JPH07211909A - Thin film transistor and manufacturing method thereof - Google Patents

Thin film transistor and manufacturing method thereof

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JPH07211909A
JPH07211909A JP6005954A JP595494A JPH07211909A JP H07211909 A JPH07211909 A JP H07211909A JP 6005954 A JP6005954 A JP 6005954A JP 595494 A JP595494 A JP 595494A JP H07211909 A JPH07211909 A JP H07211909A
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JP
Japan
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semiconductor layer
layer
layers
region
multilayer film
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JP6005954A
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Japanese (ja)
Inventor
Hisashi Abe
寿 阿部
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】高速動作が可能でオフ電流が少なく閾値の変動
が小さいことに加えてオン電流が大きな薄膜トランジス
タを容易に製造する。 【構成】ゲート電極58の下に形成されるチャネル領域
の半導体層1は、水素化アモルファスシリコン層53と
多結晶シリコン層54とが交互に複数積層された多層膜
構造を有している。その半導体層1はMBEによって形
成される。ソース電極55の下に形成されるソース領域
の半導体層2およびドレイン電極56の下に形成される
ドレイン領域の半導体層3は、多層膜構造によらず水素
化アモルファスシリコン層だけから形成されている。
(57) [Abstract] [Purpose] To easily manufacture a thin film transistor which can operate at high speed, has a small off current, has a small fluctuation in threshold value, and has a large on current. A semiconductor layer 1 in a channel region formed under a gate electrode 58 has a multilayer film structure in which a plurality of hydrogenated amorphous silicon layers 53 and polycrystalline silicon layers 54 are alternately laminated. The semiconductor layer 1 is formed by MBE. The semiconductor layer 2 in the source region formed under the source electrode 55 and the semiconductor layer 3 in the drain region formed under the drain electrode 56 are formed only of a hydrogenated amorphous silicon layer regardless of the multilayer film structure. .

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、密着イメージセンサや
液晶ディスプレイの駆動回路などに用いられる薄膜トラ
ンジスタ(TFT;Thin Film Transistor)およびその
製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film transistor (TFT) used in a contact image sensor, a drive circuit of a liquid crystal display, and the like, and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、特開平3−80569号公報(IP
C;H01L 29/784 )に開示される薄膜トランジスタが提案
されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, JP-A-3-80569 (IP
C; H01L 29/784) has been proposed.

【0003】図4は、同公報に記載の第1実施例を示す
逆スタガー型TFTの断面図である。このTFTの構造
は同公報の7欄12行〜8欄15行に記載されている。
21はガラス等から成る絶縁基板、22はタンタル(T
a)から成るゲート電極、23はアモルファスシリコン
窒化膜(a−SiNx)から成る絶縁層、24はプラズ
マCVD法あるいは反応性スパッタ法等によって形成さ
れる半導体層、25は非晶質半導体である膜厚が50Å
程度以下の水素化アモルファスシリコン(a−Si:
H)層、26は膜厚が100Å程度以下の多結晶シリコ
ン(poly−Si)層、27はn+ −a−Siあるいはn
+ −poly−Siから成るオーミック接合層、28はソー
ス電極、29はドレイン電極である。このTFTの構造
において特徴的なのは、a−Si:H層25とpoly−S
i層26とが交互に複数積層されて半導体層24が形成
されている点である。これにより、同公報の8欄16行
〜12欄19行に記載されているような作用および効果
が得られる。
FIG. 4 is a sectional view of an inverted stagger type TFT showing the first embodiment described in the publication. The structure of this TFT is described in column 7, line 12 to column 8, line 15 of the publication.
21 is an insulating substrate made of glass or the like, 22 is tantalum (T
a) a gate electrode, 23 an insulating layer made of an amorphous silicon nitride film (a-SiNx), 24 a semiconductor layer formed by a plasma CVD method or a reactive sputtering method, and 25 a film made of an amorphous semiconductor. Thickness is 50Å
Or less hydrogenated amorphous silicon (a-Si:
H) layer, 26 is a polycrystalline silicon (poly-Si) layer having a film thickness of about 100 Å or less, and 27 is n + -a-Si or n.
An ohmic junction layer made of + -poly-Si, 28 is a source electrode, and 29 is a drain electrode. The characteristic of this TFT structure is that the a-Si: H layer 25 and poly-S are
This is that the semiconductor layers 24 are formed by alternately laminating a plurality of i layers 26. As a result, the actions and effects as described in column 8, line 16 to column 12, line 19 of the publication can be obtained.

