JPS5874079A - 薄膜トランジスタ - Google Patents

薄膜トランジスタ

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JPS5874079A
JPS5874079A JP56173308A JP17330881A JPS5874079A JP S5874079 A JPS5874079 A JP S5874079A JP 56173308 A JP56173308 A JP 56173308A JP 17330881 A JP17330881 A JP 17330881A JP S5874079 A JPS5874079 A JP S5874079A
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JP
Japan
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film
insulating film
film thickness
thickness
gate insulating
Prior art date
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Pending
Application number
JP56173308A
Other languages
English (en)
Inventor
Yutaka Takato
裕 高藤
Kohei Kishi
岸 幸平
Hiroaki Kato
博章 加藤
Fumiaki Funada
船田 文明
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JAPAN ELECTRONIC IND DEV ASSOC<JEIDA>
Sharp Corp
Original Assignee
JAPAN ELECTRONIC IND DEV ASSOC<JEIDA>
Sharp Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D48/00Individual devices not covered by groups H10D1/00 - H10D44/00
    • H10D48/01Manufacture or treatment
    • H10D48/04Manufacture or treatment of devices having bodies comprising selenium or tellurium in uncombined form
    • 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]
    • 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]
    • H10D30/67Thin-film transistors [TFT]
    • H10D30/6729Thin-film transistors [TFT] characterised by the electrodes
    • H10D30/6737Thin-film transistors [TFT] characterised by the electrodes characterised by the electrode materials
    • H10D30/6739Conductor-insulator-semiconductor electrodes
    • 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]
    • H10D30/67Thin-film transistors [TFT]
    • H10D30/674Thin-film transistors [TFT] characterised by the active materials
    • H10D30/675Group III-V materials, Group II-VI materials, Group IV-VI materials, selenium or tellurium

