JPS6257252A - 薄膜トランジスタ - Google Patents

薄膜トランジスタ

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JPS6257252A
JPS6257252A JP19602185A JP19602185A JPS6257252A JP S6257252 A JPS6257252 A JP S6257252A JP 19602185 A JP19602185 A JP 19602185A JP 19602185 A JP19602185 A JP 19602185A JP S6257252 A JPS6257252 A JP S6257252A
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JP
Japan
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semiconductor layer
layer
thin film
film transistor
semiconductor
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Pending
Application number
JP19602185A
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English (en)
Inventor
Toshiaki Taniuchi
利明 谷内
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Publication of JPS6257252A publication Critical patent/JPS6257252A/ja
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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
    • H01L29/66Types 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
    • H01L29/786Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/78606Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device
    • H01L29/78618Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device characterised by the drain or the source properties, e.g. the doping structure, the composition, the sectional shape or the contact structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • 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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  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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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、高性能の薄膜トランジスタに関する。
(発明の概要) 本発明は薄膜トランジスタにおいて、第1の導電型から
なる半導体層と、第2の導電型の半導体層もしくは4v
L性半導体化合物からなるソース・ドレイン領域との間
に、アモルファス状態の半導体層を挾むことにより、リ
ーク電流が小さく、薄膜トランジスタのON電流とOF
F電流との比を犬にすることにある。
(従来技術および発明が解決しようとする問題点)フラ
ットパネルディスプレイ等におけるアクティブマトリッ
クス用の素子としては、一般に多結晶シリコンによる多
結晶半導体薄膜トランジスタが用いられている(例えば
、第31回応用物理学関係連合講演会講演予稿集、1a
−T−31アクテイブマトリツクス用S OT TPT
” p、 429(1984))。
第4図に、従来の多結晶シリコンによる多結晶半導体薄
膜トランジスタの断面模式図を示す0図において、基板
11の上に、第1の導電型例えばP型の半導体層12例
えば多結晶シリロンが形成され、その上にゲート絶縁膜
13とゲート電極14が置かれる。さらに、P型の半導
体層12の一部にイオン注入法等により第2の導電型例
えばN型からなるソース・ドレイン15を形成し、ソー
ス・ドレイン領域15の上に配lvl!!16が形成さ
れている。
従来のこの種薄膜トランジスタでは、P型の半導体層1
2が多結晶体で構成されているため、P型の半導体層1
2は多数の結晶粒が17を含み、ソース・ドレイン領域
15との界面を横ぎる結晶粒界も多数存在し、安定なP
N接合の形成が困難であった。このため、従来の薄膜ト
ランジスタでは、リーク電流が無視し得ない値で流れ、
これを用いたフラットパネルディスプレイ等の性能を大
幅に劣化させるという欠点があった。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、前記の欠点を除去するために提案されたもの
で、多結晶の半導体層とソース・ドレイン領域との間に
、アモルファス状態の半導体層を挾むことによって、安
定なPN接合あるいはショットキ接合を形成し、薄膜ト
ランジスタのリーク電流を抑制し、薄膜トランジスタの
オン電流とオフ電流の比が大きくできる多結晶半導体薄
膜トランジスタを提供することを目的とする。
本発明の特徴は、リーク電流の抑制が図れる多結晶半導
体薄膜トランジスタで、第1の導電型、例えばP型から
なる半導体層、例えば多結晶シリコン層と、第2の導電
型、例えばN型の半導体層、例えば多結晶ゲルマニウム
もしくは導電性半導体化合物、例えばニッケルシリサイ
ドとの間に、アモルファス状態の半導体層、例えばアモ
ルファスシリコンを挾むことにある0第1図は、本発明
の薄膜トランジスタの第1の実施例を示す。図において
、基板21上に、第1の導電型例えばP型からなる半導
体層例えば多結晶シリコン層22が形成され、その上に
ゲート絶縁膜23とゲート電極24が形成される。さら
に、多結晶シリコン層22のゲート絶縁換器でおおわれ
ていない領域上にアモルファス状態の半導体層例えば3
0〜300 nm厚のアモルファスシリコン層25が形
成され、その上に第2の導電型例えばN型の半導体層例
えば多結晶ゲルマニウムもしくは導電性半導体化合物例
えばニッケルシリサイドからなるソース・ドレイン領域
26が形成される。釘は結晶粒界を示す。