【0004】図5は、同公報に記載の第2実施例を示す
スタガー型TFTの断面図である。このTFTの構造は
同公報の12欄20行〜13欄15行に記載されてい
る。41は絶縁基板、42はTaから成るソース電極、
43はTaから成るドレイン電極、44は半導体層、4
5はa−Si:H層、46はpoly−Si層、47は絶縁
層、48はゲート電極である。このTFTにおいても、
a−Si:H層45とpoly−Si層46とが交互に複数
積層されて半導体層44が形成されている。これによ
り、図4に示す第1実施例と同様の作用および動作が得
られる上に、ソース電極およびドレイン電極42,43
が絶縁基板41の表面上に形成されるため、各電極4
2,43の配線を容易に形成することができる。
FIG. 5 is a sectional view of a stagger type TFT showing a second embodiment described in the publication. The structure of this TFT is described in column 12, line 20 to column 13, line 15 of the publication. 41 is an insulating substrate, 42 is a source electrode made of Ta,
43 is a drain electrode made of Ta, 44 is a semiconductor layer, 4
5 is an a-Si: H layer, 46 is a poly-Si layer, 47 is an insulating layer, and 48 is a gate electrode. Also in this TFT,
A plurality of a-Si: H layers 45 and poly-Si layers 46 are alternately stacked to form a semiconductor layer 44. As a result, the same action and operation as those of the first embodiment shown in FIG. 4 can be obtained, and the source and drain electrodes 42 and 43 are
Is formed on the surface of the insulating substrate 41, each electrode 4
The 2, 43 wirings can be easily formed.

【0005】図6は、同公報に記載の第3実施例を示す
コプラナ(Coplanar)型TFTの断面図である。このT
FTの構造は同公報の13欄16行〜14欄12行に記
載されている。51は絶縁基板、52は半導体層、53
はa−Si:H層、54はpoly−Si層、55はソース
電極、56はドレイン電極、57は絶縁層、58はゲー
ト電極である。このTFTにおいても、a−Si:H層
53とpoly−Si層54とが交互に複数積層されて半導
体層52が形成されている。これにより、図4に示す第
1実施例と同様の作用および動作が得られる上に、平ら
な絶縁基板51の上に半導体層52を形成しているた
め、各層53,54の膜厚を均一にすることができる。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a Coplanar type TFT showing a third embodiment described in the publication. This T
The structure of FT is described in column 13, line 16 to column 14, line 12 of the publication. 51 is an insulating substrate, 52 is a semiconductor layer, 53
Is an a-Si: H layer, 54 is a poly-Si layer, 55 is a source electrode, 56 is a drain electrode, 57 is an insulating layer, and 58 is a gate electrode. Also in this TFT, the semiconductor layer 52 is formed by alternately laminating a-Si: H layers 53 and poly-Si layers 54. As a result, the same action and operation as those of the first embodiment shown in FIG. 4 are obtained, and since the semiconductor layer 52 is formed on the flat insulating substrate 51, the film thickness of each layer 53, 54 is uniform. Can be

【0006】尚、同公報の14欄16行〜16欄12行
に記載されているように、上記各実施例は変形が可能で
ある。例えば、poly−Si層26,46,54を単結晶
シリコン層に置き代えてもよい。その場合、単結晶シリ
コン層はpoly−Si層に比べて結晶構造が均一であるた
め、キャリアの走行が円滑になり、TFTの動作精度が
向上する。
As described in column 14, line 16 to column 16, line 12 of the publication, each of the above embodiments can be modified. For example, the poly-Si layers 26, 46 and 54 may be replaced with single crystal silicon layers. In that case, the single crystal silicon layer has a more uniform crystal structure than the poly-Si layer, so that the carrier travels smoothly and the operation accuracy of the TFT is improved.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記の各TFTにおい
ては、各半導体層(24,44,52)全体が非晶質半
導体層(25,45,53)とpoly−Si層(26,4
6,54)または単結晶シリコン層とを交互に積層状態
に形成した多層膜構造になっている。しかし、各半導体
層全体が多層膜構造になっているということは、チャネ
ル領域だけでなくソース領域およびドレイン領域も多層
膜構造になっているということに外ならない。そのた
め、ソース領域およびドレイン領域におけるコンタクト
抵抗が増大してキャリアの移動が規制され、オン電流が
減少するという問題があった。
In each of the above TFTs, each semiconductor layer (24, 44, 52) is entirely composed of an amorphous semiconductor layer (25, 45, 53) and a poly-Si layer (26, 4).
6, 54) or single crystal silicon layers are alternately laminated to form a multilayer film structure. However, the fact that the entire semiconductor layer has a multilayer film structure does not mean that not only the channel region but also the source region and the drain region have a multilayer film structure. Therefore, there is a problem that the contact resistance in the source region and the drain region increases, carrier movement is restricted, and the on-current decreases.