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

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】 本発明は、マトリックス型液晶表示装置(以下、LCD
と記す)の各々の絵素に付加する非線形素子として適す
る薄膜トランジスタ(以下、TPTと記す)に関するも
のである。特に、半導体としてテルルを用いたTPT(
以下、Te−TPTと記す)の構造に対して、最適条件
を与えるものである。
まず、弗1図を参照しながらTPTの構造・製造法につ
いて説明する。第1図に、TPTの構造例を示すように
、TPTは絶縁性基板11の上に、ゲート電極12、ゲ
ート絶縁膜13、半導体膜14を順次積層し、さらにソ
ース電極15とドレイン電極F6を対向して設置するこ
とにより構成される。
また、その製造法は通常の薄膜形成技術たとえば、真空
蒸着法、スパッタリング、イオンブレーティング、CV
D、プラズマCVD等が利用できる。  ′ 絶縁性基板11としては、ガラス板、セラミック板、ゲ
ート電極12としては金属等の導電材料、ゲート絶縁膜
13としては、金属酸化物、チツ化物等の絶縁材料、半
導体膜14としては、CdS、。
Cd S eHP b 5rTe + S を等の半導
体材料、ソース電極15及びドレイン電極16としては
、金属等の導電材料、(好ましくは、半導体膜14とオ
ーム接触するもの)を用いる。
かかる構造を有するTPTをLCDのマルチプレキシン
グ駆動に用いる場合、TPTのオフ抵抗(RQFF)が
充分大きく、したがって遮断性か良好−であること、オ
フ抵抗(RoFF)とオン抵抗(RoN)との比(Ro
FF/RoN )が充分大きく、したカセってオン時に
大きなドレイン電流(IdoJV)が得られること。お
よびスイッチング速度が大きいことが要請される。
本発明者等は、半導体膜としてテルルTe を用いたT
e−TFTのTeの膜厚、ゲート絶縁膜の材料および膜
厚と、上記TPTに要求される電気的諸性質との関係を
種々検討した結果に基いて本発明をなすに到つ、たもの
である。
即ち、本発′明は、LCDのマルチプレキシング駆動に
最適なTe −TPT を提供すること、より具体的に
は、オフ時の遮断性に優れ、しかも大きな駆動電流(I
do、N)が得られ、1/スイツチングの応答性に優れ
たTe−TPTを提供木ることを目的としている。
以下、゛第2図を参照しながら、本発明の詳細な説明す
る。
ガラス板、セラミック板等の絶縁性基板21の上に、ゲ
ート絶縁膜22としてタンタル(Ta)を500OA蒸
着する。次に、このTaのゲート絶縁膜22に対して陽
極酸化処理を施し、酸化タンタル(Ta205 )より
なるゲート絶縁膜23を形成する。
陽極酸化は、3%ホウ酸アンモニウム水溶液中で行ない
、化成電圧は33〜200Vである。この場合ゲート絶
縁膜(Ta205 ) 23(7)膜厚は、5oo〜3
000Aρ範囲とする。
次に、ゲート絶縁膜(Ta20s)23上に半導体膜2
4止して、テルル(Te)を膜厚3o〜8o′Aの範囲
で蒸着する。ソース電極25とドレイン電極26は、ニ
アケル(Ni)を膜厚200〜2000.A(7)範囲
で蒸着する。最後に、TPTを被覆する絶縁膜27とし
て、酸化アルミラ、ラム(At20a)、チッ化ケイ素
(S i、5N4) 、 ’ThzQsのうちいずれが
を50〜5000人堆積する。1:::、、。
本実施例では、Te f$24の膜厚が30〜8o^、
’f −) 絶m 膜23 Ta205 ノ膜厚が5o
o〜3ooo入であり、さらに絶縁膜27でコートした
Te−TPTである。本発明のTe−TFTI!l(、
L CDのマルチプレキシング駆動に及ぼす有効性につ
いて、本発明に係るTe−TFTで得られた特性を寄照
しながら述べる。
TPTをLCDのマルチプレキシング駆動に用いる場合
、TPTのオフ抵抗(ROFF)が充分大きいこと、R
OFFとオン抵抗(RON)との比(ROFF/RON
)が大きいこと、スイッチング速度の大なることが必要
となる。
ROFFの充分大きいTe −T P T  を得るた
めには、Te 膜厚を小さくすることが有効である。し
かしながら、Te  膜厚2OA以下で、Te−TPT
を製作したところ、オン時のドレイン電流が非常に小さ
くなり、実質上、ドレイン電流(Id)の変調がみられ
ない。これは、Te膜を蒸着した際、膜厚2OA以下で
はTe が電気的な連続性を失なうためと考えられる。
したがって、蒸着段階でむやみにTeの膜厚を小さくす
ることはできない。
そこで、ROFFを大きくするため、Te−TFTをA
zzOa 、 5iaN4. TazOsなどの絶縁物
でコートする手段がなされた。Te膜厚60λ;Ta2
05膜厚1200人のTe−TFTテ、オン状態(ゲー
ト電圧Vg=−10V)のドレイン電流(IdON)と
オフ状態(vg=+5v)のドレイン電流(IdOFF
)ヲ測定スると、At203でコートしたものは、Id
ON−J、7×10  A 、 Idopp =6X1
0  Aとなり、コートしていないものは、IdON=
4.Q×1Q−5A、  IdOFF=l、8×1Q−
6Aであった。At20 aをコートしたものは、しな
いものに比べて、IdOPFが1×3Q程度に減少して
いるが、IdoN  は、どちらもほとんどかわらない
したがって、Te−TPTのROFFを大きくする手段
として、絶縁膜でTe −T P Tをコートすること
が有効であることがわかる。このことは、Te中の多数
