JPS625661A - 薄膜トランジスタ - Google Patents
薄膜トランジスタInfo
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor 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
- H01L29/66—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
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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。
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、LC,]li:L、 VF等の表示デバイス
駆動用のTPTやその周辺回路の基本構成要素である薄
膜トランジスタに関する。
駆動用のTPTやその周辺回路の基本構成要素である薄
膜トランジスタに関する。
近年、EL%LC等の表示装置が大面積化するKつれて
、アクティブマトリックスTPTで駆動する方式が検討
され始めてきた。この方式では、各セルに対応して設け
たTPTの他に、X%Yの電極線を駆動するためのドラ
イバが必要であるが、これらはTPTと共に、ガラス状
基板の上にIC化されるのがコスト的に望ましい。これ
らTPTやドライバは5.9mt−大きくとれ、高速に
動作する程、表示デバイスの性能が向上する。例えば、
ドライバの動作速度を向上できれば、大面積化が可能に
なる。また、TPTのgm (相互コンダクタンス)を
大きくとれれば、トランジスタのw/Lヲ小さくするこ
とが可能となシ、1つのセルの開口率を向上できるよう
Kなる。
、アクティブマトリックスTPTで駆動する方式が検討
され始めてきた。この方式では、各セルに対応して設け
たTPTの他に、X%Yの電極線を駆動するためのドラ
イバが必要であるが、これらはTPTと共に、ガラス状
基板の上にIC化されるのがコスト的に望ましい。これ
らTPTやドライバは5.9mt−大きくとれ、高速に
動作する程、表示デバイスの性能が向上する。例えば、
ドライバの動作速度を向上できれば、大面積化が可能に
なる。また、TPTのgm (相互コンダクタンス)を
大きくとれれば、トランジスタのw/Lヲ小さくするこ
とが可能となシ、1つのセルの開口率を向上できるよう
Kなる。
第2図に、従来の多結晶Slを用いて構成された薄膜ト
ランジスタの構造を示す。トランジスタは、ガラス状基
板11上に絶縁膜12ヲ介して設けた多結晶81活性層
13と、ソース・ドレインとなるn+不純物層14 、
14’及び薄い絶縁膜12′ヲ介して設けたゲートとな
る多結晶S14電層15と、ソース・ドレインの討不純
物層14.14’と、オーミックコンタクトをとるため
のAI!電極16とから構成される。このトランジスタ
では、y−ト下の活性層13内にチャネルを形成して導
電性がゲート電位で制御される。
ランジスタの構造を示す。トランジスタは、ガラス状基
板11上に絶縁膜12ヲ介して設けた多結晶81活性層
13と、ソース・ドレインとなるn+不純物層14 、
14’及び薄い絶縁膜12′ヲ介して設けたゲートとな
る多結晶S14電層15と、ソース・ドレインの討不純
物層14.14’と、オーミックコンタクトをとるため
のAI!電極16とから構成される。このトランジスタ
では、y−ト下の活性層13内にチャネルを形成して導
電性がゲート電位で制御される。
TPTはこのようなトランジスタで構成され、またドラ
イバはこの種のトランジスタ全複数用いて構成される。
イバはこの種のトランジスタ全複数用いて構成される。
上述のトランジスタにおける電子移動度μ6は活性層に
用いている多結晶Si 15の結晶性で決まシ、non
−dopeの多結晶Slを用いた場合、最大でも10
Crn%・see前後の値である。
用いている多結晶Si 15の結晶性で決まシ、non
−dopeの多結晶Slを用いた場合、最大でも10
Crn%・see前後の値である。
ところで、このような低いμ。を有するトランジスタで
TFT i構成しようとすると、1セル当りのトランジ
スタのW/L(チャネル幅/チャ* ル長)を大きくし
て、必要とするスイッチングスピードを得ることになる
。従って、従来例では1つのセル内でのトランジスタ部
の占有面積が増大するので、液晶等の表示セルの開口率
