JPH01209765A - 薄膜トランジスタ - Google Patents

薄膜トランジスタ

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JPH01209765A
JPH01209765A JP63034576A JP3457688A JPH01209765A JP H01209765 A JPH01209765 A JP H01209765A JP 63034576 A JP63034576 A JP 63034576A JP 3457688 A JP3457688 A JP 3457688A JP H01209765 A JPH01209765 A JP H01209765A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
contact layer
stepped portion
electrode
semiconductor film
Prior art date
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Pending
Application number
JP63034576A
Other languages
English (en)
Inventor
Minoru Kanbara
実 神原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Casio Computer Co Ltd filed Critical Casio Computer Co Ltd
Priority to JP63034576A priority Critical patent/JPH01209765A/ja
Publication of JPH01209765A publication Critical patent/JPH01209765A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/67Thin-film transistors [TFT]
    • H10D30/6728Vertical TFTs

Landscapes

  • Thin Film Transistor (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は薄膜l・ランジスクに係り、特にチャネル領域
が基板に対して重置方向に形成される縦型薄膜トランジ
スタに関する。
〔従来技術及びその問題点〕
液晶テレビ等に使用される液晶表示装置としては、高コ
ントラスト及び高時分割駆動が要求されるために、アク
ティブマトリクス方式を用いることが提案されている。
このアクティブマトリクス方式の液晶表示装置は、画素
となる透明電極及びこの透明電極に接続されたスイッチ
ング素子をマトリクス状に複数配列した基板と、この基
板に配列された複数の透明電極に対向する他方の透明電
極を設けた基板と、及びこれらの基板間に封入された液
晶とを備えている。そして、前記スイッチング素子とし
て、薄膜トランジスタを用いることが提案されている。
ところで上述した様に、液晶表示装置のスイッチング素
子として用いられる薄膜トランジスタ(以下TPTとい
う)としては、小さい素子面積で、かつ大きな電流を流
すことが望ましい。
然して、TPTが動作する時にソース、ドレイン間に流
れる電流、つまりオン電流の大きさは半導体膜のチャン
ネル長に依存し、このチャンネル長が短い程オン電流は
大き(なる、ところがvt型TPTは、その製造工程中
に用いられるフォトリソグラフィ工程中上のバクーニン
グ精度に限界があるのでチャンネル長を短くすることが
できず、ソース、ドレイン電極を大き(することができ
ない、また、その素子面積はチャンネル長により決定さ
れ1、このチャンネル長の短縮には工程上のエツチング
精度に限界があるので素子面積を小さくすることがてき
なかった。この問題を解決するために縦型TPTが考え
られた。
縦型’r F Tは、そのチャンネルが堆積された半導
体膜の膜厚方向、即ち基板に対して垂直方向に形成され
るため、踏板に対して平行にチャンネルが形成される横
型TPTよりもチャネル長を短かくすることができ大き
なオン電流を得ることができる。また、基板上の素子面
積はチャンネル長を考慮する必要がないので微細化が用
窓である。このように縦型TPTは、そのチャネル瓜を
