JPH04206971A - Film semiconductor device - Google Patents
Film semiconductor deviceInfo
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- JPH04206971A JPH04206971A JP2338879A JP33887990A JPH04206971A JP H04206971 A JPH04206971 A JP H04206971A JP 2338879 A JP2338879 A JP 2338879A JP 33887990 A JP33887990 A JP 33887990A JP H04206971 A JPH04206971 A JP H04206971A
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- thin film
- type tft
- tft
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、薄膜半導体装置に関し、特に液晶表示素子の
駆動に適した薄膜半導体装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a thin film semiconductor device, and particularly to a thin film semiconductor device suitable for driving a liquid crystal display element.
(従来の技術)
液晶パネル内の各画素に対応する部分に、薄膜トランジ
スタ素子(TPT)かスイッチング素子として設けられ
たアクティブマトリクス型液晶表示装置の研究及び実用
化が進められている。(Prior Art) Research and practical application of active matrix liquid crystal display devices in which a thin film transistor element (TPT) or a switching element is provided in a portion corresponding to each pixel in a liquid crystal panel is progressing.
さらに、上述のTPTとともに、それらのTPTを駆動
するための駆動回路(ドライバ)を構成するTPTが、
液晶表示パネルの基板上に直接形成された駆動回路一体
型の表示装置も研究が進められている。Furthermore, together with the above-mentioned TPTs, TPTs that constitute a drive circuit (driver) for driving those TPTs,
Research is also progressing into a display device with an integrated drive circuit formed directly on the substrate of a liquid crystal display panel.
液晶表示装置の駆動回路の最小構成単位はインバータで
ある。CMO3構造を有するインバータ(CMOSイン
バータ)は、一対のn型TFT及びp型TFTにより構
成される。The minimum structural unit of a drive circuit for a liquid crystal display device is an inverter. An inverter having a CMO3 structure (CMOS inverter) is composed of a pair of n-type TFT and p-type TFT.
上記TPTとしては、半導体層が多結晶シリコンで構成
されるTPT(多結晶ンリコンTFT)が通常用いられ
る。その理由は、多結晶シリコンは、非晶質ンリコンに
比較して、電子及びホールの移動度が高いこと、及び、
n型及びp型のTPTを同一のプロセスによって作成す
ることができるために、CMO3構造を構成し易いこと
である。As the TPT, a TPT (polycrystalline silicon TFT) whose semiconductor layer is made of polycrystalline silicon is usually used. The reason is that polycrystalline silicon has higher electron and hole mobility than amorphous silicon, and
Since n-type and p-type TPTs can be created by the same process, it is easy to construct a CMO3 structure.
このような性質を有する多結晶シリコンTPTにより構
成されたCMO3は、従って、動作周波数特性や消費電
力の面で優れている。The CMO 3 made of polycrystalline silicon TPT having such properties is therefore excellent in terms of operating frequency characteristics and power consumption.
従来のCMOSインバータの一例を第4図に示す。An example of a conventional CMOS inverter is shown in FIG.
端子33がインバータの入力端子、端子34かインバー
タの出力端子である。また、端子31には、2値論理の
うぢ低い方のレベルの電位(以下、Lm位とする)か、
端子32には、高い方のレベルの電位(以下、LI電位
とする)が与えられる。Terminal 33 is the input terminal of the inverter, and terminal 34 is the output terminal of the inverter. In addition, the terminal 31 has a potential at a lower level of binary logic (hereinafter referred to as Lm level), or
A higher level potential (hereinafter referred to as LI potential) is applied to the terminal 32.
L電位か与えられる端子31はコンタクトホール39を
通じてn型のTPT35のソースと接続され、n型のT
PT35のドレインはコンタクトホール40を通じてイ
ンバータの出力端子34と接続されている。また、I(
電位か与えられる端子32は、コンタクトホール42を
通じてp型のTPT36のソースと接続され、p型のT
PT36のドレインはコンタクトホール41を通じてイ
ンバータの出力端子34と接続されている。インバータ
の入力端子33は、フンタクトホール43を通じて両T
FT35.36のゲート電極37.38に接続されてい
る。The terminal 31 to which the L potential is applied is connected to the source of the n-type TPT 35 through the contact hole 39, and is connected to the source of the n-type TPT 35.
The drain of the PT 35 is connected to the output terminal 34 of the inverter through a contact hole 40. Also, I(
The terminal 32 to which a potential is applied is connected to the source of the p-type TPT 36 through the contact hole 42, and is connected to the source of the p-type TPT 36 through the contact hole 42.
The drain of PT36 is connected to the output terminal 34 of the inverter through a contact hole 41. The input terminal 33 of the inverter is connected to both T through the contact hole 43.
Connected to gate electrodes 37, 38 of FT 35, 36.
