JPS62122171A - 薄膜トランジスタ - Google Patents
薄膜トランジスタInfo
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- JPS62122171A JPS62122171A JP26101385A JP26101385A JPS62122171A JP S62122171 A JPS62122171 A JP S62122171A JP 26101385 A JP26101385 A JP 26101385A JP 26101385 A JP26101385 A JP 26101385A JP S62122171 A JPS62122171 A JP S62122171A
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Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types 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
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、水素を含む非晶質シリコン膜を半導体薄膜と
した薄膜トランジスタ（Ｔｈ１ｎ ＦｉｌｍＴｒａｎｓ
ｉｓｔｏｒ ＋以下ＴＰＴと略す）に保り、特にアクテ
ィブマトリクス型フラットノ（ネルディスプレイのスイ
ッチング素子に好適なＴＰＴに関する。加〔発明の背景
〕 従来の非晶質シリコン薄膜（以下α−８ｉ膜と略す）を
用いたＴＦＴ （以下α−８ｉ ＴＦＴと略す）を第２
図（α） 、 （ｂ）に示す。第２図（α）の例では、
絶縁体を表面に有する基板（例えばガラスや５ｉＯｔ等
の絶縁膜で被覆したＳｉなど）１上にゲート金属４、ゲ
ート絶縁膜６があり、その上にα−８ｉ膜５が形成され
ている。α−８ｉ膜５の両端にはソース′ｆｌＬ極２や
ドレイン電極６が配され、これら電極とα−３ｉ膜の間
に、オーミック接触とするためにリンＰをドープしたａ
−８ｉ膜を挿入することも多い６α−８ｉ膜表面のリー
ク電流を防いだり、保護つため酸化膜や窒化膜によりＴ
ＰＴ表面な被覆する場合もある。（ｂ）はゲート電極４
とソース電極２、ドレイン電極３を（α）とは逆配置に
した場合の例である。ソース、ドレイン配線１２．１３
は金属膜や半導体薄膜からなるソース・ドレインの各電
極２，６を介して行なわれる。（たとえば特開昭５９−
１１５５６１号など） 上記の如く、従来のＴＰＴは簡単な構造で、しかも基板
１として安価なガラスを用いることができるので、大面
積のＴＰＴアクティブマトリクス（例えば液晶表示パネ
ル）等に応用されつつある。
した薄膜トランジスタ（Ｔｈ１ｎ ＦｉｌｍＴｒａｎｓ
ｉｓｔｏｒ ＋以下ＴＰＴと略す）に保り、特にアクテ
ィブマトリクス型フラットノ（ネルディスプレイのスイ
ッチング素子に好適なＴＰＴに関する。加〔発明の背景
〕 従来の非晶質シリコン薄膜（以下α−８ｉ膜と略す）を
用いたＴＦＴ （以下α−８ｉ ＴＦＴと略す）を第２
図（α） 、 （ｂ）に示す。第２図（α）の例では、
絶縁体を表面に有する基板（例えばガラスや５ｉＯｔ等
の絶縁膜で被覆したＳｉなど）１上にゲート金属４、ゲ
ート絶縁膜６があり、その上にα−８ｉ膜５が形成され
ている。α−８ｉ膜５の両端にはソース′ｆｌＬ極２や
ドレイン電極６が配され、これら電極とα−３ｉ膜の間
に、オーミック接触とするためにリンＰをドープしたａ
−８ｉ膜を挿入することも多い６α−８ｉ膜表面のリー
ク電流を防いだり、保護つため酸化膜や窒化膜によりＴ
ＰＴ表面な被覆する場合もある。（ｂ）はゲート電極４
とソース電極２、ドレイン電極３を（α）とは逆配置に
した場合の例である。ソース、ドレイン配線１２．１３
は金属膜や半導体薄膜からなるソース・ドレインの各電
極２，６を介して行なわれる。（たとえば特開昭５９−