が低下し、コントラストが悪化することになっている。
TFT i構成しようとすると、1セル当りのトランジ
スタのW/L(チャネル幅/チャ* ル長)を大きくし
て、必要とするスイッチングスピードを得ることになる
。従って、従来例では1つのセル内でのトランジスタ部
の占有面積が増大するので、液晶等の表示セルの開口率
が低下し、コントラストが悪化することになっている。
特に、EL駆動用のTPTでは、トランジスタを2個構
成する必要があるので、開口率の低下は著しくなる。
成する必要があるので、開口率の低下は著しくなる。
また、上述のトランジスタを用いてドライバ全構成する
場合には、gmが小さいので高速駆動が困難という問題
がある。高速駆動を行なわせるためにw/L、’を大き
くするか、μ。を向上する方法が考えられる6 w/L
’x大きくすればトランジスタを構成する領域の面積が
増大し、多結晶si活性層にグレインパンダリー(gr
ainboundary )や欠陥の入る面積が大きく
なるため、ICの歩留シが低下する。また、他方のμ。
場合には、gmが小さいので高速駆動が困難という問題
がある。高速駆動を行なわせるためにw/L、’を大き
くするか、μ。を向上する方法が考えられる6 w/L
’x大きくすればトランジスタを構成する領域の面積が
増大し、多結晶si活性層にグレインパンダリー(gr
ainboundary )や欠陥の入る面積が大きく
なるため、ICの歩留シが低下する。また、他方のμ。
を向上するのは、ガラス状基板上にトランジスタを作成
する限)においては、低温の熱処理工程を行ってつくら
ざるを得す、これは現状では容易でない。
する限)においては、低温の熱処理工程を行ってつくら
ざるを得す、これは現状では容易でない。
本発明の目的は、かかる従来の欠点を解消し、高、9m
化による表示ディバイスの大容量化全可能ならしめた薄
膜トランジスタを提供することにある。
化による表示ディバイスの大容量化全可能ならしめた薄
膜トランジスタを提供することにある。
本発明は、ガラス状基板上に構成される薄膜トランジス
タであって、ガラス状基板上に絶縁膜を介して第1の導
電性電極を設け、その上に第1の絶縁薄膜を介して部分
的にソース、ドレインの不純物層を形成してなる多結晶
Si性層を設け、更にその上に前記第1の絶縁薄膜と同
程度の膜厚からなる第2の絶縁薄膜と、この第2の絶縁
薄膜を介して第2の導電性電極とを設け、前記第1、第
2の導電性電極全共通ff−)とし、前記不純物層を除
く多結晶si活性層内にチャネル全形成してなることを
特徴とする薄膜トランジスタである。
タであって、ガラス状基板上に絶縁膜を介して第1の導
電性電極を設け、その上に第1の絶縁薄膜を介して部分
的にソース、ドレインの不純物層を形成してなる多結晶
Si性層を設け、更にその上に前記第1の絶縁薄膜と同
程度の膜厚からなる第2の絶縁薄膜と、この第2の絶縁
薄膜を介して第2の導電性電極とを設け、前記第1、第
2の導電性電極全共通ff−)とし、前記不純物層を除
く多結晶si活性層内にチャネル全形成してなることを
特徴とする薄膜トランジスタである。
ゲート電極となる導電性電極を多結晶Si性屑の上、下
に薄い絶縁膜(−例として、8102)’に介して設け
、共通のf−)とする。また、ソース・ドレインとなる
べき不純物層を活性層の一部にイオン注入、アニール等
の技術を用いて低抵抗領域として形成する。このように
構成したトランジスタでは、多結晶si活性層の表側と
裏側との界面近傍を同時にチャネルとして活用すること
ができ、同−面積内にトランジスタを作成した場合、従
来の2#rのgmを得ることができる。、また、チャネ
ルを界面近傍から活性層内部に設けた埋込みチャネル(
表面付近をnを、内部’fcp型にする)の構造によっ
ても同じ効果が得られる。
に薄い絶縁膜(−例として、8102)’に介して設け
、共通のf−)とする。また、ソース・ドレインとなる
べき不純物層を活性層の一部にイオン注入、アニール等
の技術を用いて低抵抗領域として形成する。このように
構成したトランジスタでは、多結晶si活性層の表側と
裏側との界面近傍を同時にチャネルとして活用すること
ができ、同−面積内にトランジスタを作成した場合、従
来の2#rのgmを得ることができる。、また、チャネ
ルを界面近傍から活性層内部に設けた埋込みチャネル(
表面付近をnを、内部’fcp型にする)の構造によっ
ても同じ効果が得られる。
以下、本発明の実施例について図面上参照し乍ら詳細に
説明する。
説明する。
第1図は、本発明の第1の実施例となる薄膜トランジス