このインバータの出力端子34の電位は、端子31の電
位と端子32の電位との差、及び両TFT35.36の
ソース−ドレイン間抵抗の比によって決まる。すなわち
、入力端子33の電位がLの時はn型のTPT35はオ
フの状態であるのに対し、p型のTPTはオン状態であ
り、p型TFT36の抵抗がn型TFT35の抵抗に比
べて十分低い。従って、出力端子34には端子32の電
圧Hが出力される。逆に、入力端子33の電位がHの時
には、n型TFT35がオン、p型TFT36がオフと
なり、出力端子34にはLm位が出力される。The potential of the output terminal 34 of this inverter is determined by the difference between the potential of the terminal 31 and the potential of the terminal 32, and the ratio of the source-drain resistances of both TFTs 35 and 36. That is, when the potential of the input terminal 33 is L, the n-type TPT 35 is off, while the p-type TPT is on, and the resistance of the p-type TFT 36 is greater than the resistance of the n-type TFT 35. Low enough. Therefore, the voltage H at the terminal 32 is output to the output terminal 34. Conversely, when the potential of the input terminal 33 is H, the n-type TFT 35 is turned on, the p-type TFT 36 is turned off, and approximately Lm is outputted to the output terminal 34.
(発明が解決しようとする課題)
一般に多結晶シリコンをチャネル層に用いたTPTでは
、n型のTPTの駆動能力がp型のTPTの駆動能力よ
りも大きい。従って、多結晶ンリコンTFTにより上記
のようなCMOSインバータを構成した場合、n型のT
PTの方が抵抗が低いため、インバータの出力は、VI
Nが低い領域で反転する。(Problems to be Solved by the Invention) Generally, in a TPT using polycrystalline silicon for the channel layer, the driving ability of an n-type TPT is greater than that of a p-type TPT. Therefore, when a CMOS inverter as described above is constructed using polycrystalline silicon TFTs, an n-type TFT
Since the resistance of PT is lower, the output of the inverter is VI
Inversion occurs in the region where N is low.
このようなアンバランスなインバータ特性の一例を第3
図に実線で示す。ここでは入力電圧VIN及び出力電位
V 0IJTの基準を共にLレベルにとり、Hレベルと
Lレベルとの電位差VHLが20Vてある場合を示して
いる。n型のTPTの特性とp型のTPTの特性か対称
ではないため、出力電圧■01JTを示す曲線は、VI
Nに関してLレベル側に偏ったものとなっている。この
ように出力電圧V OUTに偏りがあると、インバータ
の動作速度の低下や誤動作を招(。An example of such unbalanced inverter characteristics is shown in the third example.
Shown in the figure as a solid line. Here, a case is shown in which the input voltage VIN and the output potential V0IJT are both referenced to the L level, and the potential difference VHL between the H level and the L level is 20V. Since the characteristics of n-type TPT and those of p-type TPT are not symmetrical, the curve showing the output voltage ■01JT is VI
Regarding N, it is biased towards the L level side. If the output voltage V OUT is unbalanced in this way, it will cause a decrease in the operating speed and malfunction of the inverter.
インバータの出力電圧V OUTは、電位差VHLと、
インバータを構成するn型とp型のTPTの抵抗比とで
決定される。上述の出力電圧VOU丁の偏りを改善する
ためには、それぞれのTPTのチャネル長やチャネル幅
を変えることによって両者の抵抗比を等しくすることが
考えられる。例えば上記のインバータにおいてH側(p
型TFT36)とH側(n型TFT35)の抵抗比を等
しくするためには、p型のTPT36のチャネル幅をn
型のTF T 35のチャネル幅よりも大きくするか、
あるいはnQのTPT35のチャネル長をp型のTPT
36のチャネル長よりも大きくする必要がある。The output voltage V OUT of the inverter is the potential difference VHL,
It is determined by the resistance ratio of the n-type and p-type TPTs that constitute the inverter. In order to improve the above-mentioned bias in the output voltage VOUT, it is conceivable to equalize the resistance ratio of both TPTs by changing the channel length and channel width of each TPT. For example, in the above inverter, the H side (p
In order to equalize the resistance ratio of the H-side (n-type TFT 36) and the H-side (n-type TFT 35), the channel width of the p-type TFT 36 must be set to n.
Make it larger than the channel width of the type TF T 35, or
Or, change the channel length of nQ TPT35 to p-type TPT
The channel length must be greater than 36.
しかし、このような方法は、インバータの伝達速度を下
げたり、インバータの面積を大きくするという問題点を
有している。However, such a method has problems in that it reduces the transmission speed of the inverter and increases the area of the inverter.
本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
のであり、その目的とするところは、伝達速度を犠牲に
することなく、また占有面積も増大させることなく、上
記出力電圧の偏りが解消されたCMOSインバータを備
えた薄膜半導体装置を提供することにある。The present invention has been made to solve these problems, and its purpose is to eliminate the bias in the output voltage without sacrificing the transmission speed or increasing the occupied area. An object of the present invention is to provide a thin film semiconductor device equipped with a CMOS inverter that eliminates the problem.
