JPH01217324A - アモルファスシリコン薄膜トランジスタ - Google Patents

アモルファスシリコン薄膜トランジスタ

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JPH01217324A
JPH01217324A JP63043354A JP4335488A JPH01217324A JP H01217324 A JPH01217324 A JP H01217324A JP 63043354 A JP63043354 A JP 63043354A JP 4335488 A JP4335488 A JP 4335488A JP H01217324 A JPH01217324 A JP H01217324A
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thin film
amorphous silicon
film transistor
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友孝 松本
Kenichi Yanai
梁井 健一
Tetsuro Endo
遠藤 鉄郎
Michiya Oura
大浦 道也
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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】 〔概 要〕 アモルファスシリコン薄膜1ヘランシスタに関し、移動
度を低下ざ−Uることなく、不純物の1・−ピングによ
って”VFTの闇値電圧を制御し得るようにすることを
Lt的とし、 動作半導体層の対向する二つの主面の一方にケ−1・絶
縁膜を介してケー)・電極を、他方にソース電極および
トレイン電極を配設した薄膜!・ランジスタにおいて、
前記動作子導体層のうち少なくとも前記ゲート電極に対
応する部位が、前記ゲート絶縁膜に接ずろ略20人・〜
100〇への厚さのノンドープ層と、所定の不純物がド
ープされ前記ソース電極およびルーイン電極に接するド
ープ層とが積層されたアモルファスシリコン層からなる
構成とした。
〔産業上の利用分野〕
本発明はアモルファスシリコン薄膜トランジスタに関づ
る。
〔従来の技1ホi〕 液晶駆動用のスイッチング素子として開発され多用され
ているアモルファスシリJ1ン(a−3i)薄膜トラン
ジスク(T P T)は、闇値電圧を所望の値に制御す
ること、およびOFF電流を低減することが必要である
この目的のためには、単結晶Siを用いて作成されるM
OS  FE、Tと同様に、半導体層のチャネル部に不
純物のドーピングを行う必要がある。
即ち半導体層に不純物をドーピングすることにより、空
間電荷領域に固定される電荷量を制御し、もって闇値を
所望の値とするものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
単結晶Siの場合にはドーピング量にほぼ社例して固定
電荷量が増大するが、a−3iの場合には同じ固定電荷
量を得るためには、より多量の1−一ピングを行わねば
ならない。そのため、移動度が人さ(低下し、スイッチ
ング素子としての特性が悪化する。
本発明は移動度を低下させることなく、不純物のドーピ
ングC3二よってTFTの閾値電圧を制御し得るように
することを目的とする。
〔課題を解決するだめの手段〕
本発明におい”ζは第、1図に示す如く、動作半導体層
をa−3i層を用いて形成したa−3i N膜トランジ
スタにおいて、ゲート絶縁膜2と動作半導体層のチャネ
ル形成部との界面がノンドープミー3i層3からなり、
この略20〜1000人の厚さのノンド−プa−3i層
3−ににドープされたa−3i Jiv4が積層された
構成とした。
〔作 用〕
TPTの移動度は絶縁膜と半導体層の界面特性に依存し
、動作半導体層中ハ・のドーピング量によって闇値電圧
がシフトする。
ドーピングによって闇値電圧がシフトするのは、第4図
FalのエネルギハンI”図において、半導体側の空間
電荷領域10内にあるアクセプタまたはドナーがイオン
化し、固定電荷となるためである。
従って、ゲート絶縁膜、2と動作半4体層3との界面の
うし少なくともチャネル形成領域を、界面特性が良好な
ノンドープミー3i層を用いて形成し、残りの空間電荷
領域10となる部分にドーピングしたa−3i層4を用
いれば、TFTの移動度を低下さゼずに閾値電圧を制御
できる。
第4図(b)はこのようなノンドープ層とドープ層を積
層した場合のT、FTのエネルギバンド図である。図の
10は空間電荷領域であって、ゲート絶縁膜2との界面
はノンドープa−3i層3を用いて形成することで移動
度の低下を防止し、且つドープa−3i層4を上記空間
電荷領域10内に形成することによって、闇値の制御を
行う。
図にハツチを付して示したa域がドープミー51層4で
あって、この図のようにa−3i層4が空間電荷領域1
0内にあれば、闇値制御が可能である。
’l” F Tの空間電荷領域10の厚さは凡そ100
0人であるので、−ヒ記ドープa −S i jiyi
 4が閾イ直制御に寄与し得るためには、これがデー1
−絶縁膜2−5= 界面から凡そ100OA以内に存在することが必要であ
る。従−つで1−プa 31層3のJ〃さは、最大で1
000Å以下であることを要する。
一方生成する薄膜が余り薄いと−様な膜形成が困難であ
り、凡そ20人程度が実用上の下限となる。
以上述へた如く本発明の構成によれば、デー1〜絶縁膜
2と動作半導体層との界面はノンドープミー3i層3で
あるため移動度は低下せず、またドープミー3i層4ば
ゲート絶縁膜2に接していないため移動度に影をを与え
ない。従ってドープミー3i層4のドーピング濃度を任
意に選ぶことができ、闇値電圧を所望の如く選ぶことが
可能となる。
〔実 施 例〕 第11’lは本発明の=一実施例に係るa−3i薄膜ト
