JPS6188565A - 電界効果型トランジスタ - Google Patents

電界効果型トランジスタ

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JPS6188565A
JPS6188565A JP20954984A JP20954984A JPS6188565A JP S6188565 A JPS6188565 A JP S6188565A JP 20954984 A JP20954984 A JP 20954984A JP 20954984 A JP20954984 A JP 20954984A JP S6188565 A JPS6188565 A JP S6188565A
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JP
Japan
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electrode
region
channel
drain
gate
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JP20954984A
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Hisao Hayashi
久雄 林
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Sony Corp
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • 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
    • H01L29/66Types 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
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    • H01L29/78645Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with multiple gate
    • H01L29/78648Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with multiple gate arranged on opposing sides of the channel
    • HELECTRICITY
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は絶縁性基体上に薄膜半導体層を被着形成してな
る電界効果型トランジスタに関する。
〔従来の技術〕
従来より、石英ガラス等の絶縁性基板上にシリコン(S
i)等の半導体薄膜を被着形成してなる薄膜トランジス
タ(TPT)が一般に知られている。
この薄膜トランジスタは、通常、電界効果型トランジス
タであり、ドレイン・ソース間の電圧VOSを一定とし
た場合に、トンイン電流IDがゲート電圧■Gによって
制御されるものである。相互コンダクタンス1mは上記
ドレイン電流IDとゲート電圧VCの比、すなわち、 gm=ID/VC・・・・・・・・・・第1式で表され
る。また、トンイン電流IDは次式により表される。
■DCX−W/L−A    ・・・・・・・・・・・
・・・・第2式ここで、Wはチャンネル領域の幅いわゆ
るチャンネル幅であり、Lは該チャンネル領域の長さい
わゆるチャンネル長である。なお、Aは、ゲート絶縁膜
の膜厚dと半導体層中のキャリアの移動度μから決定さ
れる定数である。
すなわち、上記第1式および第2式から明らかなように
、相互コンダクタンスgmは、ゲート電圧V(、が一定
の場合には、チャンネル幅W、チャンネル長り、ゲート
絶縁膜の膜厚d、およびキャリアの移動度μによって定
められることになる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、近年、集積回路(IC)の高密度化に伴って
、−素子当りの素子形成面積を小さくして集積度を上げ
ることが要望されている。しかしながら、上述したよう
な従来の電界効果型トランジスタでは、素子形成面積を
小さくすべくチャンネル幅wl短くすると、他の条件が
同じであってもドレイン電流IDが減少し相互コンダク
タンスgmの値が小さくなってしまう。このだめ、相互
コンダクタンス、9m’(z所定値に保ち、かつ素子形
成面積を小さくするには、チャンネル@W以外の条件を