(課題を解決するための手段)
本発明の薄膜半導体装置は、一対のn型及びp型の薄膜
トランジスタ素子によって構成されるCMOSインバー
タを備えた薄膜半導体装置であって、該n型の薄膜トラ
ンジスタのチャネル領域に、p型不純物かドーピングさ
れているとにより、上記目的か達成される。(Means for Solving the Problems) A thin film semiconductor device of the present invention is a thin film semiconductor device including a CMOS inverter constituted by a pair of n-type and p-type thin film transistor elements, the thin film semiconductor device having a channel of the n-type thin film transistor. The above object is achieved by doping the region with a p-type impurity.
また、前記薄膜トランジスタの内、少なくとも一方の型
の薄膜トランジスタ素子のゲート電極が、チャネル長方
向に間隔をもって配された複数のゲート電極部分を有し
ていることが好ましい。Further, it is preferable that the gate electrode of at least one type of thin film transistor element among the thin film transistors has a plurality of gate electrode portions spaced apart in the channel length direction.
また、前記複数のゲート電極部分を有する前記薄膜トラ
ンジスタ素子のチャネル領域は、チヤ不ル長方向に間隔
をもって配された複数のチャネル領域部分を有し、該チ
ャネル領域部分の各々は、該薄膜トランジスタ素子のゲ
ート絶縁膜を介して該ゲート電極部分の各々に対向し、
該チャネル領域部分に挟まれた領域は、該薄膜トランジ
スタ素子のソース領域及びドレイン領域と同じ導電型で
あることが好ましい。Further, the channel region of the thin film transistor element having the plurality of gate electrode parts has a plurality of channel region parts arranged at intervals in the channel length direction, and each of the channel region parts is a part of the thin film transistor element. facing each of the gate electrode portions via a gate insulating film,
The region sandwiched between the channel region portions is preferably of the same conductivity type as the source region and drain region of the thin film transistor element.
また、前記p型の薄膜トランジスタのチャネル領域にも
、p型不純物がドーピングされていてもよい。Furthermore, the channel region of the p-type thin film transistor may also be doped with a p-type impurity.
また、前記p型不純物のドーズ量かlXl0”Cm−2
以上であり、かつ、5X1012cm−2以下であるこ
とが好ましい。Also, the dose amount of the p-type impurity is lXl0"Cm-2
It is preferable that it is above and 5×10 12 cm −2 or less.
また、前aan型及びp型の薄膜トランジスタの半導体
層は、多結晶ンリコン層であってもよい。Furthermore, the semiconductor layers of the AAN type and P type thin film transistors may be polycrystalline silicon layers.
く作用)
一般に、多結晶ンリフンをチャネル層に用いたTPTで
はn型のTPTの駆動能力がp型のTPTの駆動能力よ
りも大きい。しかし、TPTのチャネル領域にp型不純
物を注入すれば、n型TFTの反転閾値電圧が高くなる
ため、p型TFTの駆動力との差を減少させることがで
きる。こうして、n型TFTとp型TFTとの間で、ト
ランジスタ特性上のバランスがとれるようになる。この
ため、一対のn型TFTとp型TFTとにより構成され
るCMOSインバータの出力特性が改善される。In general, in a TPT using polycrystalline material for the channel layer, the driving ability of an n-type TPT is greater than that of a p-type TPT. However, if a p-type impurity is implanted into the channel region of the TPT, the inversion threshold voltage of the n-type TFT increases, so that the difference between the driving force and the p-type TFT can be reduced. In this way, the transistor characteristics can be balanced between the n-type TFT and the p-type TFT. Therefore, the output characteristics of the CMOS inverter formed by a pair of n-type TFT and p-type TFT are improved.
また、ゲーMIS極及びチャネル領域が複数の部分に分
割されることにより、ソース−ドレイン間に複数の接合
が形成される。このため、ソース−ドレイン間に、高い
電圧が印加されても、ひとつの接合に加わる電圧が低下
するため、接合リーク電流の発生が抑えられる。このた
め、高電圧が印加される場合でもTPTのオフ抵抗が減
少せず、CMOSインバータの出力特性の劣化が抑制さ
れる。Furthermore, by dividing the game MIS pole and channel region into a plurality of parts, a plurality of junctions are formed between the source and the drain. Therefore, even if a high voltage is applied between the source and the drain, the voltage applied to one junction is reduced, thereby suppressing the occurrence of junction leakage current. Therefore, even when a high voltage is applied, the off-resistance of the TPT does not decrease, and deterioration of the output characteristics of the CMOS inverter is suppressed.
(実施例) 本発明を実施例について以下に説明する。(Example) The invention will now be described with reference to examples.
本実施例の薄膜半導体装置のCMOSインバータの平面
構造の一例を第1図に示す。FIG. 1 shows an example of the planar structure of the CMOS inverter of the thin film semiconductor device of this embodiment.
第4図に示した従来のCMOSインバータと異なる主要
な点は、本実施例では、n型TFT5のチャネル領域に
、p型の不純物が注入されていること、及びn型TPT
のゲート電極が2本に分割されていることにある。The main difference from the conventional CMOS inverter shown in FIG. 4 is that in this embodiment, p-type impurities are implanted into the channel region of the n-type TFT 5,
The reason is that the gate electrode is divided into two.