【0008】また、同公報によれば、各半導体層(2
4,44,52)はプラズマCVD法あるいは反応性ス
パッタ法によって形成されるとしている。しかし、その
ような方法によって同公報に記載されているような多層
膜構造を安定に形成するのは難しく、スループットを低
下させずに実用化するのは困難である。
Further, according to the publication, each semiconductor layer (2
4, 44, 52) are formed by the plasma CVD method or the reactive sputtering method. However, it is difficult to stably form the multilayer film structure as described in the publication by such a method, and it is difficult to put it into practical use without lowering the throughput.

【0009】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、高速動作が可能でオフ
電流が少なく閾値の変動が小さいことに加えてオン電流
が大きな薄膜トランジスタを提供することにある。ま
た、本発明の別の目的は、そのような薄膜トランジスタ
を容易に製造することにある。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a thin film transistor capable of high-speed operation, having a small off-current and a small threshold variation, and having a large on-current. To do. Another object of the present invention is to easily manufacture such a thin film transistor.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、チャネル領域の半導体層だけが超格子構造膜によっ
て形成されていることをその要旨とする。
The gist of the invention described in claim 1 is that only the semiconductor layer in the channel region is formed of a superlattice structure film.

【0011】請求項2に記載の発明は、チャネル領域の
半導体層だけが超格子構造膜によって形成され、ソース
領域またはドレイン領域の少なくともいずれか一方の半
導体層は、少なくともその一部が超格子構造を有しない
ことをその要旨とする。
According to a second aspect of the present invention, only the semiconductor layer in the channel region is formed of the superlattice structure film, and at least a part of the semiconductor layer in at least one of the source region and the drain region is a superlattice structure. The gist is that it does not have.

【0012】請求項3に記載の発明は、非晶質半導体層
と多結晶シリコン層または単結晶シリコン層とが交互に
積層状態に形成された多層膜構造を有するチャネル領域
の半導体層と、積層構造を有しないソース領域およびド
レイン領域の半導体層とを備えたことをその要旨とす
る。
According to a third aspect of the present invention, a semiconductor layer in a channel region having a multilayer film structure in which an amorphous semiconductor layer and a polycrystalline silicon layer or a single crystal silicon layer are alternately laminated is formed, and the semiconductor layer is laminated. The gist of the present invention is to have a semiconductor layer having a source region and a drain region having no structure.

【0013】請求項4に記載の発明は、絶縁基板上に超
格子構造膜を形成する工程と、その超格子構造膜のチャ
ネル領域に相当する部分だけを覆うようにエッチングマ
スクを形成する工程と、前記超格子構造膜の表面に適宜
なイオンを注入し、ソース領域またはドレイン領域の少
なくともいずれか一方に相当する部分の超格子構造を破
壊する工程とを備えたことをその要旨とする。
According to a fourth aspect of the present invention, a step of forming a superlattice structure film on an insulating substrate, and a step of forming an etching mask so as to cover only a portion corresponding to the channel region of the superlattice structure film. And a step of injecting appropriate ions into the surface of the superlattice structure film to destroy the superlattice structure in a portion corresponding to at least one of the source region and the drain region.

【0014】請求項5に記載の発明は、絶縁基板上に非
晶質半導体層と多結晶シリコン層または単結晶シリコン
層とが交互に積層状態に形成された多層膜構造を有する
半導体層を形成する工程と、その半導体層のチャネル領
域に相当する部分だけを覆うようにエッチングマスクを
形成する工程と、前記半導体層の表面にシリコンイオン
を注入し、ソース領域またはドレイン領域の少なくとも
いずれか一方に相当する部分を非晶質化する工程とを備
えたことをその要旨とする。
According to a fifth aspect of the present invention, a semiconductor layer having a multilayer film structure in which an amorphous semiconductor layer and a polycrystalline silicon layer or a single crystal silicon layer are alternately laminated on an insulating substrate is formed. And a step of forming an etching mask so as to cover only a portion corresponding to the channel region of the semiconductor layer, and implanting silicon ions into the surface of the semiconductor layer, and at least one of the source region and the drain region. The gist of the present invention is to have a step of amorphizing the corresponding portion.

【0015】[0015]

【作用】請求項1または請求項2に記載の発明によれ
ば、ソース領域またはドレイン領域におけるコンタクト
抵抗が増大することはなくキャリアの移動が規制されな
いため、オン電流を大きくすることができる。
According to the first or second aspect of the present invention, since the contact resistance in the source region or the drain region does not increase and carrier movement is not restricted, the on-current can be increased.