変化させれば良いが、これは容易なことでは々い。
また、Nチャンネル型の電界効果壁トランジスタにおい
て、負のゲート電圧Vct”印加した場合のドレイン電
流ID、すなわちリーク電流はやや大きいものとなって
いた。
そこで、本発明は、上述した従来の問題点に鑑みて提案
されたものであり、相互コンダクタンスgmの値を小さ
くすることなく電界効果型トランジスタの素子形成面積
を小さくすることを目的とする。また、Nチャンネル型
の電界効果型トランジスタにおけるリーク電流全減少さ
せることを他の目的とする。
〔問題点を解決するだめの手段〕
本発明に係る電界効果型トランジスタは上述した目的を
達成するために、絶縁性基体上の薄膜半導体層に形成し
たソース、ドレイン領域と、チャンネル領域と絶縁膜を
介して配されたゲート電極を有する電界効果型トランジ
スタにおいて、上記ゲート電極の長さより短い電極が上
記チャンネル領域と絶縁膜を介して上記ゲート電極と対
向配置され、かつ上記長さの短い電極が上記ドレイ/領
域と接続されてなることを特徴とするものである。
〔作 用] 本発明によれば、ゲート電極よシ長さが短かくチャンネ
ル領域と絶縁膜を介して該ゲート電極と対向配置され、
かつドレイ/領域と接続された電極を設けることによシ
、チャンネル領域中の該電極と対向する部分にゲート電
圧によって形成されるチャンネルとは別のチャンネルが
形成される。
〔実施例〕
以下、本発明に係る電界効果をトランジスタの一実施例
について、図面を用いて詳細に説明する。
最初に、本実施ψ11の電界効果型トランジスタの概略
の構成について、第1図を参照しながら説明する。ゲー
ト電極5は、ノース領域4Sとドレイ/領域4Dとで挾
まれたチャンネル領域4Cとゲート絶縁膜6を介して配
されている。また、上記ゲート電極5の長さより短い第
2ドVイン電極2は、上記チャンネル領域4Cと絶縁膜
3を介して上記ゲート電極5基対向配置されている。更
に、上記ソース領域4S側にはソース電極7が、上記ド
レイ/領域4D側にはドレイン電極8がそれぞれ形成さ
れており、上記第2トンイン電極2は該ドレイン電極8
と接続されている。
次に、上述したような構成を有する本実施例の電界効果
型トランジスタを具体的に、第2図〜第4図の製造工程
を順に示す概略断面図を用いて説明する。
まず、第2図に示すように、石英ガラス等の絶縁性基板
1上に不純物としてたとえばリン(P) t=添加した
不純物添加多結晶シリコン層ecVD(化学気相成長)
法等により被着形成した後に、パターンエツチングを行
って第2ドレイン電極2を形成する。次に、二酸化シリ
コン(S 102)等の絶縁膜3を形成する。そして、
この絶縁膜3上に多結晶シリコン層1cVD法等によシ
被着形成した後に、パターンエツチングを行って能動領
域4を形成する。
続いて、二酸化シリコン等の絶縁膜を形成し、不純物と
してたとえばリンCP)k添加した不純物添加多結晶シ
リコン層を形成した後に、パターンエツチングを行って
、第3図に示すように、ゲート電極5およびゲート絶縁
膜6を形成する。
続いて、ゲート電極5およびゲート絶縁膜6を拡散マス
クとするいわゆるセルファライン法等により、多結晶シ
リコンからなる能動領域4に不純物を拡散し、第4図に
示すように、低抵抗(N+)のソース領域4Sおよびド
レイン領域4D’を形成する。これらのノース領域4S
とドレイン領域4Dとの間のゲート下部領域はトランジ
スタ素子の動作中にチャンネルが形成されるチャンネル
領域4Cとなる。そして、更に電極となるアルミニウム
(A6全被着形成しパターンエツチングを行い、ソース
電極7およびドレイン電極8をそれぞれ形成する。
なお、上記第2ドレイン電極2とドレイン電極8とは電
気的に接続されている。
このようにして製造された本実施例の電界効果型トラン
ジスタはNチャンネル型であり、上記第2ドVイン電極
2はゲート電極5よシも長さが短かく、絶縁膜3とチャ
ンネル領域4Ck介して該ゲート電極5と対向配置され
ている。また、上記第2ドレイン帷極2とドレイン電極
8とは電気的に接続されているため、等電位となる。
上述した電界効果型トランジスタは、通常、第1図に示
すように、ソース電極7を接地するとともに、ドレイン
電極8に正のドレイン・ソース間電圧VDst”印加し
て動作させる。そして、ゲート電極5に印加するゲート
電圧VCの極性に応じてチャンネル領域4Cは導通状態
あるいは非導通状態とされる。また、第2ドレイン電極
2にも電圧VDSが印加されるだめ、この電圧VDSに
よシチャンネル領域4C中の該第2ドレイン電極2と対
向する部分に電子が誘起され、ゲート電圧Vcにより形
成されるチャンネルとは別のチャンネル10が形成され
