JPH01244664A - 薄膜トランジスタ - Google Patents

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】 イ）　産業上の利用分野 本発明は非晶質シリコン（以下ａ−８ｉと称す）柳を用
いた薄膜トヲンノスタ（以下ＴＰＴと称丁）に関する。

口）健来の技術 ＴＦＴｈ−例えば日経マイクロデバイス１９８６年１１
月号の記事ｒＣＲＴに迫Ｚ２庇亮アクティブ・マトリク
ス・デイスプレＩＪ＜５１７ｊ〜５３頁）にあるよりに
、液晶デイスプレィ装置における表示画素のスイウチン
グ素子として用いられる０ＴＰＴの構造には、能動ｉｔ
（半導体物）、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極
の位置関係にエクコアレーナ型やスタガー型が存在する
が、基本的な構造としてはガラス基板上に半導体層が形
成されその半導体層にソース電極、ドレイン電極、お：
び絶縁模全介してゲート電極が設けられている。

ＴＰＴの半導体−にはａ−８ｉ喚が用いられ。

こ（７）ａ＝ｓｉ膜はグロー放電によるプフズマＣｖＤ
法や、低圧水銀ラン１全用いた直接励起光ＣＶＤ法に；
って形成されるｎこれら１’ＦズマＣＶＤ法や光ＣＶＤ
法で得られるａ−８工嘆は、バンドギ＋　−／　７”　
Ｅ　Ｏｐ　ｔ７りＥ　１．７　ｆ３　Ｖ程Ｆカラｉ、　
９　ｅ　Ｖ程度で、水素含有１が２０９６程度であった
。、ｆ７ｔ、パン）’　？　（ｋ（７）特性！　＊　Ａ
／　キー（ＣｈａｒａＣｔｆｌｒｉｉ９ｔｌＣｅｎもｒ
ｇ３／）はｓｏｍｅｖ以上であった。

７″−）発明が解決しようとする課題 しかし、パントチイルの特性エネルギーが太きいと２局
在率位が多く存在することになり、ＴＦＴにおける電子
の電界効果移動度μの値として小さいものしか得られて
いないり移動ｌｆｐけＴＦＴのスイッチング速度に大き
く影響を及ぼし、従来（７）　Ｔ　Ｐ　Ｔ　１７）　ｔ
　子＋７）　移ＩＩ　Ｉｆ　ａ　Ｆｌ　Ｏ，５ａｓｒ２
７’ｌ　・８ｅ５０　穆１ｊと小さく、ＴＰＴのスイッ
チング迷電はあまり速いものではなかつ７ｔｎスイツチ
ング速変の遅い、即ち応答性の良くないＴＦＴｔ−液晶
デイスプレイ装置のスイッチング素子として用いても、
特性の良いデイスプレィ装置の提供はされない。

二）課題を解決する九めの手段 本発明は、低圧水銀ランプを用いた直接励起光ＣｖＤ法
で反応ガスの分解領域を制御して形成されたバンドテイ
ルの特性エネルギーが４６ｍｅＶ以下のａ−８ｉ＠を半
導体層として用いたＴＰＴであるＯ ホン作　用 ＴＰＴにおける半導体層として、パントチイルの特性ｚ
＊ｙギ−が４０　ｍｅＶ以下（Ｄ　ａ　−Ｓ　ｉ　ｌＩ
！ｌＩを用いることに二つ、ＴＦＴの電子の移動度μが
大きくなる□ ヘン　実施例 第１図は不発明−実施例のＴＰＴの概略構成囚を示すり
本実施例ではコプレーナ型構造のＴＰＴであるが、これ
に限ることなく、逆コル−ナ型、スタオー型、逆スタガ
ー型であっても良い０１１＋ｔｉガラス基板で、１２１
は該基板１１＋上に後述するＣＶＤ装置に二〇形成され
た能動層としてのａ−８１腰、１３＋、＋４１は夫々ソ
ース電極、ドレイン電極で、Δ−ｓ　ｉ嗅１２＋上に例
えばＡ１が所定パターンに蒸着されて形成されている。