第1図の線A−A’ に沿った断面の構造を第2図に示
す。FIG. 2 shows a cross-sectional structure taken along line AA' in FIG. 1.
以下に、第2図を参照しながら、製造工程に即して、本
実施例の構成を説明する。The configuration of this embodiment will be explained below in accordance with the manufacturing process with reference to FIG.
最初に、ガラス、石英等の透明の絶縁性基板15上の全
面に、CVD法によって多結晶シリコン薄膜を80nm
の厚みで形成する。この多結晶シリコン薄膜は、後にn
型TFT5のチャネル領域16、ソースfiJ域(ソー
ス電極)25、ドレイン領域(ドレイン電極)26、チ
ャネル領域16、及びp型TFT6のチャネル領域30
、ソース領域(ソース電極)28、ドレイン領域(ドレ
イン電極)27となるものである。First, a polycrystalline silicon thin film of 80 nm is deposited on the entire surface of a transparent insulating substrate 15 made of glass, quartz, etc. using the CVD method.
Form with a thickness of . This polycrystalline silicon thin film was later
channel region 16 of type TFT 5, source fiJ region (source electrode) 25, drain region (drain electrode) 26, channel region 16, and channel region 30 of p-type TFT 6
, a source region (source electrode) 28, and a drain region (drain electrode) 27.
この多結晶ンリコン薄膜にS1+イオンを注入して非晶
質化した後、窒素雰囲気中でアニールするlO−
ことにより、大きな結晶粒径を有する多結晶シリコン薄
膜を得る。After S1+ ions are implanted into this polycrystalline silicon thin film to make it amorphous, it is annealed in a nitrogen atmosphere to obtain a polycrystalline silicon thin film having a large crystal grain size.
なお、基板としては、上記の絶縁性透明基板以外にも、
半導体基板上に絶縁膜を形成したものも用いることがで
きる。In addition to the above-mentioned insulating transparent substrate, as a substrate,
A structure in which an insulating film is formed on a semiconductor substrate can also be used.
次に、上記多結晶シリコン薄膜を第1図に示すような矩
形形状を有する多結晶シリコン薄膜50及び60にパタ
ーニングした。n型TFT5及びp型TFT6のチャネ
ル幅はインバータに要求される駆動能力を勘案して決め
るが、本実施例では20μmとした。Next, the polycrystalline silicon thin film was patterned into polycrystalline silicon thin films 50 and 60 having rectangular shapes as shown in FIG. The channel widths of the n-type TFT 5 and the p-type TFT 6 are determined in consideration of the driving capability required of the inverter, and in this embodiment, they are set to 20 μm.
次にフォトレジストを塗布し、露光及び現像工程により
、第1図の点線で囲まれた領域14のみ開口部を有する
形状に、フォトレジストをパターニングした。このあと
、イオン注入法によって、多結晶シリコン薄膜の領域1
4のみに、ボロン等のp型の不純物をドーピングした。Next, a photoresist was applied, and by exposure and development steps, the photoresist was patterned into a shape having an opening only in the region 14 surrounded by the dotted line in FIG. After this, region 1 of the polycrystalline silicon thin film is
Only No. 4 was doped with a p-type impurity such as boron.
ドーズ量は、5 X ]、 012c m−2以下とし
た。このドーズ量を変えることによりn型TFT5の閾
値電圧を任意の値に設定することができる。しかし、最
低でら1xlollcm−”以上注入しないと閾値電圧
を制御する効果を発揮することかできない。The dose amount was 5×],012 cm−2 or less. By changing this dose amount, the threshold voltage of the n-type TFT 5 can be set to an arbitrary value. However, the effect of controlling the threshold voltage cannot be achieved unless at least 1xlollcm-'' or more is implanted.
フォトレジスト除去後、CVD法によって、ゲート絶縁
膜となる酸化膜17を1100nの厚みて形成した。酸
化膜17はスパッタリング法、あるいは上記多結晶シリ
コン薄膜の上面を熱酸化することによっても形成するこ
とかできる。また、」二連のn型TFT5の領域】4に
対するドーピングは、このゲート酸化膜17の形成後に
イオン注入法によって行うことも可能である。After removing the photoresist, an oxide film 17 to be a gate insulating film was formed to a thickness of 1100 nm by CVD. The oxide film 17 can also be formed by sputtering or by thermally oxidizing the upper surface of the polycrystalline silicon thin film. Further, the doping of the region 4 of the two series of n-type TFTs 5 can also be performed by ion implantation after the gate oxide film 17 is formed.
次に、CVD法により多結晶シリコン薄膜を形成し、拡
散法によって不純物(ドーパント)のドーピングを行っ
て低抵抗化した。このドーピングはイオン注入法によっ
て行うことも可能である。Next, a polycrystalline silicon thin film was formed by a CVD method, and impurities (dopants) were doped by a diffusion method to lower the resistance. This doping can also be performed by ion implantation.