【0016】請求項3に記載の発明によれば、チャネル
領域の半導体層が前記多層膜構造を有するため、高速動
作が可能でオフ電流が少なく閾値の変動が小さくなる。
また、ソース領域およびドレイン領域の半導体層が積層
構造を有しないため、ソース領域またはドレイン領域に
おけるコンタクト抵抗が増大することはなくキャリアの
移動が規制されないため、オン電流を大きくすることが
できる。
According to the third aspect of the invention, since the semiconductor layer in the channel region has the multilayer film structure, high-speed operation is possible, the off current is small, and the threshold fluctuation is small.
In addition, since the semiconductor layers in the source region and the drain region do not have a stacked structure, contact resistance in the source region or the drain region does not increase and carrier movement is not restricted, so that the on-state current can be increased.

【0017】請求項4に記載の発明によれば、エッチン
グマスクを形成してイオン注入するだけの一般的で簡単
な工程により、請求項2に記載の薄膜トランジスタを容
易に製造することができる。
According to the fourth aspect of the invention, the thin film transistor according to the second aspect can be easily manufactured by a general and simple process of forming an etching mask and implanting ions.

【0018】請求項5に記載の発明によれば、エッチン
グマスクを形成してイオン注入するだけの一般的で簡単
な工程により、請求項3に記載の薄膜トランジスタを容
易に製造することができる。
According to the invention of claim 5, the thin film transistor of claim 3 can be easily manufactured by a general and simple process of forming an etching mask and implanting ions.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明を具体化した各実施例を図面に
従って説明する。尚、各実施例において、図4〜図6に
示した従来例と同じ構成部材については符号を等しくし
てその詳細な説明を省略する。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. In each embodiment, the same components as those in the conventional example shown in FIGS. 4 to 6 have the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0020】(第1実施例)図1は、本発明の第1実施
例を示すコプラナ型TFTの断面図である。図6に示し
た従来例と本実施例との相違点は以下のとおりである。
(First Embodiment) FIG. 1 is a sectional view of a coplanar TFT showing a first embodiment of the present invention. The difference between the conventional example shown in FIG. 6 and this embodiment is as follows.

【0021】ゲート電極58の下方に形成されるチャ
ネル領域の半導体層1は、従来例と同様に、a−Si:
H層53とpoly−Si層54とが交互に複数積層された
多層膜構造を有している。
The semiconductor layer 1 in the channel region formed below the gate electrode 58 is a-Si:
It has a multilayer film structure in which a plurality of H layers 53 and poly-Si layers 54 are alternately laminated.

【0022】ソース電極55の下方に形成されるソー
ス領域の半導体層2およびドレイン電極56の下方に形
成されるドレイン領域の半導体層3は、多層膜構造によ
らずa−Si:H層だけから形成されている。
The semiconductor layer 2 in the source region formed below the source electrode 55 and the semiconductor layer 3 in the drain region formed below the drain electrode 56 are formed of only the a-Si: H layer regardless of the multilayer film structure. Has been formed.

【0023】このような構造を形成するには、まず、M
BE(Molecular Beam Epitaxy)により、ガラス等から
成る絶縁基板51の上にa−Si:H層53とpoly−S
i層54とを交互に形成する。MBEによれば、プラズ
マCVD法や反応性スパッタ法に比べ、各層53,54
の膜厚が数10Å程度以下の薄い場合でも安定かつ容易
に高いスループットで製造することができる。各層5
3,54が交互に積層状態に形成された多層膜構造が完
成したら、チャネル領域(半導体層1)だけが覆われて
ソース領域(半導体層2)およびドレイン領域(半導体
層3)は露出されるように、その多層膜構造の表面にフ
ォトレジスト等によるエッチングマスクを成膜する。そ
して、多層膜構造の表面にシリコンイオンを注入する。
すると、各半導体層2,3の多層膜構造は崩れて非晶質
化し、各半導体層2,3はa−Si:H層だけから形成
されるようになる。一方、半導体層1の多層膜構造は保
持される。次に、各半導体層2,3の上に、Taから成
るソース電極55およびドレイン電極56を形成する。
続いて、a−SiNxから成る絶縁層57を形成し、そ
の上にTaから成るゲート電極58を形成して、TFT
が完成する。
To form such a structure, first, M
By BE (Molecular Beam Epitaxy), a-Si: H layer 53 and poly-S are formed on an insulating substrate 51 made of glass or the like.
The i layers 54 are formed alternately. According to MBE, each layer 53, 54 is different from the plasma CVD method or the reactive sputtering method.
Even when the film thickness is as thin as several tens of liters or less, it can be manufactured stably and easily with high throughput. Each layer 5
When the multilayer film structure in which 3, 54 are alternately stacked is completed, only the channel region (semiconductor layer 1) is covered and the source region (semiconductor layer 2) and the drain region (semiconductor layer 3) are exposed. Thus, an etching mask made of photoresist or the like is formed on the surface of the multilayer film structure. Then, silicon ions are implanted into the surface of the multilayer film structure.
Then, the multilayer film structure of each semiconductor layer 2 and 3 collapses and becomes amorphous, and each semiconductor layer 2 and 3 comes to be formed only from an a-Si: H layer. On the other hand, the multilayer film structure of the semiconductor layer 1 is retained. Next, the source electrode 55 and the drain electrode 56 made of Ta are formed on each of the semiconductor layers 2 and 3.
Subsequently, an insulating layer 57 made of a-SiNx is formed, and a gate electrode 58 made of Ta is formed on the insulating layer 57 to form a TFT.
Is completed.