ランジスタの構成を示す要部断面図である。
同図において、■は例えば厚さ約700人のチタン(T
1)からなるゲート電極、2はゲート絶X(膜で、例え
ば凡そ3 Fl O0人の厚さの窒化シリニ1ン(′:
しiN)膜、3は約50人の厚ざのノンド−プa−8i
層、4はドープ、l−8i層で、ボ[1ン()3)をド
ープした約450人の厚さのp型a−3i l苔、5お
よび5′ は厚さ3勺1000人のアルミニウム(A7
り層などからなり、1・−1881層4にオーミ・ノク
ニ1ンククI・するソース′毛極およびトレイン電極で
ある。
3iNIB!2.ノンドープミー8i層3およびドープ
ミー3i層4の形成には、プラスマ化学気相成長(p−
CV D )法或いは反応性スパッタリンクン去を用い
、アクセプタのトーピンクはa−3i層形成時にB10
.を添加することにより、またΔρ層5,5゛は真空蒸
着法により形成することがてきろごと等ば、既に周知で
ある。
上述した如く構成した本実施例のtx −S 17′i
”i膜[・ランシスクの電圧−電流特性を、第2図によ
り説明ずろ。
同図はトレイン電流I。のグー1〜電圧■、に対ずろ依
存性を示す図で、1111線Iは動作半導体層をすべて
ノン1−プとした場合の′11f性、11は動作半立体
層全体をドープ層とした場合の特性、■は本実施例の9
.Il性である。
動作半導体層全体に不純物をドープした場合、即ち従来
の構成では、曲線Hに見られるように闇値を制御するご
とはできても、同時に移動度が低下するため、緩やかな
傾斜の特性となってしまう。
曲線n[に示ず本実施例でしl、移動度が低下しないの
で電流q買)1を悪化させることなく闇値電圧を制御で
きろ。
第3図fa)にドープ措に対ずろ闇値電圧の変化を示し
、同図(13) lこ1・−プ星に対する移動度を示ず
(a) 、 fblの曲線I+はいずれも動作半導体層
全体に不純物を1−プした従来方式のT P T、曲線
■1は本実施例に係る’r゛FTの特性である。
」−記二9つの図に見られる如く、従来方式ではト−プ
舅によって闇値電圧を制御できるか、移動度の低下か激
しいのlx 、&、I L、本実施例でば)−プ早りこ
より闇値電圧は変化しても、移動度に影響を与えない。
これは前述したようにケート絶縁膜2との界面をノンド
−プ層とし、このノン1−プ層に1−プ層を、積層した
構成としたごとによるものである。
なお上記一実施例ではホmlン(B)を1−プしたエレ
ク1.ロン・アキュミュレーション型のT’ F”Tを
掲げ−(説明したが、本発明はホール・ア−1−1゜ミ
ュレーソヨン型のT P Tに適用することもできろこ
とは勿論である。
また[−パンIも任意に選択できること等は特に説明す
るまでもない。
また本実施例でklノン1−プi+ −8i層;3才)
。1、び1−プロ−3i層4をチー1−絶縁膜21:仝
面に形成した例を説明したが、上記2つの層はいずれも
、デー1−電極2の直」一部のチャネルが形成される領
域に設けられていればよい。
また本実施例では逆スタガー1−型TFTを形成した例
を説明したが、本発明IJスタガー1−型′INパ′F
にも適用できる。
本発明においてノンドープ層3の厚さを略20Å〜10
00人としたが、これは前述した如く下記の理由によろ
bのである。
TFTの空間′1[イ;;i領域の厚さは凡そ1000
人であるので、1−ブ層4が闇値電圧Vいの制御卸に寄
与するには、ドープ層4がゲート絶縁膜界面から約10
00人以内に存在しなV)ればならない。
従ってノンドープ層の膜厚が1000人をこえた場合に
は、閾値制御が不可能となる。従ってノント′−ブ層3
の膜厚は最大1000人となる。一方、薄膜を均一に形
成する乙こは現在の膜生成技術から見で、凡ぞ20人程
度が限度であり、これ以下になると膜を一様に形成する
ことが困難となり、これが膜厚の下限に対する実用上の
制約となる。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかな如く、本発明によれば移動度を
低下さ・υ°ることなく、闇値電圧をシフトさせること
ができる。
4、  I21面のTir+ 、ji’lな説明第1図
は本発明一実施例の構造を示す要部断面図、 第2図は上記一実施例の電流−電圧特性図、第3図(a
)、 (blはドープ量の影響を示す図、第4図[a)
、 (blはT F Tのエネルギハンド図である。
図において、1はゲート電極、2はグー1〜絶縁膜(S
iN膜)、3はノンドープミー3i層、4はドープミー
3i層、5はソースおよびドレインドープ量(PFw′
) (b) 10  4¥−プロー5i漫 ド゛−ブ1その聚1言知目図 第3図 TFTのエネ)レギバンド゛図 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  動作半導体層の対向する二つの主面の一方にゲート絶
    縁膜(2)を介してゲート電極(1)を、他方にソース
    電極(5)及びドレイン電極(5′)を配設した薄膜ト
    ランジスタにおいて、 前記動作半導体層のうち少なくとも前記ゲート電極(1
    )に対応する部位が、前記ゲート絶縁膜(2)に接する
    略20Å〜1000Åの厚さのノンドープ層(3)と、
    所定の不純物がドープされ前記ソース電極(5)及びド
    レイン電極(5′)に接するドープ層(4)とが積層さ
    れたアモルファスシリコン層からなることを特徴とする
    アモルファスシリコン薄膜トランジスタ。
JP4335488A 1988-02-25 1988-02-25 アモルファスシリコン薄膜トランジスタ Expired - Lifetime JP2937318B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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