第2図は、本発明の第2の実施例を示す。図において基
板31上に、第1の導電型例えばP型からなる半導体層
例えば多結晶シリコン層32が形成され、その上にゲー
ト絶縁膜33とゲート電極34が形成される。さらに、
多結晶シリコン層32のゲート絶縁膜33でおおわれて
いない領域を所望の深さエツチングし、その上にアモル
ファス状態の半導体層例えば30〜300 nm厚のア
モルファスシリコン層35が形成される。最後に、アモ
ルファスシリコン層話の上に第2の導電型例えばN型の
半導体層例えば多結晶ゲルマニウムもしくは導電性半導
体化合物例えばニッケルシリサイドからなるソース・ド
レイン領域36が置かれる。37は結晶粒界を示す。
第1図、第2図に示すように、本発明によれば、多結晶
ンリコン層22.32内の結晶粒界27゜37が、アモ
ルファスシリコン層25,315によって遮られ、ソー
ス・ドレイン領域26.36にわたることがない。この
ため、多結晶シリコン層22゜32とソース・ドレイン
領域26.36との間に良好なPN接合もしくはショッ
トキ接合を形成することができる。なお、アモルファス
シリコン層25.35は、結晶粒界を止めるためには3
0 nm厚以上を必要とし、動作時ドレイン電圧により
全体を空乏化するためには、300nm厚以下とするこ
とが望塘しい。
前記本発明の薄膜トランジスタは通常の半導体プロセス
例えば次の工程で製作できる。
第3図に本発明の第2の実施例のトランジスタを製造す
る場合の主要工程を示す。まず、第3図(a)に示すよ
うに、基板41%例えばガラス基板の上に第1の導電型
例えばP型からなる台形状の半導体!−42を形成する
。例えば半導体層42として、シリコンを用いる場合、
スパッタ法。
蒸着法あるいはプラズマCVD法によりシリコンを堆積
した後、ランプ加熱等で多結晶化する。
さらに、レジストパタンを形成した後、CCIJt等の
ガスを用いた平行平板エツチング法等で加工し、台形状
の半導体層42ヲ得る。(例えば、T、 Yacht 
i J、 Electrochem、 Soc、、 1
305) 1217(1984)、) 次に、第3図(b)に示すように、半導体層42の上に
絶縁膜43および金属または導電性半導体化合物からな
るゲート電極44を形成する。この場合、半導体層42
も所望の深さエツチングし、加工に用いたレジスト45
は残したままとする。エツチングに、例えば40°〜6
0°傾斜させた斜めイオンビームエツチング法を用いれ
ば、第3図(b)に示されるような二段テーパの加工が
できる。(例えば、N、 Yamauchi et、a
l、、 J、 Vac、 Set、 Tech、。
A2(4)、  1552(1984)、)その後、第
3図(c)に示すように、基板41の主面側にアモルフ
ァス状態の半導体層46例えばアモルファスシリコン層
46を堆積し、アモルファスシリコン層46の上に第2
の導電型例えばN型の半導体層例えばゲルマニウムもし
くは導電性半導体化合物例えばニッケルシリサイドから
なるソース・ドレイン領域を形成するための1IifL
47を堆積する。アモルファスシリコン層46およびゲ
ルマニウムの堆積にはプラズマCVD法、スパッタ法等
を用いることができる。また、ニッケルシリサイドの堆
積には、スパッタ法、蒸着法等を用いることができる。
その後、第3図(dlに示すように、レジスト45を用
いたリフトオフ加工および新たなレジストワークを行い
、半導体層42上にアモルファスシリコン層46′およ
びソース・ドレイン領域47′を形成する。リフトオフ
加工において、ゲート電極44の側壁上の換の除去には
、スライドエツチングが有効である。(例えば、T、 
Serikawa et、al、+J、 Electr
ochem、 Soc、、 128(4)、 918(
1981)、)最後に、ランプ加熱等により、ソース・
ドレイン領域47′の活性化を行う。ソース・ドレイン
領域に600℃以下の低温度で結晶化や反応が起るゲル
マニウムやニッケルシリサイド等を用いれば、アモルフ
ァスシリコン層46の結晶化ヲ起こすことなく、ソース
Φドレイン領域の活性化ができる。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明の薄膜トランジスタによれ
ば、多結晶半導体層とソース・ドレイン領域の間に薄い
アモルファス状態の半導体層が挾まれているため、多結
晶半導体層内の結晶粒界がソース・ドレイン領域へ達す
るのを防止でき、良好なPN接合もしくはショットキ接
合が形成できる。このため、薄膜トランジスタのリーク
電流を抑制でき、オン電流とオフ電流の比を大きくとれ
る効果がある。
また、上記第2の実施例では、オフセットゲート構造に
なるのを避けることができ、第1の実施例に比較し、よ
シ大きなオン電流が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明の薄膜トランジスタの断面
模式図、第3図は本発明の薄膜トランジスタの主要製作
工程を説明する図、第4図は従来の薄膜トランジスタの
断面模式図會示す。 11、21.31.41・・・・旧・・基板(ガラス基
板)12、22.32.42・・・・・・・・・第1の
導電型の半導体層(多結晶シリコン) 13、23.33.43・・・・・・・・・ゲート絶縁
膜14、24.34.44・・・・・・・・・ゲート電
極15、26.36.47.47仙ソース・ドレイン領
域16・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・配線17.27.37・・・・・・・・・・
・・・・・結晶粒界25 、35 、46 、46’・
・・・・・・・・アモルファス状態の半導体層(アモル
ファスシリコン層) 45・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・レジスト特許出願人  日本電信電話株式会社 第1図 第2図 第4図 1615 13121415 コ6 デ」i’) ”’l+、、17 第3図 1り

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)多結晶半導体薄膜トランジスタにおいて、第1の
    導電型からなる半導体層と、第2の導電型の半導体層も
    しくは導電性半導体化合物からなるソース・ドレイン領
    域との間に、アモルファス状態の半導体層を挾むことを
    特徴とする薄膜トランジスタ。
  2. (2)第1の導電型からなる半導体層、第2の導電型の
    半導体層、導電性半導体化合物およびアモルファス状態
    の半導体層が、シリコンまたはゲルマニウムもしくはシ
    リコンとゲルマニウムの両者を主成分とすることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の薄膜トランジスタ。
JP19602185A 1985-09-06 1985-09-06 薄膜トランジスタ Pending JPS6257252A (ja)

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