【0024】このように、本実施例においては、従来例
の作用および効果に関与するチャネル領域の多層膜構造
だけが残され、ソース領域およびドレイン領域は非晶質
層だけで形成されることになる。従って、本実施例によ
れば、図6に示した従来例の作用および効果(高速動作
が可能でオフ電流が少なく閾値の変動が小さい)はその
ままに、ソース領域およびドレイン領域におけるコンタ
クト抵抗を減少させてオン電流を大きくすることができ
る。また、MBEによって半導体層1を形成するため、
プラズマCVD法や反応性スパッタ法を用いる従来例に
比べて製造が容易になる。
As described above, in this embodiment, only the multilayer film structure of the channel region, which is involved in the operation and effect of the conventional example, is left, and the source region and the drain region are formed only by the amorphous layer. Become. Therefore, according to this embodiment, the contact resistance in the source region and the drain region is reduced while maintaining the operation and effect of the conventional example shown in FIG. 6 (high-speed operation is possible, off-current is small, and threshold fluctuation is small). Therefore, the on-current can be increased. Further, since the semiconductor layer 1 is formed by MBE,
The manufacturing becomes easier as compared with the conventional example using the plasma CVD method or the reactive sputtering method.

【0025】(第2実施例)図2は、本発明の第2実施
例を示すスタガー型TFTの断面図である。図5に示し
た従来例と本実施例との相違点は以下のとおりである。
(Second Embodiment) FIG. 2 is a sectional view of a stagger type TFT showing a second embodiment of the present invention. The difference between the conventional example shown in FIG. 5 and this embodiment is as follows.

【0026】ゲート電極48の下方に形成されるチャ
ネル領域の半導体層4は、従来例と同様に、a−Si:
H層45とpoly−Si層46とが交互に複数積層された
多層膜構造を有している。
The semiconductor layer 4 in the channel region formed below the gate electrode 48 is a-Si:
It has a multilayer film structure in which a plurality of H layers 45 and poly-Si layers 46 are alternately laminated.

【0027】ソース電極42の上方に形成されるソー
ス領域の半導体層5およびドレイン電極43の上方に形
成されるドレイン領域の半導体層6は、多層膜構造によ
らずa−Si:H層だけから形成されている。
The semiconductor layer 5 in the source region formed above the source electrode 42 and the semiconductor layer 6 in the drain region formed above the drain electrode 43 are formed of only the a-Si: H layer regardless of the multilayer structure. Has been formed.

【0028】このような構造を形成するには、まず、絶
縁基板41の上にソース電極42およびドレイン電極4
3を形成する。次に、MBEにより、絶縁基板41およ
び各電極42,43の上にa−Si:H層45とpoly−
Si層46とを交互に形成する。各層45,46が交互
に積層状態に形成された多層膜構造が完成したら、チャ
ネル領域(半導体層4)だけが覆われてソース領域(半
導体層5)およびドレイン領域(半導体層6)は露出さ
れるように、その多層膜構造の表面にフォトレジスト等
によるエッチングマスクを成膜する。そして、多層膜構
造の表面にシリコンイオンを注入する。次に、各半導体
層4〜6の上に絶縁層47を形成し、その上にゲート電
極58を形成して、TFTが完成する。
To form such a structure, first, the source electrode 42 and the drain electrode 4 are formed on the insulating substrate 41.
3 is formed. Next, the a-Si: H layer 45 and the poly- are formed on the insulating substrate 41 and the electrodes 42 and 43 by MBE.
The Si layers 46 are formed alternately. When the multilayer film structure in which the layers 45 and 46 are alternately laminated is completed, only the channel region (semiconductor layer 4) is covered and the source region (semiconductor layer 5) and the drain region (semiconductor layer 6) are exposed. As described above, an etching mask made of photoresist or the like is formed on the surface of the multilayer film structure. Then, silicon ions are implanted into the surface of the multilayer film structure. Next, the insulating layer 47 is formed on each of the semiconductor layers 4 to 6, and the gate electrode 58 is formed on the insulating layer 47 to complete the TFT.

