JPS60177676A - 薄膜トランジスタ素子およびその製造方法 - Google Patents

薄膜トランジスタ素子およびその製造方法

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JPS60177676A
JPS60177676A JP3287184A JP3287184A JPS60177676A JP S60177676 A JPS60177676 A JP S60177676A JP 3287184 A JP3287184 A JP 3287184A JP 3287184 A JP3287184 A JP 3287184A JP S60177676 A JPS60177676 A JP S60177676A
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forming
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thin film
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Yoshiharu Ichikawa
市川 祥治
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NEC Corp
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    • 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
    • H01L29/49Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET
    • H01L29/4908Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET for thin film semiconductor, e.g. gate of TFT

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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、薄膜トランジスタ素子およびその製造方法、
特に寄生容量および漏洩電流の小さい薄のものが知られ
ている。これは絶縁性基板1の上に半導体層2、ソース
電極3とドレイン電極3′、ゲート絶縁層4、ゲート電
極5を順次積層して製造される。この薄膜トランジスタ
を液晶スイッチング用非線型素子として使用する場合、
たとえば周辺回路に従来の液晶駆動用ICを使用するた
めには、動作電圧をiov以下程度に低くする必要があ
る。これはゲート絶縁層の膜厚を、その誘電率にもよる
が、一般的に1000X程度と薄くすることによって実
現できる。しかし、ゲート絶縁層を薄くすると、ゲート
電極とソース電極およびドレイン電極との間の寄生容量
が大きくなるという欠点があった。また、一方ソース電
極とドレイン電極膜厚は、抵抗値を下げるため100O
X程度以上が好ましく、そのだめゲート絶縁膜が薄くな
ると、ソース電極とドレイン電極の端部の階段被覆が悪
くなシゲー)!極とソース電極およびドレイン電極との
間の漏洩電流が増加するという欠点があった。これらの
欠点を改善する方法の一例として第2図の構造のものが
知られている。これはゲート絶縁膜4の上にチャンネル
部を覆わないように、ソース電極3とドレイン電極3′
の上にさらに第2の絶縁膜6,6′を形成するものであ
る。このようにすると、ゲート電極5とソース電極3お
よびドレイン電極3′との間の絶縁膜厚が厚くなシ寄生
容量を小さくすることができる。しかしながら第2の絶
縁膜とソース電極およびドレイン電極との位置合わせが
困難であるという新たな欠点が生じ、またゲート絶縁膜
自体は薄くする必要があることからやはシ漏洩電流が多
いという欠点が残るものだった。また他の改善方法の一
例として特許願57−123862の構造のものが知ら
れている。これは第3図に示したように、半導体層2の
表面層を直接プラズマ酸化してゲート絶縁膜4および7
を形成すると同時にソース電極およびドレイン電極の表
面層を直接陽極プラズマ酸化[7て第2の絶縁体層8,
8′を形成するものである。このようにするとゲート絶
縁膜4と第2の絶縁膜8,8′の膜厚を独立に制御でき
るので寄生容量と漏洩電流を共に防ぐことができる。し
かしながら、半導体層とソース電極およびドレイン電極
の材質がプラズマ酸化可能かどうかによって限定される
という欠点があった。
本発明の目的は、前記欠点を除去し、製造方法が簡単で
寄生容量および漏洩電流の少ない低電圧駆動可能な薄膜
トランジスタ素子およびその製造方法を提供することに
ある。
本第1の発明によれば、少なくともドレイン電極および
ソース電極の上部のみを被覆する厚い絶縁膜を含むこと
を特徴とする薄膜トランジスタ素子が得られる。
本第2の発明によれば、少々くとも絶縁性基板上に半導
体層を形成する工程と、電極用金属を形成する工程と、
該電極用金属上に厚い絶縁膜を形成する工程と、前記絶
縁物および電極用金属を順次エツチングして上部のみを
絶縁膜で被覆したドレイン電極およびソース電極を形成
する工程と、ゲート絶縁膜を形成する工程と、ゲート電
極を形成する工程とを含むことを特徴とする薄膜トラン
ジスタ素子の製造方法が得られる。
本第3の発明によれば、少なくとも絶縁基板上に電極用
金属を形成する工程と、該電極用金属上に厚い絶縁膜を
形成する工程と、前記絶縁膜および電極用金属を順次エ
ツチングして上部のみを絶縁膜で被覆したドレイン電極