１１５５６１号など） 上記の如く、従来のＴＰＴは簡単な構造で、しかも基板
１として安価なガラスを用いることができるので、大面
積のＴＰＴアクティブマトリクス（例えば液晶表示パネ
ル）等に応用されつつある。
しかし、α−８ｉのキャリア移動度は一般的に小さいの
で、高速動作のためにはチャネル長を極めて短くする必
要がある。従って、第２図に示したようなＴＦｒでは微
細加工技術が必要とされ、大面積化が困難となる。また
、ＴＰＴのチャネル長りとチャネル幅Ｗの比τを大きく
してオン電流を高くできるが、素子面積が大きくなった
り、電極間容量が増え得策ではない。
で、高速動作のためにはチャネル長を極めて短くする必
要がある。従って、第２図に示したようなＴＦｒでは微
細加工技術が必要とされ、大面積化が困難となる。また
、ＴＰＴのチャネル長りとチャネル幅Ｗの比τを大きく
してオン電流を高くできるが、素子面積が大きくなった
り、電極間容量が増え得策ではない。
本発明の目的は、大面積のＴＰＴアクティブマトリクス
形成を容易にするα−８１ｍを半導体薄膜とした薄膜ト
ランジスタを提供することにある。
形成を容易にするα−８１ｍを半導体薄膜とした薄膜ト
ランジスタを提供することにある。
〔発明の概要〕
α−８１膜はギヤツブ内局性準位密度が高いために、こ
れを用いたＴＰＴの移動度は小さい。前記ギヤツブ内局
在準位の影響を小さくして移動度を大きくするためには
、チャネルを形成するａ−８ｉ膜の表面でのキャリアの
損失を防ぎ、ＴＰＴをエンハンスメント動作をさせた場
合に多数のキャリア（この場合には電子）が誘起される
ゲート絶縁膜近傍にキャリアを果めることが有効でない
かと考えた。
れを用いたＴＰＴの移動度は小さい。前記ギヤツブ内局
在準位の影響を小さくして移動度を大きくするためには
、チャネルを形成するａ−８ｉ膜の表面でのキャリアの
損失を防ぎ、ＴＰＴをエンハンスメント動作をさせた場
合に多数のキャリア（この場合には電子）が誘起される
ゲート絶縁膜近傍にキャリアを果めることが有効でない
かと考えた。
本発明は、以上の着想に従って検討した結果、チャネル
を形成するα−８１Ｍの導電率の活性化エネルギをゲー
ト絶縁膜に近くなるほど小さくすることによりＴＰＴの
移動度が大きくなることを見〜・出してなされたもので
ある。
を形成するα−８１Ｍの導電率の活性化エネルギをゲー
ト絶縁膜に近くなるほど小さくすることによりＴＰＴの
移動度が大きくなることを見〜・出してなされたもので
ある。
第１図には本発明によるＴＰＴの断面図を、第３図には
本発明の特徴であるα−８ｉ膜の活性化エネルギと水素
含有量のα−３ｉ膜内でのプロファイルを示す。まず、
第１図により、本発明を適用したＴＰＴの構造と作製法
について説明する。
本発明の特徴であるα−８ｉ膜の活性化エネルギと水素
含有量のα−３ｉ膜内でのプロファイルを示す。まず、
第１図により、本発明を適用したＴＰＴの構造と作製法
について説明する。
ガラス板の如き絶縁性基板１上にスノくツタリング法等
によりクロムＣｒＨ等の蛍属膜を約１００−の淳みで堆
積し、通常のホトエツチングによりパターン化してゲー
ト電極４とした後に、約５００ｒＬｒＩＬのシリコン窒
化膜なグロー放電法によりゲート絶縁膜６として形成す
る。次いで、グロー放電装置内にシランＳｉＨ，を４０
ＳＣＣＭ 、水素Ｈ２１６０ＳＣＣＭ導入し、高周波電
力を５０Ｖ２反応ガス圧を１０６．４Ｐ（Ｚにして、約
４００ｒＬＷＬのα−８ｉ膜を形成する。この場合、膜
形成開始時の温度を２５０Ｃとし、次第に温度を低下さ
せて膜形成温度が２１０Ｃとなるようにする。電極との
オーミック接触を得るために、約３０ｒＬｒｎのル形の
α−８ｉ膜２２を形成した後に、ホトエツチング等によ
り、α−８ｉ膜を島状にパターン化する。次いでＣｒや
アルミニウムＡ／を堆積してホトエツチングによりパタ
ーン化を行い、ソース・ドレインの各電極を形成した後