【0029】本実施例においても第1実施例と同様に、
図5に示した従来例の作用および効果はそのままにオン
電流を大きくすることができる。また、MBEによって
半導体層4を形成するため従来例に比べて製造が容易に
なる。
Also in this embodiment, as in the first embodiment,
The ON current can be increased while maintaining the operation and effect of the conventional example shown in FIG. Further, since the semiconductor layer 4 is formed by MBE, the manufacturing becomes easier as compared with the conventional example.

【0030】(第3実施例)図3は、本発明の第3実施
例を示す逆スタガー型TFTの断面図である。図4に示
した従来例と本実施例との相違点は以下のとおりであ
る。
(Third Embodiment) FIG. 3 is a sectional view of an inverted stagger type TFT showing a third embodiment of the present invention. The difference between the conventional example shown in FIG. 4 and this embodiment is as follows.

【0031】ゲート電極22の上方に形成されるチャ
ネル領域の半導体層7は、従来例と同様に、a−Si:
H層25とpoly−Si層26とが交互に複数積層された
多層膜構造を有している。
The semiconductor layer 7 in the channel region formed above the gate electrode 22 is formed of a-Si:
It has a multilayer film structure in which a plurality of H layers 25 and poly-Si layers 26 are alternately laminated.

【0032】ソース電極28の下方に形成されるソー
ス領域の半導体層8およびドレイン電極29の下方に形
成されるドレイン領域の半導体層9は、多層膜構造によ
らずa−Si:H層だけから形成されている。
The semiconductor layer 8 in the source region formed below the source electrode 28 and the semiconductor layer 9 in the drain region formed below the drain electrode 29 are formed of only the a-Si: H layer regardless of the multilayer film structure. Has been formed.

【0033】このような構造を形成するには、まず、絶
縁基板21の上にゲート電極22を形成する。次に、絶
縁基板21およびゲート電極22の上に絶縁層23を形
成する。続いて、MBEにより、絶縁層23の上にa−
Si:H層25とpoly−Si層26とを交互に形成す
る。各層25,26が交互に積層状態に形成された多層
膜構造が完成したら、チャネル領域(半導体層7)だけ
が覆われてソース領域(半導体層8)およびドレイン領
域(半導体層9)は露出されるように、その多層膜構造
の表面にフォトレジスト等によるエッチングマスクを成
膜する。そして、多層膜構造の表面にシリコンイオンを
注入する。次に、各半導体層4〜6の上に、ゲート電極
22の上方位置において二分されるようにオーミック接
合層27を形成する。続いて、オーミック接合層27の
一方の上にソース電極28を、他方の上にドレイン電極
29を形成して、TFTが完成する。
To form such a structure, first, the gate electrode 22 is formed on the insulating substrate 21. Next, the insulating layer 23 is formed on the insulating substrate 21 and the gate electrode 22. Then, a- is formed on the insulating layer 23 by MBE.
The Si: H layers 25 and the poly-Si layers 26 are formed alternately. When the multilayer film structure in which the layers 25 and 26 are alternately laminated is completed, only the channel region (semiconductor layer 7) is covered and the source region (semiconductor layer 8) and the drain region (semiconductor layer 9) are exposed. As described above, an etching mask made of photoresist or the like is formed on the surface of the multilayer film structure. Then, silicon ions are implanted into the surface of the multilayer film structure. Next, an ohmic junction layer 27 is formed on each of the semiconductor layers 4 to 6 so as to be divided into two above the gate electrode 22. Subsequently, the source electrode 28 is formed on one side of the ohmic junction layer 27, and the drain electrode 29 is formed on the other side, thereby completing the TFT.

【0034】本実施例においても第1実施例と同様に、
図4に示した従来例の作用および効果はそのままにオン
電流を大きくすることができる。また、MBEによって
半導体層7を形成するため従来例に比べて製造が容易に
なる。
Also in this embodiment, as in the first embodiment,
The ON current can be increased while maintaining the operation and effect of the conventional example shown in FIG. Further, since the semiconductor layer 7 is formed by MBE, the manufacturing becomes easier as compared with the conventional example.

【0035】尚、上記各実施例は以下のように実施して
もよい。 1)poly−Si層26,46,54は単結晶シリコン層
に置き代えてもよい。その場合、単結晶シリコン層はpo
ly−Si層に比べて結晶構造が均一であるため、キャリ
アの走行が円滑になり、TFTの動作精度が向上する。
The above embodiments may be carried out as follows. 1) The poly-Si layers 26, 46 and 54 may be replaced with single crystal silicon layers. In that case, the single crystal silicon layer is po
Since the crystal structure is more uniform than that of the ly-Si layer, the carrier travels smoothly and the operation accuracy of the TFT is improved.