タの構造断面図を示したものである。同図において、第
2図と同一番号あるいは同一記号は同一構成要素を表わ
す、尚、本発明では便宜上のチャネルトランジスタ七個
にとって説明するが、Pチャネルトランジスタを構成す
る場合も同じである。本実施例では、ガラス状基板11
(ガラス、石英等)上に絶縁膜12を介して多結晶si
4電層15′ヲ設ける。絶縁膜12としては、膜厚は特
に問わず、減圧CVD製造装置等によシ適当な厚みに形
成される。また、この絶縁膜12は、多結晶Stを沈積
する時にガラス内に含まれているNa系の物質が多結晶
S1内に拡散してゆかないようにするために設けるが、
必ずしも本発明の構成音とる上では必要ない。
タの構造断面図を示したものである。同図において、第
2図と同一番号あるいは同一記号は同一構成要素を表わ
す、尚、本発明では便宜上のチャネルトランジスタ七個
にとって説明するが、Pチャネルトランジスタを構成す
る場合も同じである。本実施例では、ガラス状基板11
(ガラス、石英等)上に絶縁膜12を介して多結晶si
4電層15′ヲ設ける。絶縁膜12としては、膜厚は特
に問わず、減圧CVD製造装置等によシ適当な厚みに形
成される。また、この絶縁膜12は、多結晶Stを沈積
する時にガラス内に含まれているNa系の物質が多結晶
S1内に拡散してゆかないようにするために設けるが、
必ずしも本発明の構成音とる上では必要ない。
また、多結晶St導電層15′は、減圧CVD法等によ
りノンドープの多結晶Slを蒸着した後、イオン注入等
によF) P 、 As等の不純物をドープすることに
よって低抵抗の膜として得られる。このようにして得た
前記導′f!&層15′の上に、薄い絶縁膜(例えば、
5102)12′を数百〜数千X程度着ける。そして、
更にその上には多結晶SIを減圧CVD法等によ)蒸着
し、閾値電圧が適当な値になるようにゲロン等の不純物
をドープした後適当なアニールを行って、多結晶S1活
性層13を形成する。この活性層13には、H2,F2
等がドープされてもよい。この層の一部には、高濃度の
不純物(PまたはAa)をドープすることにより低抵抗
のソース・ドレインとなるn”不純物層14 、14’
を形成する。そして、その上に5IO2等の薄い絶縁膜
12′を薄い絶縁膜12と同程度の膜厚に設ける。絶縁
膜12と12′との膜厚は必ずしも同じで々くともよい
。次に、多結晶Siの導電層15を前述したような手段
で、この絶縁膜12′の上に形成する。この後、・母ツ
シペーション膜(SIO2等)を全面に着け、ソース・
ドレイン部のみを開孔した後、Al (W 、 Cr等
でもよいンを蒸着(電子ビーム蒸着等により)して電極
16を取シ出す。この時、フィールド領域(多結晶Si
性層13を設けてない・領域)上で多結晶S1導電層1
5 、15’と電極16のAt(、W 、 Cr等も可
)を相互にオーミックコンタクトさせ、共通のゲート電
極として外部へ取り出す。
りノンドープの多結晶Slを蒸着した後、イオン注入等
によF) P 、 As等の不純物をドープすることに
よって低抵抗の膜として得られる。このようにして得た
前記導′f!&層15′の上に、薄い絶縁膜(例えば、
5102)12′を数百〜数千X程度着ける。そして、
更にその上には多結晶SIを減圧CVD法等によ)蒸着
し、閾値電圧が適当な値になるようにゲロン等の不純物
をドープした後適当なアニールを行って、多結晶S1活
性層13を形成する。この活性層13には、H2,F2
等がドープされてもよい。この層の一部には、高濃度の
不純物(PまたはAa)をドープすることにより低抵抗
のソース・ドレインとなるn”不純物層14 、14’
を形成する。そして、その上に5IO2等の薄い絶縁膜
12′を薄い絶縁膜12と同程度の膜厚に設ける。絶縁
膜12と12′との膜厚は必ずしも同じで々くともよい
。次に、多結晶Siの導電層15を前述したような手段
で、この絶縁膜12′の上に形成する。この後、・母ツ
シペーション膜(SIO2等)を全面に着け、ソース・
ドレイン部のみを開孔した後、Al (W 、 Cr等
でもよいンを蒸着(電子ビーム蒸着等により)して電極
16を取シ出す。この時、フィールド領域(多結晶Si
性層13を設けてない・領域)上で多結晶S1導電層1
5 、15’と電極16のAt(、W 、 Cr等も可
)を相互にオーミックコンタクトさせ、共通のゲート電
極として外部へ取り出す。
尚、本実施例ではケ゛−ト電極15.15’を多結晶S
tの導電層で形成した例をと逆上げたが、他の導電性電