に、ドライエツチング等によりチャネルとなるα−８ｉ
膜５領域の低抵抗なれ形のα−８ｉ膜を除去する。本発
明の特徴は、チャネルとなるα−８ｉ膜の活性化エネル
ギを厚み方向で変化させ、ゲート絶縁膜側の活性化エネ
ルギを小さくしている点であるが、この様子を第３図に
示す。この実施例では、α−８ｉ膜を形成する基板温度
を時間とともに変化させ、α−８ｉ膜中の水素含有量を
変化させることにより、α−８ｉ膜の活性化エネルギを
ゲート絶縁側での０．６ｅＶから、表面でのｏ、ａｅｖ
まで増大させている。このＴＰＴの特性を第４図に示す
。ドレイン・ソース間電圧を１０Ｖとしている。囚は本
発明によるＴＰＴに対する結果である。
によりクロムＣｒＨ等の蛍属膜を約１００−の淳みで堆
積し、通常のホトエツチングによりパターン化してゲー
ト電極４とした後に、約５００ｒＬｒＩＬのシリコン窒
化膜なグロー放電法によりゲート絶縁膜６として形成す
る。次いで、グロー放電装置内にシランＳｉＨ，を４０
ＳＣＣＭ 、水素Ｈ２１６０ＳＣＣＭ導入し、高周波電
力を５０Ｖ２反応ガス圧を１０６．４Ｐ（Ｚにして、約
４００ｒＬＷＬのα−８ｉ膜を形成する。この場合、膜
形成開始時の温度を２５０Ｃとし、次第に温度を低下さ
せて膜形成温度が２１０Ｃとなるようにする。電極との
オーミック接触を得るために、約３０ｒＬｒｎのル形の
α−８ｉ膜２２を形成した後に、ホトエツチング等によ
り、α−８ｉ膜を島状にパターン化する。次いでＣｒや
アルミニウムＡ／を堆積してホトエツチングによりパタ
ーン化を行い、ソース・ドレインの各電極を形成した後
に、ドライエツチング等によりチャネルとなるα−８ｉ
膜５領域の低抵抗なれ形のα−８ｉ膜を除去する。本発
明の特徴は、チャネルとなるα−８ｉ膜の活性化エネル
ギを厚み方向で変化させ、ゲート絶縁膜側の活性化エネ
ルギを小さくしている点であるが、この様子を第３図に
示す。この実施例では、α−８ｉ膜を形成する基板温度
を時間とともに変化させ、α−８ｉ膜中の水素含有量を
変化させることにより、α−８ｉ膜の活性化エネルギを
ゲート絶縁側での０．６ｅＶから、表面でのｏ、ａｅｖ
まで増大させている。このＴＰＴの特性を第４図に示す
。ドレイン・ソース間電圧を１０Ｖとしている。囚は本
発明によるＴＰＴに対する結果である。
基板温度を２５０Ｃとして作製した、第２図（α）に示
すＴＰＴに対する結果を（Ｂ）で示す。ゲート電圧がＯ
ｖ以下でのオフ電流は、（５）と田）のいずれも同しヘ
ルテアリ、チャネル部のパッシベーションを行うことに
より、更に１桁近く下げることのできることを確認でき
た。ゲート電圧に対するドレイン電流の立ち上がりを見
ると、（５）の方が急峻であり、オン電流（たとえばゲ
ート電圧を１０Ｖとした時のドレイン電流）もＣＢ）よ
り大きなものとなっている。Ｓ）の場合の移動度は０．
３〜０．５ｃｌ！／ＶＳ となることが多い。しかし
、α−８ｉ膜の膜質を強く反映するため、大面積基板上
に多数形成するとＴＰＴ％性のバラつきが大さくなった
りして再現性にも問題があった。実際、０．１ ’７ｖ
ｓ以下の移動度を示すＴＰＴ素子の得られることも多か
った。それに対し、本発明を適用した囚の場合には、移
動度は０．６〜ｔ０５／ｖＳと大きくなり、基板内にお
けるＴＰＴ素子の特性バラつきも小さく、再現性が改善
された。これらの結果は、キャリアをゲート絶縁膜近傍
に集めることによりα−８ｉ膜の欠陥（ギヤツブ内準位
など）を補償でさたためと考えているが、詳細は不明で
ある。
すＴＰＴに対する結果を（Ｂ）で示す。ゲート電圧がＯ
ｖ以下でのオフ電流は、（５）と田）のいずれも同しヘ
ルテアリ、チャネル部のパッシベーションを行うことに
より、更に１桁近く下げることのできることを確認でき
た。ゲート電圧に対するドレイン電流の立ち上がりを見
ると、（５）の方が急峻であり、オン電流（たとえばゲ
ート電圧を１０Ｖとした時のドレイン電流）もＣＢ）よ
り大きなものとなっている。Ｓ）の場合の移動度は０．