本実施例ては、この多結晶シリコン薄膜の厚さを450
nmとした。In this example, the thickness of this polycrystalline silicon thin film is 450 mm.
It was set as nm.
この多結晶シリコン薄膜をパターニングすることにより
、両TFT5.6のグー1−電極7.8を形成した。n
型TFT5のゲート電極7は、2本のゲー)・電極部分
7a及び7bを有する形状にパターニングした。2つの
ゲート電極部分7a及び7bは、チャネル長方向に間隔
をもって配された。By patterning this polycrystalline silicon thin film, the goo 1 electrodes 7.8 of both TFTs 5.6 were formed. n
The gate electrode 7 of the type TFT 5 was patterned into a shape having two gate electrode portions 7a and 7b. The two gate electrode portions 7a and 7b are spaced apart in the channel length direction.
各ゲート電極部分7a又は7bの幅(チャネル長方向の
長さ)を4μm(合計8μm)とした。なお、p型TF
T6のゲート電極の幅は8μmとした。The width (length in the channel length direction) of each gate electrode portion 7a or 7b was 4 μm (total 8 μm). In addition, p-type TF
The width of the gate electrode of T6 was 8 μm.
n型TFT5の2つのゲート電極部分7a及び7bには
、共に等しい電圧が印加されるように、入力端子3から
延びるゲート電極配線が途中で、枝わかれしている。し
かし、ゲート電極7の形状は、必ずしも、枝状に分割さ
れている必要はなく、各々の枝状のゲート電極部分7a
及び7bの先端が、チャネル領域の外で、互いに接続さ
れた形状であってもよい。また、ゲート電極7は、独立
したゲート電極部分7a及び7bに完全に分割され、そ
の上に絶縁膜を介して形成されたAI等の配線により互
いに電気的に接続される構造を有していてもよい。The gate electrode wiring extending from the input terminal 3 is branched in the middle so that the same voltage is applied to the two gate electrode portions 7a and 7b of the n-type TFT 5. However, the shape of the gate electrode 7 does not necessarily have to be divided into branch-like parts, and each branch-like gate electrode part 7a
and 7b may be connected to each other outside the channel region. Furthermore, the gate electrode 7 has a structure in which it is completely divided into independent gate electrode portions 7a and 7b, which are electrically connected to each other by wiring such as AI formed through an insulating film. Good too.
次に、半導体層において、n型TFT5のソース領域2
5、ドレイン領域26、及び2つのゲ一ト電極部分7a
及び7bに挟まれた領域29に、イオン注入法によって
n型不純物をドーピングした。このイオン注入は、ゲー
ト電極部分7a及び7bをマスクとして行われた。この
イオン注入に 、よって、n型TFT5のチャイル
領域16は、チャネル長方向に間隔をもって配された2
つのチャネル領域部分1.6 a及び161)に分割さ
れた。また、ソース領域25及びドレイン領域26の形
成と同様にして、領域29が自己整合的に形成されたた
め、チャネル領域部分16a及び16bの各々は、ゲー
ト絶縁膜17を介してゲート電極部分7a及び7bの各
々に対向するように配置している。Next, in the semiconductor layer, the source region 2 of the n-type TFT 5
5, drain region 26 and two gate electrode portions 7a
and 7b was doped with an n-type impurity by ion implantation. This ion implantation was performed using gate electrode portions 7a and 7b as masks. Due to this ion implantation, the child region 16 of the n-type TFT 5 is formed by two regions spaced apart in the channel length direction.
It was divided into two channel area parts 1.6a and 161). Further, since the region 29 is formed in a self-aligned manner in the same manner as the formation of the source region 25 and the drain region 26, each of the channel region portions 16a and 16b is connected to the gate electrode portions 7a and 7b via the gate insulating film 17. are arranged so as to face each of them.
このようにして形成された領域29は、ソース領域25
及びドレイン領域26と同じ導電型である。一方、チャ
ネル領域部分]、 6 a及び16bには、n型不純物
がドープされていないため、領域29とチャネル領域部
分16a及び16bとの間には、接合か形成された。The region 29 formed in this way is the source region 25
and the same conductivity type as the drain region 26. On the other hand, since channel region portions 16a and 16b were not doped with n-type impurities, a junction was formed between region 29 and channel region portions 16a and 16b.
次に、半導体層に於いて、p型TFT6のソース領域2
8及びドレイン領域27に、ゲート電極8をマスクして
イオン注入を行うことにより、p型不純物をドーピング
した。Next, in the semiconductor layer, the source region 2 of the p-type TFT 6 is
8 and the drain region 27 were doped with p-type impurities by performing ion implantation using the gate electrode 8 as a mask.
なお、n型TFT5のソースドレインを形成するだめの
イオン注入を行うときは、p型TFT6が形成されるべ
き部分を覆うレジストが注入マスクとして形成され、p
型TFT6のソースドレインを形成するためのイオン注
入を行うときは、n型TFT5が形成されるべき部分を
覆うレジストが注入マスクとして形成された。Note that when performing ion implantation to form the source and drain of the n-type TFT 5, a resist covering the portion where the p-type TFT 6 is to be formed is formed as an implantation mask, and the p-type TFT 6 is formed as an implantation mask.