極で構成しても差し支えない。例えば、W、Wシリサイ
ド、Mo 、 Moシリサイド、At、AZSI 、
C0812、Cr、Au等が構成要素としてあげられる
。
tの導電層で形成した例をと逆上げたが、他の導電性電
極で構成しても差し支えない。例えば、W、Wシリサイ
ド、Mo 、 Moシリサイド、At、AZSI 、
C0812、Cr、Au等が構成要素としてあげられる
。
このようにして構成したトランジスタでは、ゲート電極
15 、15’が活性層13の上下に設けられるため、
活性層13の内の上下界面近傍に1つずつチャネルを形
成できる。しかも、これらのチャネルに流れる電子の流
れは、ゲート電極15.15’に印加されるバイアス電
圧により、それぞれ上側のチャネル、下側のチャネルの
反転層内電荷を制御することによってコントロールされ
る。即ち、r−ト電圧がQVの時には、2つのチャネル
共にカットオフ状態になり、閾値電圧77以上のバイア
ス電圧をゲートに印加した時には共にオン状態になり、
ドレイン・ソース間に電流を流す。この場合、チャネル
が2つ形成されているので、同じ蹴のトランジスタでは
、従来の場合に比して2倍の、9m(即ち、ドレイン電
流)を得ることができる。また、絶縁膜との界面付近に
n型の不純物を導入し、活性層内部kp型とすると、埋
込みチャネルが形成され、μeが高くなるため、より高
いgmが得られるようになる。この場合にも、従来値(
′JjIi込みチャネルトランジスタにおける値)の2
倍の9mが得られるのはいうまでもない。
15 、15’が活性層13の上下に設けられるため、
活性層13の内の上下界面近傍に1つずつチャネルを形
成できる。しかも、これらのチャネルに流れる電子の流
れは、ゲート電極15.15’に印加されるバイアス電
圧により、それぞれ上側のチャネル、下側のチャネルの
反転層内電荷を制御することによってコントロールされ
る。即ち、r−ト電圧がQVの時には、2つのチャネル
共にカットオフ状態になり、閾値電圧77以上のバイア
ス電圧をゲートに印加した時には共にオン状態になり、
ドレイン・ソース間に電流を流す。この場合、チャネル
が2つ形成されているので、同じ蹴のトランジスタでは
、従来の場合に比して2倍の、9m(即ち、ドレイン電
流)を得ることができる。また、絶縁膜との界面付近に
n型の不純物を導入し、活性層内部kp型とすると、埋
込みチャネルが形成され、μeが高くなるため、より高
いgmが得られるようになる。この場合にも、従来値(
′JjIi込みチャネルトランジスタにおける値)の2
倍の9mが得られるのはいうまでもない。
以上はp型の活性層にnチャネルを形成したトランジス
タであるが、これとは別の領域(ガラス状基板11上の
異なる領域〕に同じような構成で(不純物の型はnチャ
ネルの場合と逆になる)pチャネルのトランジスタを構
成することによって、完全に絶縁分離された従来の2倍
の電流供給能力を有するCMOSインバータを構成する
ことが可能になる。
タであるが、これとは別の領域(ガラス状基板11上の
異なる領域〕に同じような構成で(不純物の型はnチャ
ネルの場合と逆になる)pチャネルのトランジスタを構
成することによって、完全に絶縁分離された従来の2倍
の電流供給能力を有するCMOSインバータを構成する
ことが可能になる。
本発明の薄膜トランジスタでは、gm e従来の2倍に
向上できるので、IC化してドライ・々を構成すれば高
速駆動が可能に々る。しかも、チャネル幅を従来のトラ
ンジスタと同サイズに設計できるので、多結晶Si活性
層の面積は増大せず、ドライバ等を構成した場合にもダ
レインパウンダリーや欠陥が増えることがないことから
、歩留りの低下を引き起こさない。さらに、TPTに採
用すれば高いgmを得られることから、トランジスタの
W/ L 、t、小さくすることができ、表示セル当シ
の開口率を高められることばなる。Wを小さくできれば
、占有面積の減少に伴い多結晶si活性層内にトラップ
準位や欠陥の入る領域が少ぐな〃、歩留りの向上も期待
できる。特に、EL等の駆動装置では2つのトランジス
タでTI”Tを構成するため、得られる効果は著しい。
向上できるので、IC化してドライ・々を構成すれば高
速駆動が可能に々る。しかも、チャネル幅を従来のトラ
ンジスタと同サイズに設計できるので、多結晶Si活性
層の面積は増大せず、ドライバ等を構成した場合にもダ
レインパウンダリーや欠陥が増えることがないことから
、歩留りの低下を引き起こさない。さらに、TPTに採
用すれば高いgmを得られることから、トランジスタの