キャリアである正孔が、コートした絶縁膜中にトラライ
され、その正電荷のために、コートした絶縁膜との界面
付近のTe膜中に、空乏層を生じ、Te 膜の電気的な
実効膜厚を減するためであると理解できる。すなわち、
Te膜厚が実効的に減少したために、オフ状態での正孔
の数か、絶縁膜をコートする前に比べて減り、その結果
ROFFが太きくなるのであり、絶縁膜コートの有無に
かかわらず、IdONは、はとんど変化しないことから
、正孔の移動度を減することなしに、Te膜厚を実効的
に減少させていることがわかる。また、Te −T P
 Tを絶縁膜でコートすることにより、液晶との直接的
な接触をさけることができるという利点もある。
そこで、絶縁膜でコートしたTe−TPTの特性を、第
3図と第4図に示す。第3図は、IdとTe@厚との関
係、第4図は正孔移動度(μ)とTe膜厚との関係を示
したものである。
第3図かられかるように、絶縁膜でコートしたTe−T
FTのIdOFFは、Te膜厚35〜50Aのところで
急激に減少し、また、IdONも30〜50Aのところ
で急に減少する。このIdONの減少は、第4図に示す
正孔移動度μの減少に対応するものと理解できる。また
、ROFり’ROMすなわちIdoN/Idoppは、
80A以下で、Te膜厚が小さくなるにつれて大きくな
っている。
正孔移動度μはTe−TPTのスイッチング速度を決定
するものであり、μが大きいほど好ましい。
第4図に明らかなように、正孔移動度μは、Te膜厚が
小さいほど小さくなっていることがわかる。
したかって、IdOFFが少な(、ROFF/RONが
大でなければならないという要請から、Te膜厚は、あ
る値以下でなくてはならないと同時に、スイッチング速
度か大(μが大)でなければならないという要請からT
e膜厚は、ある値以上でなければならない。
たとえば、200本のマルチプレキシングをする場合、
少なくとも200倍程度のROF F/ROMが必要で
ある。このためには、第3図を参照すれば、なくてはな
らない。
また、フレーム周波数を5QH2として、200本のマ
ルチプレキシングをする場合、遮断周波数(fc)は、
IQH2以上でなければならないが、オン状態(Vg=
−10V) ”?’、チャンネル長(L)を0.0IC
Ilぼ・ ピンチオフ電圧(VO)t−OVとして、正孔移動度μ
を式μ=f −L2/(Vg−Vo)より計算すれば、
μは、0.1(3d/v−+1eCであることか必要で
あり、弗4図を参照すれば、Te膜厚は、30A以上、
好ましくは、40′A以上でなければならない。
したがって、LCDのマルチプレキシングに適したTe
−TFTのTe膜厚は、30A以上80A以下でなけれ
ばならない。
また、このTe膜厚の最適範囲は、ゲート絶縁膜(Ta
20s)23の膜厚にほとんど依存しないことを確認し
ている。
次に、ゲート絶縁膜Ta205の最適範囲について述べ
る。
LCD駆動時、オフ状態は、Vg =QVQV付近定す
ることが望ましいが、Vg−QV付近でのIdは、Th
2O3膜厚に依存し、Ta205膜厚が大きくなるにし
たがって増加する。そして、3000λ以上になると、
ROFFは著しく低下し、事実上、実用に耐えられない
ものとなった。したがって、Ta2ks膜厚は、300
0A以下でなくてはならない。
また、Ta205の耐圧という観点からすると、500
A以上なければ、充分な耐圧が得られながった。
ヨッテ、ケート絶縁膜(Ta20s ) (D膜厚は、
500A以上3000A以下でなければならない。
以上のように、本発明は、LCDの各絵素に付加する非
線二素子とし丁適したTe+TPTとして”Te膜厚が
30A以上80A以下、ゲート絶縁膜(ra2es)の
膜厚は、500^以上3000^以下であり、全体を絶
縁膜でコートしたTe−TPTを提供するものである。
本発明にかかるTe + T P Tは、LCDのマル
チプレキシング駆動に好適な優れた緒特性を与えること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来のTPTの構造を示す断面図、第2図は
、本発明を説明するためのTPTの断面図、9!S3図
は、絶縁膜でコートしたTe−TFT窃ドレイン電流と
、Te膜厚との関係を示すグラフ、第4図は、Teの正
孔移動度とTe膜厚との関係を示すグラフである。 21・・・絶縁性基板、22・・・ゲート絶縁膜、23
・・・ゲート絶縁膜、24・・・半導体膜、25・・・
ソース電極、26・・・ドレイン電極、27・・・絶縁
膜。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  半導体として、膜厚が30λ以上801以下
    のテルル、/7”−ト絶縁膜として膜厚500′A以上
    3000A以下の酸化タンタル(Ta205 )を用い
    、かつ、絶縁物で全体を被覆したことを特徴とする薄膜
    トランジスタ。
  2. (2)ゲート絶縁膜が、金属タンタルの陽極酸化により
    形成した酸化タンタル(Ta2’s )であることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項に記載の薄膜トランジス
    タ。
JP56173308A 1981-10-28 1981-10-28 薄膜トランジスタ Pending JPS5874079A (ja)

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