When performing ion implantation to form the source and drain of the type TFT 6, a resist was formed as an implantation mask to cover the portion where the n-type TFT 5 was to be formed.
次に、基板上の全面にCVD法によってンリコン酸化膜
又はシリコン窒化膜を700nmの厚みで形成し、絶縁
層20とした。Next, a silicon oxide film or a silicon nitride film with a thickness of 700 nm was formed on the entire surface of the substrate by the CVD method to form an insulating layer 20.
次に、第1図に示す位置にコンタクトホール9.10.
11.12及び13を形成した。第2図に示すように、
コンタクトホール9.10.11及び12は、絶縁層2
0及び前述のゲート絶縁膜17を貫通して形成された。Next, contact holes 9, 10, . . . are placed at the positions shown in FIG.
11, 12 and 13 were formed. As shown in Figure 2,
The contact holes 9, 10, 11 and 12 are formed in the insulating layer 2.
0 and the gate insulating film 17 described above.
また、入力端子のコンタクトホール13は、絶縁層20
を貫通して形成された。Further, the contact hole 13 of the input terminal is formed in the insulating layer 20.
was formed through the
次に、L電位供給端子1、H電位供給端子2、入力端子
3及び出力端子4を、AI等の低抵抗金属膜により形成
した。端子1はコンタクトホール9を通じてn型TFT
5のソース領域25に接続された。端子2はコンタクト
ホール12を通じてp型TFT6のソース領域28に接
続され、端子3はコンタクトホール13を通じてp型及
びp型TFT5.6のゲート電極7.8に接続された。Next, the L potential supply terminal 1, the H potential supply terminal 2, the input terminal 3, and the output terminal 4 were formed of a low resistance metal film such as AI. Terminal 1 is connected to n-type TFT through contact hole 9.
The source region 25 of No. 5 is connected to the source region 25 of No. 5. Terminal 2 was connected to source region 28 of p-type TFT 6 through contact hole 12, and terminal 3 was connected to p-type and gate electrode 7.8 of p-type TFT 5.6 through contact hole 13.
また、端子4はコンタクトホール10.11を通じてp
型及びp型のTPTのドレイン領域26.27に接続さ
れた。In addition, terminal 4 is connected to p through contact hole 10.11.
type and p-type TPT drain regions 26,27.
本実施例のn型TFT5の特性を第5図に、また、第4
図に示す従来のn型TFT35の特性を第6図に示す。The characteristics of the n-type TFT 5 of this example are shown in FIG.
FIG. 6 shows the characteristics of the conventional n-type TFT 35 shown in the figure.
また、本実施例及び従来のp型TFT6.36(両者の
構造はまったく同しである)の特性を第7図に示す。Further, the characteristics of the present embodiment and the conventional p-type TFT 6.36 (the structures of both are exactly the same) are shown in FIG.
第5図と第6図の特性線を比較すると、本発明のn型T
FT5の方か従来のそれよりも、抵抗が高くなり、ドレ
イン電流(T D)のレベルか低くな=16−
っていることがわかる。これは、チャネル領域にp型不
純物を注入することにより、n型TFT5の方の反転闇
値電圧が高くなったためである。Comparing the characteristic lines in FIG. 5 and FIG. 6, it is found that the n-type T of the present invention
It can be seen that the resistance of the FT5 is higher and the drain current (TD) level is lower than that of the conventional one. This is because the inversion dark value voltage of the n-type TFT 5 is increased by implanting p-type impurities into the channel region.
上記p型TFTの特性と、第7図及び第8図に示される
p型TFT6.36の特性とを比較すると、本実施例の
n型TFT5とP型TFT6との間で、特性の対称性が
優れていることがわかる。Comparing the characteristics of the p-type TFT described above and the characteristics of the p-type TFT6.36 shown in FIGS. It turns out that it is excellent.
第3図に、本実施例の薄膜半導体装置のCMOSインバ
ータのVHL=20Vのときの伝達特性を点線で示す。In FIG. 3, the dotted line shows the transfer characteristic when VHL=20V of the CMOS inverter of the thin film semiconductor device of this example.
同図に実線で示した従来のCMOSインバータの伝達特
性と比較すると、H側とL側の対称性が良(なっている
ことがわかる。When compared with the transfer characteristics of the conventional CMOS inverter shown by the solid line in the figure, it can be seen that the symmetry between the H side and the L side is good.
本実施例においては、CMOSインバータを構成する一
対のp型及びp型TFT5.6のチャネル幅を等しく設
定したが、n型TFT5とp型TFT6の特性の対称性
をさらに良好にするために、チャネル幅を変えることに
よって両者間の駆動能力のアンバランスを調整すること
も可能である。In this example, the channel widths of the pair of p-type and p-type TFTs 5.6 constituting the CMOS inverter were set to be equal, but in order to further improve the symmetry of the characteristics of the n-type TFT 5 and p-type TFT 6, It is also possible to adjust the imbalance in driving ability between the two by changing the channel width.