極めて短か(できるので横型TPTに比べて、チャネル
幅を極めて短くでき、大きなソース、ドレイン電極を得
ることができ、かつ基板上の面積も非常に小さ(できる
、したがって縦型TPTを前述の如(アクティブマトリ
クス方式の液晶表示装置のスイッチング素子に用いた場
合、横型TPTをスイッチング素子に用いた場合に比べ
画素となる透明電極の開口率を大きくすることができ、
画像品質が向上する。
第2図は従来の縦型TPTの断面図である。
同図に示すように、絶縁性基板1上の片側端にクロム(
Cr)等から成るソース電極2が形成され、そのソース
電極2上の片側端にリン(P)等のドーピングされたn
)アモルファスシリコンから成る第1のコンタクト層3
が形成されている。
さらにこのソース電極2と第1のコンタクト層3の積層
部分の片側端と絶縁性基板l上の前記ソース電極2が形
成されていない部分に窒化シリコン(SiN)等から成
る第1の絶縁11!2! 4が形成されている。そして
、この第1の絶縁膜4上にはリン(1’)等のドーピン
グされたn+アモルファスシリコンから成る第2のコン
タクト層5とクロム(Cr)等から成るドレイン電Ff
A6が順次積層形成されており、前記第1のコンタクト
N3上の前記第1の絶縁膜4が形成されていない部分、
及び前記第1の絶縁膜4と前記第2のコンタクトWI5
と前記ドレイン電極6との積層部分を被覆して真性アモ
ルファスシリコンから成る半導体膜7が形成され°ζい
る。さらにこの半導体膜7の表面と、ソース電極2及び
ドレイン電極6の一部とを被覆し°ζ窒化シリコン(S
 i N)等から成る第2の絶縁膜(ゲート絶縁膜)8
が形成されている。また、半導体膜7の上方の第2の絶
縁膜8上にはアルミニウム(A7り等から成るゲート電
極9が形成され°ζいる。この様に、従来の縦型TPT
は、上記の如く各々の電極や層がオーバーラツプしてい
るためゲート電i9と第1のコンタクト層3との間、ゲ
ート電極9とソース電極2との間、ゲート電極9と第2
のコンタク1115との間、ゲー!・電極9とドレイン
電極6との間、第1のコンタクI−rrJ3と第2のコ
ンタクト層5との間のそれぞれに正なり面積が大きいた
めに、大きな寄生容量が生じる。
このため高周波動作を行うことはできなかった。
〔発明の目的〕
本発明は上記従来の問題点に鑑み、高周波動作が可能な
薄膜トランジスタを提供することを目的とする。
〔発明の要点〕
本発明は上記目的を達成するために、段差部をaする絶
縁性基板と該絶縁性基板の前記段差部側面に沿って前記
絶縁性基板の下段部上面に順次、MIHされた第1の電
極と第1のコンタクI−Nと半導体膜と、該半導体の側
面に沿って前記絶縁性基板の上段部上面に順次、積層さ
れた第2の電極及び第2のコンタク1−Piと、前記第
1のコンタクト層と前記第2のコンタクl−層及び前記
半導体膜を被覆する段差部を有したゲート絶縁膜と、該
ゲート絶!l膜の段差部の側面に沿って配設されたゲー
ト電極を有することを特徴とする。
〔実  施  例〕
以下図面を参照しながら本発明の実施例について説明す
る。第1図(h)は本発明の一実施例の縦型TPTの断
面図である。同図(h)に示すようにガラス基板等から
成る絶縁性基板21は上段面、下段面及びこれらの面を
つなぐ側面からなるrIt差部13を形成しており、そ
の絶縁性!Fi21の下段面にソース電極22が、また
上段面にドレイン電極23が形成されている。ソースf
f電極22、ドレイン電極23は、例えばクロム(Cr
)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、タングステ
ン(W)等から成る。また、ソース電極22上の段差部
13側及びドレイン電極23上の段差部13側には、そ
れぞれリン(P)等のドーピングされたnトアモルファ
スシリコンから成る第1のコンタク1−u24及び第2
のコンタクt・m25が形成されζおり、これら第11
第2のコンタクl−1424,25を電気的に接続する
にうに真性アモルファスシリコンから成る半導体膜26
が、前記絶縁性J!i坂21の段差部13の側面及びド
レイン電極23と第2のコンタクト層25の積層部側面
に沿って第1のコンタクI−Ji24上に形成されてい
る。前記第1のコンタクト層24、前記半導体膜26及
び前記第2のコンタク)m25を被覆して窒化シリコン
(SiN)等から成るゲート絶縁膜27が形成され、そ