このソース電極１３１、ドレイン電極（４２の間に位置
する様、Ｏｒ、Ａｕ等からなるゲート電極＋５＋が形成
されている。ゲー　ト電極Ｔ５１トａ　−Ｓ　ｉ＠１２
＋＋７）間にｉ、例えば、５ｉＯ１ＳｉＮ、５ｉＯＮと
いつ几絶Ｒ模（６１が介在されている。

さて、ａ−３ｉ模（２屯第２因に示すＣｖＤ装置Ｖｃよ
って形成されるｎ　Ｑｌ＋は反応室、ａ７Ｊは反応室α
１１内に導入され九反応ガスを分解する定めの低圧水銀
ランプであるり反応室ａυ内にはガス吹出し口（１３ａ
）の位置が変更可能に設けられ几ガス導入管ａ３、及び
ａ　−８ｉ　１１ＩＩｔ−形ＫＴ　ル基［＋１＋ｆ＞１
保持サレ、基板１１＋の水銀ラン１ｒ１３に対する距Ｎ
を変えることのできる保持台ｆｉ４が備えられている−
１ま几この保持台ＩＶｃは基板ｉｌｌを加熱するヒータ
が内蔵されている。−１ａシはガス導入管（１３屍ｓ入
されたガス及び反応後のガスを排気する排気口で、基板
中の横あるいけ上方に設けられているり 斯様な装置において、反応ガスとしてＳｉ２Ｈ６を５乃
至２０ＳＣＣＭ、及びｎチャネルの襖とする几めのＰＨ
ｓガス（Ｈ２ガスに対して５％）を０．１乃至ＩＳＯＣ
Ｍの流量で供給し、反応圧力を０．０１乃至０．１ｔＯ
ｒｒ、基板１ｆｔ２００乃至３ＱＯｔとし、更に、基板
Ｉｌ＋と水銀ランプ（１２１との１″− 距離を５乃至３０信して、基板＋１１からガス吹出し八 口（１３ａ）までの距離と基板ｉｌ＋が水銀ランプα２
までの距離の比が号以下に設定してａ　−Ｓ　ｉ　１ｌ
ｌＩ２＋の形成を行り。このとき、反応ガスは基板＋１
１方向に吹き出される工つにするｎまた、基板位置にお
ける？　ン７”（１３の光の強１１’＃！１８ｓｎｍ光
テ２ｍＷ／信２以上、２４５ｎｍ光で８ｍＷ／ｃｓ＋　
　以上である＾基板＋１＋とガス吹出し口（１３ａ）と
水銀ランプα３との位置関係を上述の如く制御すること
で、ガス吹出し口（１：ｌ）から導入された反応ガスの
分解領域が制御される。この様にガスの分解領域全快く
制限することにより、反応ガスの分解に工って発生する
活性種中のＩｍ寿命種を減少させ、重合反応にＬる高次
−／ｊン（Ｓｉ３Ｈａや５ｉ４Ｈ１ａ）の発生全抑制で
きる□ その結果、バンドギャップｇｏｐｔが１．７乃至１、ｇ
ｅｖ、水素含有量が１０乃至１５９５、そしてパントチ
イルの特性エネルギーが３０ｍθｖ（反応圧力０．１ｔ
Ｏｒｒ時］乃至４０ｍθＶ（反応圧力０．０１ｔＯｒｒ
時］の良質２ａ−８ｉＩＩｌｌカ形成される。而して、
パントチイルの特性エネルギーの小さいａ−８１暎ｆ用
いることで、ＴＰＴの電子の移動ｆＪＩが向上される□ ＴＰＴのドレイン電流ＩＤは、 　　　Ｗｄ Ｉｎ−−ｓＱｒＪＶｐ＋７τＶｎ　　ｔｑ＜Ｏ）但しＱ
は電荷の面密度、Ｗけチャネル巾、Ｌはチャネル長、ρ
は半導体１の抵抗率、ｄは半導体層の厚み、ＶＤはドレ
イン電圧である◎と近似され、０Ｎ−ＯＦＦ特性は １−Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆ＊　５ＣｏｘＶｏρ／ｄ但し、Ｃ
ｏｘ　　はゲート容量、ＶＧはゲート電圧である。で表
わされ、これらかられかるよりにＴＰＴではμやρが大
きいことが望まれる。