３〜０．５ｃｌ！／ＶＳ となることが多い。しかし
、α−８ｉ膜の膜質を強く反映するため、大面積基板上
に多数形成するとＴＰＴ％性のバラつきが大さくなった
りして再現性にも問題があった。実際、０．１ ’７ｖ
ｓ以下の移動度を示すＴＰＴ素子の得られることも多か
った。それに対し、本発明を適用した囚の場合には、移
動度は０．６〜ｔ０５／ｖＳと大きくなり、基板内にお
けるＴＰＴ素子の特性バラつきも小さく、再現性が改善
された。これらの結果は、キャリアをゲート絶縁膜近傍
に集めることによりα−８ｉ膜の欠陥（ギヤツブ内準位
など）を補償でさたためと考えているが、詳細は不明で
ある。
上記ＴＰＴを液晶表示パネルに適用する場合について述
べる。α−８ｉ膜を用〜・たＴＦＴではオン電流を大き
くとるために、チャネル長に対しチャネル幅を大きくす
る必要がある。オン電流は、移動度にほぼ比例するから
、本発明によるＴＰＴを用いることにより、第２図に示
す従来のＴＰＴと比較し、チャネル幅をＴ以下にできる
。また。
べる。α−８ｉ膜を用〜・たＴＦＴではオン電流を大き
くとるために、チャネル長に対しチャネル幅を大きくす
る必要がある。オン電流は、移動度にほぼ比例するから
、本発明によるＴＰＴを用いることにより、第２図に示
す従来のＴＰＴと比較し、チャネル幅をＴ以下にできる
。また。
高速動作のためには、チャネル長を極めて短くする必要
があるが、同じ速さの動作を行わせる場合でも従来のα
−８ｉ膜を用いたＴＰＴに比べ、本発明によるＴＰＴで
は２倍以上のチャネル長がとれる。これらの状況は、い
ずれも液晶表示パネル等の大面積のＴＰＴアクティブマ
トリクスに応用する際に効果的である。
があるが、同じ速さの動作を行わせる場合でも従来のα
−８ｉ膜を用いたＴＰＴに比べ、本発明によるＴＰＴで
は２倍以上のチャネル長がとれる。これらの状況は、い
ずれも液晶表示パネル等の大面積のＴＰＴアクティブマ
トリクスに応用する際に効果的である。
以上の効果は、ＴＰＴのエンハンスメント動作で誘起さ
れたキャリアをゲート絶縁膜近傍のα−８ｉ膜内に集め
て、移動度を従来のα−８ｉ膜を用いたＴＦｒの２倍以
上にできたことによって生じたものと考えられる。本実
施例では、基板温度を変えることによって、水素含有量
にプロファイルをつけて活性化エネルギを膜厚方向で変
化させて〜・るが、反応ガス圧、高周波電力１反応ガス
組成等の生成パラメータを変えて形成してもさしつかえ
ない。
れたキャリアをゲート絶縁膜近傍のα−８ｉ膜内に集め
て、移動度を従来のα−８ｉ膜を用いたＴＦｒの２倍以
上にできたことによって生じたものと考えられる。本実
施例では、基板温度を変えることによって、水素含有量
にプロファイルをつけて活性化エネルギを膜厚方向で変
化させて〜・るが、反応ガス圧、高周波電力１反応ガス
組成等の生成パラメータを変えて形成してもさしつかえ
ない。
また、本実施例ではシリコン望化膜をゲート絶縁膜とし
ているが、シリコン酸化膜やタンタル酸化膜等の他の絶
縁膜を用いてもさしつかえない。
ているが、シリコン酸化膜やタンタル酸化膜等の他の絶
縁膜を用いてもさしつかえない。
本発明によれば、従来のα−８ｉ膜を用いたＴＰＴに比
べ、２倍以上の移動度を有するα−８ｉ膜を用いたＴＰ
Ｔを提供でき、従来のα−８ｉ膜を用いたＴＰＴと比較
し、チャネル幅をＴ以下、チャネル長を２倍以上に出来
るので、α−８ｉ膜を用いたＴＰＴによるアクティブマ
トリクスの大面積化が容易となる効果がある。
べ、２倍以上の移動度を有するα−８ｉ膜を用いたＴＰ
Ｔを提供でき、従来のα−８ｉ膜を用いたＴＰＴと比較
し、チャネル幅をＴ以下、チャネル長を２倍以上に出来
るので、α−８ｉ膜を用いたＴＰＴによるアクティブマ
トリクスの大面積化が容易となる効果がある。
第１図は本発明を適用したＴＰＴの断面図、第２図はα
−８ｉ膜を用いたＴＰＴの断面図、第３図は本発明の特
徴を示すグラフ、第４図はα−８ｉ膜を用いたＴＰＴの