【0036】2)a−Si:H層25,45,53(半
導体層2,3,5,6,8,9を含む)は単結晶シリコ
ンやpoly−Siよりバンドギャップの大きい材料(例え
ば、アモルファスシリコンカーバイト(a−SiC)や
アモルファスシリコンゲルマニウム(a−SiGe)等
の非晶質半導体)に置き代えてもよい。
2) The a-Si: H layers 25, 45, 53 (including the semiconductor layers 2, 3, 5, 6, 8, 9) have a band gap larger than that of single crystal silicon or poly-Si (for example, Amorphous silicon carbide (a-SiC) or amorphous silicon germanium (a-SiGe) or other amorphous semiconductor) may be used instead.

【0037】3)半導体層2,3,5,6,8,9は単
結晶シリコン層やpoly−Si層に置き代えてもよい。こ
の場合、シリコンイオンの注入後にレーザーアニールを
行うことにより、一旦非晶質化した半導体層2,3,
5,6,8,9を単結晶シリコン層やpoly−Si層にす
ることができる。
3) The semiconductor layers 2, 3, 5, 6, 8, 9 may be replaced with a single crystal silicon layer or a poly-Si layer. In this case, laser annealing is performed after the implantation of silicon ions, so that the semiconductor layers 2, 3, 3, which have once been made amorphous, can be obtained.
5, 6, 8 and 9 may be single crystal silicon layers or poly-Si layers.

【0038】3)絶縁基板21,41,51はガラス以
外の材料(例えば、石英やサファイア等)を用いて形成
してもよい。 4)各電極11,48,58,28,29,42,4
3,55,56はTa以外の材料(例えば、クロム(C
r),アルミ(Al),タングステン(W)等の金属材
料や不純物をドープしたpoly−Si等)を用いて形成し
てもよい。
3) The insulating substrates 21, 41 and 51 may be formed using a material other than glass (eg, quartz or sapphire). 4) Each electrode 11, 48, 58, 28, 29, 42, 4
3, 55 and 56 are materials other than Ta (for example, chromium (C
r), a metal material such as aluminum (Al) or tungsten (W), or poly-Si doped with impurities) may be used.

【0039】5)絶縁層23,47,57はa−SiN
x以外の材料(例えば、アモルファスシリコン酸化膜
(a−SiO2 )等)を用いて形成してもよい。 6)ソース領域またはドレイン領域のいずれか一方につ
いて、チャネル領域と同様の多層膜構造を残してもよ
い。また、ソース領域またはドレイン領域の一部につい
て、チャネル領域と同様の多層膜構造を残してもよい。
その場合、オン電流の増大効果について上記各実施例よ
り落ちることになるが、従来例よりは高くすることがで
きる。
5) The insulating layers 23, 47 and 57 are made of a-SiN.
It may be formed using a material other than x (for example, an amorphous silicon oxide film (a-SiO 2 ), etc.). 6) The same multilayer film structure as the channel region may be left in either the source region or the drain region. Further, a part of the source region or the drain region may have the same multilayer film structure as the channel region.
In that case, the effect of increasing the on-current is lower than that of each of the above-described embodiments, but can be higher than that of the conventional example.

【0040】7)イオン注入のためのエッチングマスク
は、イオンを遮り、イオン注入後に除去可能なものであ
ればどのような材料を用いてもよい。 8)半導体層1,4,7を非晶質半導体層とpoly−Si
層または単結晶シリコン層とを交互に積層状態に形成し
た多層膜構造にするのではなく、適宜な超格子構造膜に
置き代える。超格子構造膜を構成する井戸層とバリア層
の組み合わせは、特開昭63−28073号公報の8欄
に開示されるものや、アルミニウムヒ素(AlAs)と
ガリウムヒ素(GaAs)を組み合わせたものなど、ど
のようなものでもよい。
7) As the etching mask for ion implantation, any material may be used as long as it blocks ions and can be removed after the ion implantation. 8) The semiconductor layers 1, 4, and 7 are formed of an amorphous semiconductor layer and poly-Si.
Instead of forming a multilayer film structure in which layers or single crystal silicon layers are alternately stacked, an appropriate superlattice structure film is replaced. The combination of the well layer and the barrier layer forming the superlattice structure film is disclosed in JP-A-63-28073, column 8, a combination of aluminum arsenic (AlAs) and gallium arsenide (GaAs), and the like. , It can be anything.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、高
速動作が可能でオフ電流が少なく閾値の変動が小さいこ
とに加えてオン電流が大きな薄膜トランジスタを提供す
ることができる。また、そのような薄膜トランジスタを
容易に製造することができるという優れた効果もある。
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a thin film transistor which can operate at high speed, has a small off-current, a small threshold variation, and a large on-current. Further, there is also an excellent effect that such a thin film transistor can be easily manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明を具体化した第1実施例のTFTの断面
図である。
FIG. 1 is a sectional view of a TFT of a first embodiment embodying the present invention.