半導体台としてａ−８ｉ倭を用いる場合ドレイン電流Ｉ
Ｄは、 Ｉ　Ｄ−Ｋ（（：Ｖｏ　−ｖＴｓ）　　　−（ＶＧ−Ｖ
ＴＤ−ＶＤ）　　　）ＫシＣｏ　Ｘ　Ｌ 但シ、Ｖ　Ｔ　！３　ＶＴＤ　ｆｌ定ｅ１．　Ｔ　Ｇ　
Ｉｒｌ特性ＩＭｆＪ１．　Ｔは温度 で表わされる□ここでＩＤ４−Ｏとすればとなる。

第３因に、実線で本発明一実施例のＴＦＴのＶｏ−４Ｄ
特性を、破線でグロー放電による１ラズ−ｖｃＶＤ法で
作ＷＬ７ｔａ−８ｉ喚ｉ用ｚ７′！：ＴＰＴのＶ　Ｄ　
−Ｉ　Ｄ特性を示す□この図ではＶＧ−１０Ｖである。

−１第３□□□から分かる１つに飽和領域において、゛
本実施例のＴＦＴ（実線）のドレイン電流は、従来例の
ＴＦＴｔ破線）のドレイン電流Ｋｆｆべて１．５倍程度
の値となっており、即ち、上式からも分かる工うに本実
施例のＴＰＴの電子のｔ界効果移動ｆｓは向上（増大）
している 電子の移動度μは ａ＝ｎｏ　ｎｏ／（ｎｏ＋ｎｔ） 但し、ＳＯは云導帯における電子の移動度、ｎｏは伝導
体中の過剰電子密度＋　ｎ　ｔｌ”を局在準位にある過
剰電子密度。

でも表わされるが、パントチイルの特性エネルギーを小
さくすることに＝９、局在準位が減るので、移動度μが
増大することがわかる。

まｔ、移動度μが大きくなると、移動度μに比例する遮
断周波数も大きくなり、移動ｆａに反比するスイッチン
グ時間は小さくなるので、ＴＰＴの特性が大幅に改善さ
れる。

ト）発明の効果 本発明は以上の説明から明らかな様に、半導体層にパン
トチイルの特性エネルギーが４０ｍｅＶ以下のａ−８ｉ
ｇを用いることにより、電子の電界効果移動度が高いＴ
ＰＴが提供されるｎそして、ＴＦＴのスイッチング特性
や遮断周波数が向上されるので、本発明のＴＰＴ？液晶
デイスプレィ装置のスイッチング素子に用いることで、
高い周波数の信号にも対応できる。Ｉ擾れ交液晶デイス
プレィ装置が実現される。

【図面の簡単な説明】

第１（２）は本発明一実施例のＴＰＴの概略構成図、第
２図は本発明一実施例に係るＣＶＤ装置の概略構成□□
□％第３因はＶＤ−ＩＤ特性を示す図である０中・・・
ガラス基板、（２１・・・ａ−８１＠、１３１・・・ソ
ース電極、（４）・・・ドレイン電極、１５１・・・ゲ
ート電極、（６）・・・絶縁模、συ・・・反応室、（
１３・・・低圧水＠ランプ、α３・・・ガス導入管、σ
４・・・保持台、ｆｉ５・・・排気口０第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）非晶質シリコン膜に、ソース電極、ドレイン電極が
   接して形成され、更にゲート電極が絶縁膜を介在させて
   形成された薄膜トランジスタにおいて、前記非晶質シリ
   コン膜は、低圧水銀ランプを用いた直接励起光ＣＶＤ法
   で反応ガスの分解領域を制御して形成されたバンドテイ
   ルの特性エネルギーが４０ｍｅＶ以下の膜である事を特
   徴とする薄膜トランジスタ。