JPH0470773B2 - - Google Patents

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JPH0470773B2
JPH0470773B2 JP58036590A JP3659083A JPH0470773B2 JP H0470773 B2 JPH0470773 B2 JP H0470773B2 JP 58036590 A JP58036590 A JP 58036590A JP 3659083 A JP3659083 A JP 3659083A JP H0470773 B2 JPH0470773 B2 JP H0470773B2
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JP
Japan
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semiconductor layer
amorphous semiconductor
electrode
source
thin film
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JP58036590A
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English (en)
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JPS59163868A (ja
Inventor
Satoru Kawai
Toshiro Kodama
Yasuhiro Nasu
Nobuyoshi Takagi
Shintaro Yanagisawa
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Priority to JP58036590A priority Critical patent/JPS59163868A/ja
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Publication of JPH0470773B2 publication Critical patent/JPH0470773B2/ja
Granted 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]

Landscapes

  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 本発明はアモルフアス半導体を用いる薄膜ト
ランジスタの製造方法に関するものである。
(2) 技術の背景 電界効果型薄膜トランジスタはガラス板等の適
宜の基板にゲート電極、ゲート絶縁膜、アモルフ
アス半導体であるアモルフアスシリコン層、ソー
ス及びドレイン電極を設けたものであり、例えば
マトリクス状に区分された大型の液晶デイスプレ
イの駆動素子として注目されている。
第1図はその1例を示し、Sはソース電極、G
はゲート電極である。これらはマトリクスの縦
線、横線を構成する。Dはドレイン電極で大きな
面積を持つ矩形でb図に示すように対向電極ITO
と共に液晶パネルの1対の電極を構成し、これら
の電極の間に液晶が封入される。電極間隔Lは
10μm程度である。ソース電極Sおよびゲート電
極Gを選択する、つまり電圧を印加すると、それ
らの選択ソース、ゲート電極と共にFETを構成
するドレインDにソース電圧が加わり、当該ドレ
インと対向電極ITO間の液晶の配列が変り、その
部分が透過性になつて白く(あるいは非透過性に
なり黒く)見える。繊細な画像を表現するには多
数の微小画素が必要であり、また画面には或る程
度の大きさが必要であるからそれを例えばA4版
としても数mm角のチツプを用いるICなどから見
れば極めて大きなものとなり、かかる用途には薄
膜トランジスタが適している。
(3) 従来技術と問題点 従来から使用されている自己整合を用いない薄
膜トランジスタではゲートとソース並びにドレイ
ン間の大きな重なりによる寄生容量のため、パル
ス的な応答速度が遅くくなるという欠点があつ
た。またこれをアモルフアスシリコン等の抵抗の
高い半導体を用いる製造工程から観た場合、これ
らの重なりが無くなるとソースあるいはドレイン
部に大きな直列抵抗が挿入されることになるため
精密なマスクが要求され、更に高い位置合わせ精
度も要求されるという欠点があつた。そのためゲ
ート電極をマスクとしてソース及びドレイン電極
を形成する自己整合型薄膜トランジスタが開発さ
れている。
第2図は自己整合形薄膜トランジスタを示す図
であり、1はガラス基板、2はゲート電極、3は
ゲート絶縁膜、4はソース電極、5はドレイン電
極、6は半導体層であるアモルフアスシリコン層
をそれぞれ示している。
この自己整合型薄膜トランジスタはゲート絶縁
膜3とアモルフアスシリコン層6との界面がその
安定動作のために製造プロセス中は清浄に保たれ
ている必要があるが、このような構造の場合、一
旦真空を破りパターン形成を行なう必要があるた