のゲート絶縁膜27の段差部の側面に沿ってアルミニウ
ム(Ajり等から成るゲート電極28が形成されている
このように本実施例の縦型TPTは、各々の電極や層の
オーバーランプを最小限にしたため、従来の縦型TPT
で生じていた第1のコンタクト層24と第2のコンタク
ト7!25との間の寄生容量が無い、さらに、ゲート電
極28とドレイン電極23との間の寄生容量も無いので
寄生容量の値は従来の縦型TPTよりも著しく減少する
。したがって、伝達特性が向上し高周波動作が可能にな
る。
次に以上のように構成された本実施例の製造方法を第1
v!J(+3)〜(h)を参照しながら説明する。
まず、第1図(n)に示すように、ホトリソグラフィ工
程によりガラス基板等から成る絶縁性基板21上にホト
レジスト・パターン12を形成した後、CF4ガス等を
用いた反応性イオンエツチング(1?eactive 
Ion Etching)法によりホトレジスト・パタ
ーン12の形成されていない絶縁性基板21の表面を数
μmエツチングする0反応性イオンエツチング法による
エツチングはサイドエツチングの少ない垂直方向への方
向性が強い異方性エンチングであるため、絶縁性基板2
1の段差部13の側面はほぼ垂直に加工される。
次に、電子ビーム蒸着法等の垂直方向への方向性が強い
g膜形成法により、絶縁性基板21の表面にクロム(C
r)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、タングス
テン(W)等の金属膜を例えば約2000人の厚さに付
着させる。!!直方向への方向性が強い″4膜形成法を
用いることにより、絶縁性基板21の段差部13の側面
にはほとんど金属膜は付着されない、この後絶縁性基F
i21仝体を前記金属膜のエツチング溶液に短時間浸し
、絶縁性基板21の段差部13の側面に付着された金属
膜を完全に除去する。このことにより、第1図(b)に
示す様にI21縁性基Fi21の下段面にソース電極2
2が上段面にドレイン電極23が形成される。
次に、第1図(0)に示すようにECRプラズマCVD
法(i!吊子サイクロトロン共鳴プラズマCVD法によ
りリン(P)等のドーピングされたn÷アモルファスシ
リコン14を例えば500人の厚さに堆積させる。EC
RプラズマCVD法は垂直方向への方向性が強いので絶
縁性基板21の段差部13の側面に付着するn(アモル
ファスシリコン14の厚さは絶縁性基板21の平坦部(
上段面と下段面)に付着するn+アモルファスシリコン
14に比べて極めて薄(、例えばIIFと11 N O
3の混合液を用いて絶縁性基板21の全面を所定時間エ
ツチングすることにより、段差部13の側面に付着した
n4アモルファスシリコン14のみを除去することがで
きる。さらにホストレジストパターン15を絶縁性基板
21の段差部13の側面を含んでドレイン電F123と
n+アモルファスシリコン14とが成る積層された部分
の前記段差部13の側面側とソースTA極22とn+ア
モルファスシリコン14とがm層された部分の前記段差
部13の側面側の一部を覆って形成した後、エッチング
を行い、第1図(d)に示すように第1のコンタクト層
24、第2のコンタクト層25を形成する。
続けて、第1図(d)に示すようにプラズマCVD法等
により絶縁性基板21上に形成されたソース電極22、
ドレイン電極23、第1のコンタクトrf24、第2の
コンタクト層25を覆って直性アモルファスシリコン1
6を例えば約1000人の厚さに堆積させる。プラズマ
CVD法は段差被覆性が良いのでΩ性アモルファスシリ
コン16は段差部13の側面でも充分な厚さに形成され
る。そして、第1図(L)に示すように反応性イオンエ
ツチング法により例えばCF4ガスを用いて真性アモル
ファスシリコン16の全面をエツチングして半導体膜2
6を形成する0反応性イオンエラグ・フグ法は前述した
ように垂直方向への方向性が強(、強い異方性があるの
で、段差部13の側面に形成された半導体膜2Gのみを
残して、(ムの真性アモルファスシリコン16を全てエ
ツチングできる。
さらに第1図(f)に示すようにプラズマCVD法等に
より窒化シリコン(SiN)等の絶縁膜27をソース電
極22、ドレイン電極23、第1のコンタクト層24、
第2のコンタクl−[25及び半導体膜26の形成され
た絶縁性基板21の全面に例えば約3000人の厚さに
堆積させ、さらにその絶縁膜27上にスパッタ法等によ