また、本実施例においては両T F T 5.6のチャ
ネル長も同じに設定しているが、これも変えることかて
きる。このように、n型TFT5とp型TFT6のチャ
ネル長及びチャネル幅をそれぞれ独立に適切な値に決め
ることにより、インバータ特性を更に改善することがで
きる。Further, in this embodiment, the channel lengths of both TFTs 5.6 are set to be the same, but this can also be changed. In this way, by independently determining the channel length and channel width of the n-type TFT 5 and the p-type TFT 6 to appropriate values, the inverter characteristics can be further improved.
また本実施例においてはn型TFT5のゲート電極7を
2本に分割した構造としたが、更に多数本に分割して形
成することもてきる。この場合、ソース−ドレイン間に
加えられた電圧がより多くの接合抵抗に分割されること
になるため、ソース−ドレイン間の耐圧が更に向上し、
より高い電圧でも正常な動作を行うことのできるCMO
Sインバータとすることができる。Further, in this embodiment, the gate electrode 7 of the n-type TFT 5 is divided into two parts, but it can also be divided into a larger number of parts. In this case, the voltage applied between the source and drain is divided into more junction resistances, so the withstand voltage between the source and drain is further improved.
CMO that can operate normally even at higher voltages
It can be an S inverter.
本実施例においてはCMOSインバータを構成する一対
のTPTのうち、p型のTPT5のゲート電極7のみを
分割形状にしたか、p型TFT6の方のゲート電極8を
分割形状にすることもてきる。この場合、p型TFT6
においてもソース、ドレイン間の耐圧特性か向上し、い
っそう良好なインバータ特性を得ることかできる。In this embodiment, of the pair of TPTs constituting the CMOS inverter, only the gate electrode 7 of the p-type TPT 5 is made into a split shape, or the gate electrode 8 of the p-type TFT 6 may be made into a split shape. . In this case, p-type TFT6
Also, the withstand voltage characteristics between the source and drain are improved, and even better inverter characteristics can be obtained.
上記実施例では閾値電圧を制御するためのチャネル領域
へのイオン注入をn型TFT5のチャネル領域のみで行
い、p型TFT6のチャネル領域では行っていない。こ
れも、両TFT5.6のチャネル領域へ同時に不純物注
入を行うことにより、両TFT5.6に共に不純物領域
を設けることもてきる。第8図に示されるp型TFT6
の特性は、第7図(チャネル領域に不純物注入を行って
いないもの)の特性と大きな差はなく、p型T F T
6のチャネル領域に注入を行うことによるトランジスタ
特性に対する影響はほとんどない。しかし、このプロセ
スによれば、領域14に開口部を有するフォトレジスト
を形成する工程を省略することができるという利点があ
る。In the embodiment described above, ion implantation into the channel region for controlling the threshold voltage is performed only in the channel region of the n-type TFT 5, but not in the channel region of the p-type TFT 6. Also, by simultaneously implanting impurities into the channel regions of both TFTs 5.6, impurity regions can be provided in both TFTs 5.6. p-type TFT6 shown in FIG.
The characteristics of the p-type T F T are not significantly different from those of FIG.
The implantation into the channel region of No. 6 has almost no effect on the transistor characteristics. However, this process has the advantage that the step of forming a photoresist having an opening in region 14 can be omitted.
ぐ発明の効果)
本発明の薄膜半導体装置によれば、CMOSインバータ
を構成するp型及びp型の薄膜トランジスタ素子の間で
、特性の対称性が良好であるため、CMOSインバータ
の出力電圧に偏りが少ない。(Effects of the Invention) According to the thin film semiconductor device of the present invention, since the characteristics of the p-type and p-type thin film transistor elements constituting the CMOS inverter have good symmetry, the output voltage of the CMOS inverter is not biased. few.
このため、薄膜半導体装置の誤動作が生じにくい。Therefore, malfunctions of the thin film semiconductor device are less likely to occur.
更に、薄膜トランジスタ素子のチャネル長やチャ不ル幅
を拡大することなく、上記効果を得ることかできるため
、素子面積を増大する必要がなく、また、伝達速度の低
下を招くこともない。Furthermore, since the above effects can be obtained without increasing the channel length or channel width of the thin film transistor element, there is no need to increase the element area and there is no reduction in transmission speed.