【図2】本発明を具体化した第2実施例のTFTの断面
図である。
FIG. 2 is a sectional view of a TFT of a second embodiment embodying the present invention.

【図3】本発明を具体化した第3実施例のTFTの断面
図である。
FIG. 3 is a sectional view of a TFT of a third embodiment embodying the present invention.

【図4】従来のTFTの断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional TFT.

【図5】従来のTFTの断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional TFT.

【図6】従来のTFTの断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional TFT.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,4,7 チャネル領域の半導体層 2,5,8 ソース領域の半導体層 3,6,9 ドレイン領域の半導体層 21,41,51 絶縁基板 25,45,53 非晶質半導体層としての水素化アモ
ルファスシリコン層 26,46,54 多結晶シリコン層
1, 4, 7 semiconductor layer in channel region 2, 5, 8 semiconductor layer in source region 3, 6, 9 semiconductor layer in drain region 21, 41, 51 insulating substrate 25, 45, 53 hydrogen as amorphous semiconductor layer Amorphous silicon layer 26,46,54 polycrystalline silicon layer

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 チャネル領域の半導体層だけが超格子構
造膜によって形成されていることを特徴とする薄膜トラ
ンジスタ。
1. A thin film transistor in which only a semiconductor layer in a channel region is formed of a superlattice structure film.
【請求項2】 チャネル領域の半導体層だけが超格子構
造膜によって形成され、ソース領域またはドレイン領域
の少なくともいずれか一方の半導体層は、少なくともそ
の一部が超格子構造を有しないことを特徴とする薄膜ト
ランジスタ。
2. A semiconductor layer only in the channel region is formed of a superlattice structure film, and at least a part of the semiconductor layer in at least one of the source region and the drain region does not have a superlattice structure. Thin film transistor.
【請求項3】 非晶質半導体層と多結晶シリコン層また
は単結晶シリコン層とが交互に積層状態に形成された多
層膜構造を有するチャネル領域の半導体層と、積層構造
を有しないソース領域およびドレイン領域の半導体層と
を備えたことを特徴とする薄膜トランジスタ。
3. A semiconductor layer in a channel region having a multilayer film structure in which an amorphous semiconductor layer and a polycrystalline silicon layer or a single crystal silicon layer are alternately stacked, a source region not having a stacked structure, and A thin film transistor comprising a semiconductor layer in a drain region.
【請求項4】 絶縁基板上に超格子構造膜を形成する工
程と、 その超格子構造膜のチャネル領域に相当する部分だけを
覆うようにエッチングマスクを形成する工程と、 前記超格子構造膜の表面に適宜なイオンを注入し、ソー
ス領域またはドレイン領域の少なくともいずれか一方に
相当する部分の超格子構造を破壊する工程とを備えたこ
とを特徴とする請求項2に記載の薄膜トランジスタの製
造方法。
4. A step of forming a superlattice structure film on an insulating substrate, a step of forming an etching mask so as to cover only a portion corresponding to a channel region of the superlattice structure film, 3. A method of manufacturing a thin film transistor according to claim 2, further comprising the step of implanting appropriate ions into the surface to destroy the superlattice structure in a portion corresponding to at least one of the source region and the drain region. .
【請求項5】 絶縁基板上に非晶質半導体層と多結晶シ
リコン層または単結晶シリコン層とが交互に積層状態に
形成された多層膜構造を有する半導体層を形成する工程
と、 その半導体層のチャネル領域に相当する部分だけを覆う
ようにエッチングマスクを形成する工程と、 前記半導体層の表面にシリコンイオンを注入し、ソース
領域またはドレイン領域の少なくともいずれか一方に相
当する部分を非晶質化する工程とを備えたことを特徴と
する請求項3に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
5. A step of forming a semiconductor layer having a multilayer film structure in which an amorphous semiconductor layer and a polycrystalline silicon layer or a single crystal silicon layer are alternately laminated on an insulating substrate, and the semiconductor layer. A step of forming an etching mask so as to cover only a portion corresponding to the channel region, and implanting silicon ions into the surface of the semiconductor layer so that the portion corresponding to at least one of the source region and the drain region is amorphous. 4. The method for manufacturing a thin film transistor according to claim 3, further comprising:
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010109290A (en) * 2008-10-31 2010-05-13 Dainippon Printing Co Ltd Method of manufacturing semiconductor device, and semiconductor device
US9252158B2 (en) 2013-07-03 2016-02-02 Samsung Display Co., Ltd. Thin film transistor array panel and method of manufacturing the same
WO2025258264A1 (en) * 2024-06-10 2025-12-18 株式会社ジャパンディスプレイ Layered structure, thin-film transistor, and electronic apparatus

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