およびソース電極を形成する工程と、半導体層を形成す
る工程と、ゲート絶縁膜を形成する工程と、ゲート電極
を形成する工程とを含むことを特徴とする薄膜トランジ
スタ素子の製造方法が得られる。
なお前記製造方法では、ドレイン電極およびソース電極
と半導体層がオーミック接触となるような中間層を形成
する工程を含んでも良い。
次に本発明を実施例をもって説明する。第4図は、本第
1の発明の薄膜トランジスタ素子の一実施例のものを製
造するだめの本第2の発明の製造方法の一実施例の工程
順の断面図で、第4図(a)に示すように絶縁ガラス基
板1上にアモルファスシリコン半導体層2をシランの低
圧グロー放電分解法によfio、3μm形成し、オーミ
ック接触形成用にn+アモルファスシリコン層9をホス
フィンを含むシランの低圧グロー放電分解法によfio
、01μm形成し、−極用金属3としてアルミを0.1
μm蒸着し、窒化シリコン絶縁体層6を窒素とシランの
低圧プラズマグロー放電分解法によ91μm形成する。
次に第4図(b)に示すように半導体層2上の0.3μ
m以上の厚さの絶縁体層6、金属電極3、オーミツク接
触形成用中間体層9を順次エツチングして上部のみ絶縁
膜で被覆したドレイン電極3およびソース電極3′を形
成する。
次に第4図(c)に示すように、窒化シリコンゲート絶
縁膜4を窒素とシランの低圧プラズマグロー放電分解法
により0.1μm形成し、ゲートアルミ電極5を0.1
μm形成する。このようにして形成した薄膜トランジス
タは、ゲート電極5とドレイン電極3およびソース電極
3′との間の寄生容量および漏洩電流が少なぐかつ低電
圧駆動でき良好な特性を示した。これは、ドレイン電極
3およびソース電極3′の上部のみを被覆する絶縁膜6
,6′で被覆したため、ゲート絶縁膜4は0.1μmと
薄いにもかかわらずゲート電極5とドレイン電極3およ
びソース電極3′の間の絶縁膜は0.4μmと厚いため
である。
第5図は本第1の発明の薄膜トランジスタ素子の他の実
施例のものを製造するだめの、本第3の発明の製造方法
の一実施例の工程j1の断面図で、第5図(a)に示す
ように絶縁ガラス基板1上に、オーミック接触形成用に
n+アモルファスシリコン層9をホフフィンを含むシラ
ンの低圧グロー放電分解法によfio、2μm形成し、
電極用金属3としてアルミを0.1μm形成し、窒化シ
リコン絶縁体層6を、窒素とシランの低圧プラズマグロ
ー放電分解法によシ0.3μm形成する。
次に第5図(b)に示すように、絶縁体層6、金属を極
3、オーミック接触用中間体層9を順次エツチングして
上部のみを絶縁膜で被覆したドレイン電極3およびソー
ス電極3′を形成する。
次に第5図(C)に示すように、アモルファスシリコン
半導体層2をシランの低圧グロー放電分解法によ、Do
、3μm形成し、窒化シリコンゲート絶縁体層4を窒素
とシランの低圧グロー放電分解法によシ0.1μm形成
し、ゲートアルミ電極5を0.1μm形成する。このよ
うにして形成した薄膜トランジスタは、ゲート電極5と
ドレイン電極3およびソース電極3′との間の寄生容量
および漏洩電流が少なくかつ低電圧駆動でき良好な特性
を示した。
以上詳細に説明したように本発明によれば、製造方法が
簡単で寄生容量および漏洩電流の少ない低電圧で駆動す
る薄膜トランジスタ素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図、第3図はそれぞれ従来の薄膜トランジ
スタ素子の断面図、第4図(、)〜(C)、第5図(、
)〜(c)はそれぞれ本発明による薄膜トランジスタ素
子の製造方法を工程順に説明するだめの断面図である。 l・・・絶縁基板、2・・・半導体層、3.3’・・・
ドレイン・ソース電極、4・・・ゲート絶縁体層、5・
・・ゲート電極、6,6鵠絶縁膜、7.7’・・・半導
体層をプラズマ酸化して形成した絶縁膜、8,8’・・
・ドレイン・ソース電極を陽極プラズマ酸化して形成し
た絶縁膜、9・・・オーミック接触用の中間体層。 第1図 第2図 第4図 (αン (bン ぺ (C) 第5図 (Q) (b) (C)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 薄膜)ランジスタにおいて少なくともドレイン
    電極およびソース電極の上部のみを被覆する厚い絶縁膜
    が設けられていることを特徴とする薄膜トランジスタ素
    子。
  2. (2)薄膜トランジスタの製造において少なくとも絶縁
    基板上に半導体層を形成する工程と、電極用金属を形成
    する工程と、該電極用金属上に厚い絶縁膜を形成する工
    程と、前記絶縁物および電極用金属を順次エツチングし
    て上部のみを絶縁膜で被覆したドレイン電極およびソー
    ス電極を形成する工程と、ゲート絶縁膜を形成する工程
    と、ゲート電極を形成する工程とを含むことを特徴とす
    る薄膜トランジスタ素子の製造方法。
  3. (3)薄膜トランジスタの製造において少なくとも絶縁
    基板上に電極用金属を形成する工程と、該電極用金属上
    に厚い絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜および電極
    用金属を順次エツチングして上部のみを絶縁膜で被覆し
    たドレイン電極およびソース電極を形成する工程と、半
    導体層を形成する工程と、ゲート絶縁膜を形成する工程
    と、ゲート電極を形成する工程とを含むことを特徴とす
    る薄膜トランジスタ素子の製造方法。
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