りアルミニウム(A1)等の金g膜1日を堆積させる。
プラズマCVD法により形成した絶縁膜27、スパッタ
法により形成した金fs膜18は共に段差被覆性が良い
ので、段差側面にも十分な厚さの絶縁膜27、金属膜1
8を形成できる。
続けて、第1図(aに示すように異方性の強い反応性イ
オンエツチング法によりCCj14ガス等を用いて金属
膜18の全面をエツチングすることにより絶縁膜27の
段差側面に沿ってゲート電極28を形成する。そしてr
itf&にホトリソグラフィ工程により第1のコンタク
ト層24、第2のコンタクト層25及び半導体膜26の
上方に位置する絶縁II!2127を残して、他の絶縁
膜27をエツチングし、第1図(h)に示す様な縦型T
 F ’rが得られる。
このように本実施例では、各々の電極や層等のオーバー
ランプを最小限にしたため、各々の電極や層の間に生じ
る寄生容量が従来の縦型TPTに比べて著しく減少する
。尚、上記実施例で示したソース電極22、ドレイン電
PfA23、第1のコンタクト層24、第2のコンタク
ト層25、半導体膜26、ゲートff1lfi28の膜
厚の具体値は、はんの1例であり上記具体値に限定され
ることはない。
また半導体膜26は真性アモルファスシリコン以外に多
結晶シリコン、Cd5aSTa等であっても良い。
〔発明のりJ果〕
以上説明したように本発明によれば、絶縁性基板に段差
部を設け、その段差部側面に沿って半導体膜を形成し、
さらに絶縁性基板の下段面と上段面にそれぞれソース電
極、ドレイン電極を配設するようにしたので寄生容量が
従来の縦型1’ F Tに比べ著しく減少した。このた
め高周波特性が従来よりも著しく向上した。また、本発
明は縦型構造であるためオン電流も大き(することがで
きることから論理素子に用いることも可能になる。した
がって、TPTによる論理ICの製造も可能になると共
に、キャリア移動度が小さいアモルファスシリコンを半
導体膜とするTPTを用いても、液晶表示°パネルの駆
動回路をアクティブマトリクス基板面に一体集積化する
ことが可能になる。またその結果、液晶表示パネルの生
産性の向上及び低コスト化が可能になる
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(h)は本発明の一実施例の断面図及び
製造方法を示す図、 第2図は従来の縦型TPTの断面図である。 21・・・絶縁性基板、 22・・・ソース電極、 23・・・ドレイン電極、 24・・・第1のコンタクト層、 25・・・第2のコンタクト層、 26・・・半導体膜、 27・・・ゲート絶縁膜、 28・・・ゲート電極。 特許出願人   カシオ計算機株式会社(a) (b) (C) (d) (e) (f) 第1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  上段面、下段面、及びこれら面をつなぐ側面からなる
    段差部を形成した絶縁性基板と、前記段差部の縁に沿っ
    て前記段差部の一方の面に順次積層されたソース電極及
    び第1のコンタクト層と、前記段差部の他方の面に前記
    前記段差部の縁に沿って順次積層されたドレイン電極及
    び第2のコンタクト層と、前記段差部の側面に沿って形
    成され前記第1、第2のコンタクト層間を接続する半導
    体膜と、前記第1のコンタクト層、前記半導体膜及び第
    2のコンタクト層とを被膜する絶縁膜と、この絶縁膜上
    に前記半導体膜に沿って形成されたゲート電極とを有す
    る薄膜トランジスタ。
JP63034576A 1988-02-17 1988-02-17 薄膜トランジスタ Pending JPH01209765A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010503192A (ja) * 2006-08-31 2010-01-28 ケンブリッジ ディスプレイ テクノロジー リミテッド 有機電子装置
JP2012191023A (ja) * 2011-03-11 2012-10-04 Fujitsu Ltd 電界効果トランジスタとその製造方法
JP2013115111A (ja) * 2011-11-25 2013-06-10 Hitachi Ltd 酸化物半導体装置およびその製造方法

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