問題を解8決1べ(なされたもので、薄膜ト
ランジスタ形成後に、300℃位までの熱処理を受けて
も、トランジスタ特性が熱処理前と変化しない、面]熱
性の高く安定した薄膜[・ランジスタを提供することを
目的としている。
第8図を用いて本発明の詳細な説明する。第8図は本発
明によるN膜トランジスタ部分の断面を示したものであ
る。従来の非晶質シリコンを用いた薄膜トランジスタ第
7図と較べると、n−非晶質シリコン(21)上のソー
ス及びドレイン電極の下地を形成するn++晶質シリコ
ン−(23)と従来よりの電極材料であるhl(22)
は、高融点金じ(24)好ましくは、Or、 Ta、 
V+’のいずれか1つの高融点金属によって隔てられて
おり、直接に接触する部分を持たない。なお、図中(2
5)はゲート電極、(26)は絶縁膜である。
このため、これ等の高融点金属は薄膜トランジスク形成
後の画像表示装置の作成工程に含まれる300℃位まで
の熱処理において、Alがn+非非晶質シリコフシ貫通
することを阻止するバリヤ一層として有効に機能する。
この結果、A1がn−非晶質シリコン層に入った時に鵡
瑠にみられるトランジスタf)Pチー゛Vンネル動作の
発生が抑えられる。従って、トランジスタの動作はNチ
ャンネルモードのみとなり、ゲート電圧が0ボルトの時
のトランジスタのオフ電流は、ドレイン電圧が高くなっ
ても充分にイ直い値に維持される。第9図、第10図、
第11図は、第8図の電極構造の変形であり、いずれの
場合においても同様の効果が期待できる。
第12図は高融点金属としてOrを用い、n+非晶卸シ
リコ750’OX、 Or I 000 X、 A16
000又の膜厚にした時の寅験結果である。
300°C1時間の熱処理によってもトランジスタ特性
の変化は全くみられず、350℃において初めて非晶質
シリコンからの水素の離脱にもとづく膜質の変化に起因
すると思われるオン電流の減少がみられた。又、Crの
かわりにIll aまたはWを用いた場合にもOrの場
合とほぼ同じ結果が得られた。
以上、本発明により液晶表示装置り等の駆動に使用され
る非晶πjシリコン薄膜トランジスタとして耐熱性に優
れた安定したものが得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は液晶画像表示装置の一画素の構成図。 第2図は従来の半導体層に非晶質シリコンを用いた液晶
画像表示装置の一画素の構成の平面図。 第3図は第2図の部分断面構造図。 第4図は第2図のM族トランジスタ部分の断面構造図。 第5図は従来のソース及びドレイン電極にA1ヲ用いた
場合の薄膜トランジスタの特性曲線。(a)はより−・
70曲線、(b)はより−VD11i15+を示づ、ア
ばPグ・ヤンネル領域、NはNチャンネル領域を示す。 第6図はソース及びドレイン電極のA1の下地にn+非
非晶ダシシリコン挿入した場合の・ 薄膜トランジスタ
部分の断面構造図。 第7図は、年6図の構造の?4Y膜トランジスタの特性
曲線。C)はID −VG萌諏、(b)は勾)−VD曲
線で、実線は熱処理前、破線は熱処理後を示す。 第8図は本発明の実施例を示す薄膜トランジスタ部分の
断面構造図。 第9,10,11図は薄膜トランジスタの構造が変わっ
た場合の本実施例の変形。 fに 12図は本発明の具体的実施結果を示すもので、
第8図の構造にもとづき、高融点金側にOrを用いた場
合の薄に: トランジスタの特性曲線。(a)は■D−
va [1lIk 、 (h)は如−VD 1i)1線
で、実線は〃′、処理前、破線は300″C熱処ヲ里後
、一点?4”a線は350℃熱処朋熱部 才3 閉 才4罠 才l fに周 オフ0閲 手続補正書 昭和58年8月ノに日 特許庁長官 若杉和夫殿 1、事件の表示 昭和58年特許願第121085号 2、発明の名称 ## I”ランジスタの電極構造 3、l1li正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都千代田区丸の内二丁目1番2号氏名 (0
04)旭硝子株式会社 5、補正命令の日付 自発補正 6、補正により増加する発明の数 なし7、補正の対象 (1)明細書の発明の詳細な説明の欄 (2)図面 8、補正の内容 (1)明細書第4頁第9行[非晶質シリコン(9)の」
を[非晶質シリコン(9)とJに補正する。 (2)明細書第7頁第1行「第7図」を「第6図」に補
正する。 (3)同頁第19行「値い値Jを「低い値」に補正する
。 (4)第9図を別紙の如(補正する。 以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1) 半導体層に非晶質シリコンを用いた薄膜トラン
    ジスタにおいて、前記薄膜トランジスタのソース及びド
    レイン電極の構造を、チャンネルとなる不純物無添加の
    非晶質シリコンとn型ドーパントを添加した非晶質シリ
    コンと高融点金属とアルミニウムとをこの順序からなる
    多層構造とし、非晶質シリコン督 高融点金属により隔てられて直接接触する部分をもたな
    いことを特徴とする薄膜トランジスタの電極構造。 (2) 非晶質シリコン層は、プラズマCVD法または
    スパッター法により製膜した水素化非晶質シリコンであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の薄膜ト
    ランジスタ。 (8) 高融点金属としてOr、 Ta、 Wのいずれ
    かを用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項又は
    第2項記載の薄膜トランジスタの電極構造。
JP58121085A 1983-07-05 1983-07-05 薄膜トランジスタの電極構造 Pending JPS6014473A (ja)

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