W/ L 、t、小さくすることができ、表示セル当シ
の開口率を高められることばなる。Wを小さくできれば
、占有面積の減少に伴い多結晶si活性層内にトラップ
準位や欠陥の入る領域が少ぐな〃、歩留りの向上も期待
できる。特に、EL等の駆動装置では2つのトランジス
タでTI”Tを構成するため、得られる効果は著しい。
さらに、本発明の構成では、基板がフロートにならない
ため、SOI構造によくみられるキンク現象も抑止され
る。
ため、SOI構造によくみられるキンク現象も抑止され
る。
以上説明したように本発明によれば、Imある込はドレ
イン電流IDを同じ蹴で比較すると従来の2倍にも向上
できるので、ドライバの高速動作によシアクチイブマト
リックスTPTで駆動される表示デ・ゞイスの大容量化
が可能になる。また、TPT自身の/Lを小さくできる
ので、表示セルの開口率を高められる。この結果、LC
等の表示装置のコントラストを向上できる。また、TP
TのWを小さくできるため、多結晶Si性層の面積が減
少し、歩留シの向上を期待できる。
イン電流IDを同じ蹴で比較すると従来の2倍にも向上
できるので、ドライバの高速動作によシアクチイブマト
リックスTPTで駆動される表示デ・ゞイスの大容量化
が可能になる。また、TPT自身の/Lを小さくできる
ので、表示セルの開口率を高められる。この結果、LC
等の表示装置のコントラストを向上できる。また、TP
TのWを小さくできるため、多結晶Si性層の面積が減
少し、歩留シの向上を期待できる。
第1図は本発明による薄膜トランジスタの第1の実施例
を示す構造断面図、第2図は従来の薄膜トランジスタの
構造断面図である。 11・・・ガラス状基板、12.12’・・・絶縁膜、
13・・・多結晶si活性層、14.14’・・層不純
物層、15・・多結晶si導電層、16・・・At。 第2図
を示す構造断面図、第2図は従来の薄膜トランジスタの
構造断面図である。 11・・・ガラス状基板、12.12’・・・絶縁膜、
13・・・多結晶si活性層、14.14’・・層不純
物層、15・・多結晶si導電層、16・・・At。 第2図
Claims (1)
- (1)ガラス状基板上に絶縁膜を介して第1の導電性電
極を設け、その上に第1の絶縁薄膜を介して部分的にソ
ース・ドレインの不純物層を形成してなる多結晶Si活
性層を設け、更にその上に前記第1の絶縁薄膜と同程度
の膜厚からなる第2の絶縁薄膜と、この第2の絶縁薄膜
を介して第2の導電性電極とを設け、前記第1、第2の
導電性電極を共通ゲートとし、前記不純物層を除く多結
晶Si活性層内にチャネルを形成してなることを特徴と
する薄膜トランジスタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14504485A JPS625661A (ja) | 1985-07-01 | 1985-07-01 | 薄膜トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
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JP14504485A JPS625661A (ja) | 1985-07-01 | 1985-07-01 | 薄膜トランジスタ |
Publications (1)
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JPS625661A true JPS625661A (ja) | 1987-01-12 |
Family
ID=15376087
Family Applications (1)
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JP14504485A Pending JPS625661A (ja) | 1985-07-01 | 1985-07-01 | 薄膜トランジスタ |
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JP (1) | JPS625661A (ja) |
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1985
- 1985-07-01 JP JP14504485A patent/JPS625661A/ja active Pending
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