めその界面の汚染が避けられないという欠点があ
つた。このため第3図に示す如き自己整合型薄膜
トランジスタが提案されている。同図において、
10はガラス基板、11はゲート電極、12はゲ
ート絶縁膜、13はソース電極、14はドレイン
電極、15は第1のアモルフアス半導体層、16
は第2のアモルフアス半導体層をそれぞれ示して
いる。この薄膜トランジスタはゲート絶縁膜12
の表面に第1のアモルフアス半導体層15が形成
され、その上にソース及びドレイン電極13,1
4及び第2のアモルフアス半導体層16が積層形
成されている点で第2図の薄膜トランジスタと異
なつている。そしてこのゲート絶縁膜12と第1
のアモルフアス半導体層15との形成は、先ずシ
ランガス(SiH4)と亜酸化窒素(N2O)の混合
雰囲気を用いてプラズマCVD法により二酸化シ
リコンのゲート絶縁膜12を形成後この真空状態
を破ることなくガスを切換え、シランガス雰囲気
にして連続的にアモルフアスシリコンの第1のア
モルフアス半導体層15を形成することができ
る。従つてチヤンネルを形成するゲート絶縁膜1
2と第1のアモルフアス半導体層15との界面は
汚染されることがない。
しかしこの自己整合型薄膜トランジスタは、ア
モルフアスシリコンとオーミツクな接続が得られ
る電極材料はアルミニウムのみであり、このアル
ミニウムを電極材料に用いると、液晶の製造プロ
セスで配向膜の形成時に300℃程度の加熱が必要
であるため、この加熱によりアルミニウムがアモ
ルフアスシリコン層に拡散してしまい、初期特性
が維持できなくなり、液晶の駆動回路として
ON・OFF電流比の幅が大きくとれず液晶のコン
トラストを悪化させるという欠点があつた。
(4) 発明の目的 本発明は上記従来の欠点に鑑み、初期特性の維
持が可能で、液晶の駆動回路に用いた場合にその
コントラストを良好になし得る自己整合型薄膜ト
ランジスタを提供することを目的とするものであ
る。
(5) 発明の構成 そしてこの目的は本発明によれば、ガラス基板
20上にゲート電極21、ゲート絶縁膜22及び
第1のアモルフアス半導体層23を順次積層する
工程と、該第1のアモルフアス半導体層23の上
にポジ型レジストを塗布し、ガラス基板20側か
ら露光してゲート電極21の上方にレジスト膜2
4を形成する工程と、第1のアモルフアス半導体
層23及びレジスト膜24の上に、リン、ボロン
等をドープしたn+又はp+アモルフアス半導体層
25をグロー放電分解法により形成し、その上に
ソース・ドレイン電極材料26を被着する工程
と、リフトオフ法により、前記レジスト膜24と
共にその上のn+又はp+アモルフアス半導体層2
5及び電極材料26を除去して縁端がゲート電極
21に整合したソース電極27及びドレイン電極
28を形成する工程と、該ソース電極27、ドレ
イン電極28及びその間のギヤツプの上に250〜
350℃の温度でプラズマCVD法により第2のアモ
ルフアス半導体層29を形成すると共に、その温
度により前記n+又はp+アモルフアス半導体層2
5を活性化する工程、とより成ることを特徴とす
る自己整合型薄膜トランジスタの製造方法を提供
することによつて達成される。
(6) 発明の実施例 以下本発明実施例を図面によつて詳述する。
第4図は本発明による自己整合型薄膜トランジ
スタの製造方法を説明するための図であり、a〜
fはその製造工程を示す。同図において、20は
ガラス基板、21はゲート電極、22はゲート絶
縁膜、23は第1のアモルフアス半導体層として
の水素化アモルフアスシリコン層、24はホトレ
ジスト、25はリン又はボロンをドープしたアモ
ルフアスシリコン層、26はソース、ドレイン電
極用材料、27はソース電極、28はドレイン電
極、29は第2のアモルフアス半導体層、30は
保護膜をそれぞれ示す。
図により本発明方法を説明すると、先ずa図の
如くガラス基板20の上にゲート電極21を形成
し、次いでSiO2、Si3N4等のゲート絶縁膜22を
プラズマCVD法で形成し、その上に真空を破ら
ずに第1のアモルフアス半導体層23として50Å
〜1000Åのノンドープa−Si:H膜をプラズマ
CVD法で形成する。
次にb図の如くポジ型レジストをスピンコート
し、ベーク後、基板背面より露光し、ゲート21
と自己整合されたパターン24を形成する。
次にc図の如くPH3を200ppm〜1%含んだ
SiH4のプラズマCVD法にてn+a−Si:H膜25
を形成し、その上にNiCrあるいはAl等の電極材
料26を被着後、リフトオフし不要な部分の電極
およびn+a−Si:H層およびノンドープa−Si:
H層をエツチングしてd図の如き素子を得る。
次にe図の如く250゜〜350℃にて第2のアモル
フアス半導体層29としてノンドープa−Si:H
膜をプラズマCVD法で形成し、引続き真空を破
らずに保護膜30としてSiO2あるいはSi3N4をプ
ラズマCVD法で形成する。
最後にf図の如く第2のアモルフアス半導体層
29及び保護膜30の不要部を除去して完成す
る。
以上の工程の中で、e図に示した工程では第2
のアモルフアス半導体層29及び保護膜30を