反転層が形成されたようになる。
ゲート電極5に正のゲート電圧Vc k印加した場合に
は、該ゲート電圧VGによりチャンネル領域4Cの図中
上部にチャンネルが形成され該チャンネル領域4Cは導
通状態となる。そして、上記第2ドレイン電極2に印加
された電圧VDSにょシ誘起されたチャンネル100分
だけ見かけ上のチャンネル長り。は実際のチャンネル長
りよりも短くなる。すなわち、見かけ上のチャンネル長
し。
は、ソース領域4Sとチャンネル10間の長さり。
とトンイン領域4Dとチャンネル10間の長さL2の和
に略等しくなる( Lo = Ll + L2 )−従
って、導通状態におけるチャンネル領域4Cのいわゆる
チャンネル抵抗は従来と比べ小さくなり、前述しだ第2
式からも明らかなように、ドレイン電流IDは増加する
。この結果、ゲート電圧Vcに対するトンイン電流ID
の変化は第5図の伝達特性図に示すようになり、実線で
示す本実施例の電界効果型トランジスタによれば、破線
で示す従来の電界効果型トランジスタと比べ、ドレイン
電流I o ハ相対的に増加している。そして、トンイ
ン電流IDが増加することにより、前述した第1式から
明らかなように、相互コンダクタンス9mの値も大きく
なる。これは、特に、ソース・ドレイン間の電圧VDS
に対してゲート電圧■Gが小さい場合に、大きな効果が
ある。
一方、ゲート電極5に負のゲート電圧Vc f印加した
場合には、チャンネル領域4Cは非導通状態となる。こ
の時、上記ゲート電極5に印加された電圧VCによりチ
ャンネル領域4Cの図中上部にホールが誘起され、この
ホールによシトレイン電流IDすなわちリーク電流がわ
ずかに流れるが、上記第2ドVイン電極2に印加される
電圧VDSにより形成さnたチャンネル10によってホ
ールの流れが阻止されるだめ、該リーク電流は従来と比
べ第5図に示すように減少する。
このように、本実施例の電界効果型トランジスタでは、
ゲート電極5よりも長さが短かい第2ドレイン電榎2が
、絶縁膜3とチャンネル領域4cを介して該ゲート電極
5と対向するように形成されておシ、該第2トンイン電
極2がドレイン電極8と接続されている。このため、ゲ
ート電極5に正のゲート電圧VGt印加した場合には、
見かけ上ノチャンネル長り。は実際のチャンネル長りよ
りも短かくなり、相互コンダクタンスgmの値:は大き
くなる。従って、従来と比ペチャンネル幅Wを短かくし
ても相互コンダクタンス、!7mの値全所定値に保つこ
とができ、素子形成面積を小さくすることができる。ま
た、相互コンダクタンスgrr+の値が大きくなったこ
とにより、トランジスタの応答速度が速くなるとともに
、電源電圧が小さくて済むという利点も得られる。
一方、ゲート電極5に負のゲート電圧■G全印加した場
合には、該ゲート電圧VGにより誘起されたホールの流
れが第2ドレイン電極2に印加される電圧VDSにより
形成されたチャンネル10によって阻止されるため、従
来と比ベリーク電流を減少させることができる。
〔発明の効果〕
上述した実施例の説明から明らかなように、本発明によ
れば、ゲート電極の長さより短い電極がチャンネル領域
と絶縁膜を介して該ゲート電極と対向配置され、かつ該
電極がドレイン領域と接続されているため、相互コンダ
クタンスgmの値を小さくすることなく電界効果型トラ
ンジスタの素子形成面積を小さくすることができる。ま
た、Nチャンネル型の電界効果型トランジスタにおける
リーク電流を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例である電界効果型トランジス
タを模式的に示す断面図、第2図ないし第4図は上記実
施例の電界効果型トランジスタの製造工程を順に示す概
略断面図、第5図はゲート電圧Vcに対するドレイン電
流IDの変化を示す伝達特性図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  絶縁性基体上の薄膜半導体層に形成したソース、ドレ
    イン領域と、チャンネル領域と絶縁膜を介して配された
    ゲート電極を有する電界効果型トランジスタにおいて、
    上記ゲート電極の長さより短い電極が上記チャンネル領
    域と絶縁膜を介して上記ゲート電極と対向配置され、か
    つ上記長さの短い電極が上記ドレイン領域と接続されて
    なる電界効果型トランジスタ。
JP20954984A 1984-10-05 1984-10-05 電界効果型トランジスタ Pending JPS6188565A (ja)

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