特性を示すグラフである。 １・・・基板、 ２・・・ソース電極、３・
・・ドレイン電極、 ４・・・ゲート電極、５・・・
半導体薄膜、 ６・・・ゲート絶縁膜、１２・・・
ソース配線、 １３・・・ドレイン配線。 シー ２Ｊ゛
−８ｉ膜を用いたＴＰＴの断面図、第３図は本発明の特
徴を示すグラフ、第４図はα−８ｉ膜を用いたＴＰＴの
特性を示すグラフである。 １・・・基板、 ２・・・ソース電極、３・
・・ドレイン電極、 ４・・・ゲート電極、５・・・
半導体薄膜、 ６・・・ゲート絶縁膜、１２・・・
ソース配線、 １３・・・ドレイン配線。 シー ２Ｊ゛
Claims (1)
- １、少なくとも表面が絶縁膜よりなる基板と該基板上に
設けられたゲート電極なる電極膜領域と、該領域上に設
けられたゲート絶縁膜なる絶縁膜領域と、該領域上に設
けられたＳｉを主成分とする非晶質半導体薄膜領域と、
該領域上に設けられたソース電極とドレイン電極からな
る薄膜トランジスタにおいて、前記非晶質半導体膜の導
電率の活性化エネルギを前記ゲート絶縁膜に近づくに従
って小さくしたことを特徴とする薄膜トランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26101385A JPS62122171A (ja) | 1985-11-22 | 1985-11-22 | 薄膜トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26101385A JPS62122171A (ja) | 1985-11-22 | 1985-11-22 | 薄膜トランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62122171A true JPS62122171A (ja) | 1987-06-03 |
Family
ID=17355841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26101385A Pending JPS62122171A (ja) | 1985-11-22 | 1985-11-22 | 薄膜トランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62122171A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4881593A (en) * | 1987-12-22 | 1989-11-21 | Kenji Okayasu | Heat conducting device |
| US4930570A (en) * | 1987-12-22 | 1990-06-05 | Kenji Okayasu | Electronic equipment cooling device |
| US4986348A (en) * | 1987-12-22 | 1991-01-22 | Kenji Okayasu | Heat conducting device |
| US5034340A (en) * | 1988-02-26 | 1991-07-23 | Seikosha Co., Ltd. | Amorphous silicon thin film transistor array substrate and method for producing the same |
| JP2007064149A (ja) * | 2005-09-01 | 2007-03-15 | Denso Corp | 液体ポンプ及びランキンサイクル装置 |
-
1985
- 1985-11-22 JP JP26101385A patent/JPS62122171A/ja active Pending
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