250〜350℃で形成しているため、さきに低温で形
成したPドープn+a−Si:H層25が活性化しホ
ールに対するブロツキング層となり良好なON/
OFF電流比を有する安定なTFTとなる。
第5図は本発明方法により形成された自己整合
型薄膜トランジスタのドレイン電流IDとゲード電
圧VGとの関係特性を従来例と比較して示した図
である。同図において曲線Aは本発明の場合、曲
線Bは従来例の場合をそれぞれ示す。図より従来
例では、ゲート電圧がOV附近より以下で電極材
料の拡散によるホールのアキユムレーシヨンで流
れる電流が増加しているが、本発明の場合は正常
な初期特性を維持していることがわかる。
第6図は本発明の実施例を示す図である。同図
において、20はガラス基板、21はゲート電
極、22はゲート絶縁膜、23は第1のアモルフ
アス半導体層であるa−Si:H層、25,25′
はリン又はボロンをドープしたn+a−Si:H層、
27,28はソース、ドレイン電極、29は第2
のアモルフアス半導体層であるa−Si:H層、3
0は保護層をそれぞれ示している。
本実施例が前実施例と異なるところはソース・
ドレイン電極を、n+a−Si:H層25/ソース、
ドレイン電極27,28/n+a−Si:H層25′
と三層にしたものであるがこれは上下のノンドー
プa−Si:Hと両側からオーミツクとなることを
期待したものである。
更に今まではリンPをドープしたa−Si:H膜
を用いたオーミツク電極の例を示したがこの場合
はホールに対するブロツキングとなる。エレクト
ロンに対するブロツキングのオーミツク電極の際
にはボロンBをドープしたa−Si:H膜を用いて
全く同様の工程で行なえば良い。
(7) 発明の効果 以上、詳細に説明したように本発明の自己整合
型薄膜トランジスタの製造方法は、オーミツク電
極にリン又はボロンをープしたアモルフアスシリ
コンを用い、これを250〜350℃に加熱することに
より活性化することにより、初期特性を維持した
薄膜トランジスタを得ることを可能としたもので
あり、液晶表示の駆動回路に用いてそのコントラ
ストを良好にすることができるといつた効果大な
るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は液晶デイスプレイを説明するための
図、第2図及び第3図は従来の自己整合型薄膜ト
ランジスタを説明するための図、第4図は本発明
による自己整合型薄膜トランジスタの製造方法を
説明するための図、第5図は本発明方法により形
成された自己整合型薄膜トランジスタの特性図、
第6図は他の実施例を示す図である。 図面において、20はガラス基板、21はゲー
ト電極、22はゲート絶縁膜、23は第1のアモ
ルフアス半導体層、24はホトレジスト、25は
リン又はボロンをドープしたアモルフアスシリコ
ン層、26はソース、ドレイン電極材料、27は
ソース電極、28はドレイン電極、29は第2の
アモルフアス半導体層、30は保護膜をそれぞれ
示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ガラス基板20上にゲート電極21、ゲート
    絶縁膜22及び第1アモルフアス半導体層23を
    順次積層する工程と、 該第1のアモルフアス半導体層23の上にポジ
    型レジストを塗布し、ガラス基板20側から露光
    してゲート電極21の上方にレジスト膜24を形
    成する工程と、 第1のアモルフアス半導体層23及びレジスト
    膜24の上に、リン、ボロン等をドープしたn+
    又はP+アモルフアス半導体層25をグロー放電
    分解法により形成し、その上にソース・ドレイン
    電極材料26を被着する工程と、 リフトオフ法により、前記レジスト膜24と共
    にその上のn+はP+アモルフアス半導体層25及
    び電極材料26を除去して縁端がゲート電極21
    に整合したソース電極27及びドレイン電極28
    を形成する工程と、 該ソース電極27、ドレイン電極28及びその
    間のギヤツプの上に250〜350℃の温度でプラズマ
    CVD法により第2のアモルフアス半導体層29
    を形成すると共に、その温度により前記n+又は
    P+アモルフアス半導体層25を活性化する工程、 とより成ることを特徴とする自己整合型薄膜トラ
    ンジスタの製造方法。
JP58036590A 1983-03-08 1983-03-08 自己整合型薄膜トランジスタの製造方法 Granted JPS59163868A (ja)

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JPS6439065A (en) * 1987-08-04 1989-02-09 Nec Corp Thin film field-effect transistor
JPH01155663A (ja) * 1987-12-14 1989-06-19 Hitachi Ltd 非晶質シリコン薄膜トランジスタ

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