第1図は本発明の実施例のCMOSインバータを示す平
面図、第2図は第1図のA−A’線断面図、第3図は実
施例のCM OSインバータ(点線)と従来のCM O
Sインバータく実線)の伝達特性を示すグラフ、第4図
は従来のCMOSインバータを示す平面図、第5図は実
施例のCMOSインバータを構成するn型TFTの特性
線図、第6図は従来のCMOSインバータを構成するn
型TFTの特性線図、第7図はチャネル領域にp型不純
物注入を行わないp型TFTの特性線図、第8図はチャ
ネル領域にp型不純物を注入したp型TFTの特性線図
である。
■、31・・・CMOSインバータのLレベル電位の端
子、2.32・・・Hレベル電位の端子、3.33・・
・入力端子、4.34・・・出力端子、5.35・・・
n型TFT、6.36−p型TFT、7.37 ・・・
n型TFTのゲート電極、7a、7b・・・ゲート電極
部分、8.38・・・p型TFTのゲート電極、9〜1
.3.39〜43・・・コンタクトホール、15・・・
基板、16・・・n型TFTのチャネル領域、16a1
16b・・・チャネル領域部分、17・・・ゲート絶縁
膜、20・・・層間絶縁膜、25・・・n型TFTのソ
ース領域、26・・・n型TFTのドレイン領域、27
・・・p型TFTのドレイン領域、28・・・p型TF
Tのソース領域、30・・・p型TFTのチャネル領域
。
以上FIG. 1 is a plan view showing a CMOS inverter according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line A-A' in FIG. O
Figure 4 is a plan view showing a conventional CMOS inverter, Figure 5 is a characteristic diagram of an n-type TFT that constitutes the CMOS inverter of the embodiment, and Figure 6 is a graph showing the transfer characteristics of a conventional CMOS inverter. configuring the CMOS inverter of
Figure 7 is a characteristic diagram of a p-type TFT without p-type impurity implanted into the channel region, and Figure 8 is a characteristic diagram of a p-type TFT with p-type impurity implanted into the channel region. be. ■, 31...L level potential terminal of CMOS inverter, 2.32...H level potential terminal, 3.33...
・Input terminal, 4.34... Output terminal, 5.35...
n-type TFT, 6.36-p-type TFT, 7.37...
Gate electrode of n-type TFT, 7a, 7b... Gate electrode portion, 8.38... Gate electrode of p-type TFT, 9-1
.. 3.39-43...contact hole, 15...
Substrate, 16... Channel region of n-type TFT, 16a1
16b... Channel region portion, 17... Gate insulating film, 20... Interlayer insulating film, 25... Source region of n-type TFT, 26... Drain region of n-type TFT, 27
...Drain region of p-type TFT, 28...p-type TF
Source region of T, 30... Channel region of p-type TFT. that's all
Claims (1)
て構成されるCMOSインバータを備えた薄膜半導体装
置であって、 該n型の薄膜トランジスタのチャネル領域に、p型不純
物がドーピングされている薄膜半導体装置。 2、前記薄膜トランジスタの内、少なくとも一方の型の
薄膜トランジスタ素子のゲート電極が、チャネル長方向
に間隔をもって配された複数のゲート電極部分を有して
いる請求項1に記載の薄膜半導体装置。 3、前記複数のゲート電極部分を有する前記薄膜トラン
ジスタ素子のチャネル領域は、チャネル長方向に間隔を
もって配された複数のチャネル領域部分を有し、 該チャネル領域部分の各々は、該薄膜トランジスタ素子
のゲート絶縁膜を介して該ゲート電極部分の各々に対向
し、 該チャネル領域部分に挟まれた領域は、該薄膜トランジ
スタ素子のソース領域及びドレイン領域と同じ導電型で
ある請求項2に記載の薄膜半導体装置。 4、前記p型の薄膜トランジスタのチャネル領域にも、
p型不純物がドーピングされている請求項1から3のい
ずれかに記載の薄膜半導体装置。[Claims] 1. A thin film semiconductor device equipped with a CMOS inverter constituted by a pair of n-type and p-type thin film transistor elements, wherein a channel region of the n-type thin film transistor is doped with a p-type impurity. thin film semiconductor devices. 2. The thin film semiconductor device according to claim 1, wherein the gate electrode of at least one type of thin film transistor element among the thin film transistors has a plurality of gate electrode portions spaced apart in the channel length direction. 3. The channel region of the thin film transistor element having the plurality of gate electrode portions has a plurality of channel region portions spaced apart in the channel length direction, and each of the channel region portions has a gate insulator of the thin film transistor element. 3. The thin film semiconductor device according to claim 2, wherein a region facing each of the gate electrode portions via a film and sandwiched between the channel region portions has the same conductivity type as a source region and a drain region of the thin film transistor element. 4. Also in the channel region of the p-type thin film transistor,
4. The thin film semiconductor device according to claim 1, wherein the thin film semiconductor device is doped with a p-type impurity.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2338879A JPH04206971A (en) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | Film semiconductor device |
| EP91311142A EP0488801B1 (en) | 1990-11-30 | 1991-11-29 | Thin-film semiconductor device |
| DE69128876T DE69128876T2 (en) | 1990-11-30 | 1991-11-29 | Thin film semiconductor device |
| KR1019910021949A KR950003943B1 (en) | 1990-11-30 | 1991-11-30 | Thin film semiconductor devices |
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Applications Claiming Priority (1)
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| JP2338879A JPH04206971A (en) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | Film semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04206971A true JPH04206971A (en) | 1992-07-28 |
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ID=18322251
Family Applications (1)
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| Country | Link |
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