JPS59100572A - 薄膜トランジスタ - Google Patents

薄膜トランジスタ

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JPS59100572A
JPS59100572A JP57211568A JP21156882A JPS59100572A JP S59100572 A JPS59100572 A JP S59100572A JP 57211568 A JP57211568 A JP 57211568A JP 21156882 A JP21156882 A JP 21156882A JP S59100572 A JPS59100572 A JP S59100572A
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JP
Japan
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insulating film
film
gate insulating
thin film
gate
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Application number
JP57211568A
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English (en)
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JPH0377670B2 (ja
Inventor
Yutaka Takato
裕 高藤
Kohei Kishi
岸 幸平
Fumiaki Funada
船田 文明
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP57211568A priority Critical patent/JPS59100572A/ja
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Publication of JPH0377670B2 publication Critical patent/JPH0377670B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • 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

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (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】 く技術分野〉 本発明は絶縁基板上に形成された薄膜トランジスタ(以
下TPTと称す)に関し、特に絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタのゲート絶縁膜又は保護絶縁膜に新規な技術
を駆使することにより、スローステートに於ける不安定
性を軽減して長期間安定な動作を行なう°rFTに関す
るものである。
〈従来技術〉 第1図に示すTPTの要部断面構成図を参照しながら従
来のTPTの構造及びその製造方法につ゛いて説明する
。従来のTPTは絶縁基板1上にグー”ト電極2とゲー
ト絶縁膜3を重畳し、更に半導J膜4を積層した上にソ
ース電極5及びドレイン’if 4つ6を形成し、保護
膜7で被覆することにより構成される。各電極層及びそ
の他の薄膜層は周知の薄膜形成技術即ち真空蒸着法、ス
パッタリング法、イオンブレーティング法、CVD法、
プラズマCV、D法等が利用さ九る。絶縁基板1として
は、カラス板9石英、セラミック板、サファイア基板等
が用いられ、ゲート電極2としては金属や1n203.
5n02等の透明導電材料、ゲート絶縁膜3としては金
属酸化物、窒化物等の絶縁材料、半導体膜4としてはC
dS、CdSe、PbS、Pb5e、InSb等の化合
物あるいはTe、Si等が用いられる。また、ソース電
極5及びドレイン電極6は金属が一般的に用いられるが
、半導体膜4とオーミックコンタクトを成すものが望ま
しい。保護絶縁膜7はAl2O3,5i02 、Si3
N4 等の絶縁材料で形成される。
上記構造を有するTPTを動作させると、半導体表面に
蓄積されたキャリアがゆっくりとスローステートにトラ
ップされ、その結果ドレイン電流かゆるやかに減少する
といった現象が生じる。この現象は、TPTを7トリノ
クス液晶表示装置等の表示駆動に利用した場合の信頼性
を低下させるという問題を発生させる。このようなスロ
ーステートにキャリアがトラップされる現象については
、その主たる機構はゲート絶縁膜中の局在準位にキャリ
アかトンネルすることにより補獲されることに起因する
ものであると説明されており、例えば、H、Sewel
l 、and J 、C、Anderson: 5ol
id−3tateElectronics、 18 、
641(1975)  に詳述されている。このような
局在準位としては、アモルファス物質の移動度ギャップ
中の局在準位あるいは微結晶の粒界が考えられ、実際に
影響を与える部分は室温近辺ではゲート絶縁膜30半導
体膜4との界面より約100A〜数百A程度の深さ迄の
領域である0 〈発明の目的〉 本発明は上述の問題点に鑑み、TPTの構造に゛新規な
技術を駆使することによりT P Tの動作特性の信頼
度を向上せしめたものであり、特にグー・1ト、絶縁膜
を複数層で構成することにより局在準位をゲート絶縁膜
の半導体膜との界面近傍で減少させた信頼性の高いTP
Tを提供することを目的とするものである。
一般に、電気陰性度の差の大きい化合物はイオン性が大
きく、イオン結晶性の絶縁体となり易い頌向がある。従
ってこのような物質を用いてゲート絶縁膜を形成すれば
、容易に長距離秩序度の高い局在準位の少ない絶縁膜を
得ることができると考えられる。しかしながら、ゲート
絶縁膜を全て上述の如きイオン性の強い物質で形成すれ
ば、ピンホールが発生し易く、また耐圧が充分に確保さ
れないといった新たな問題が生じ、実用化が困難となる
。一方、スローステートにキャリアが補獲される現象は
キャリアのトンネル効果によるものであり、ゲート絶縁
膜の半導体膜との界面より数百λ程度を上述したイオン
性の強い物質で形成すれば、実質的にスローステートの
影響は充分に防ぐことができると考えられる。尚、ゲー
ト絶縁膜以外に半導体膜及びソース・ドレイン電極を被
覆見る保護絶縁膜をイオン性の強い物質で形成してもそ
の効果を得ることは可能であった○本発明は以上の考察
に基いて、ゲート絶縁膜あるいは保護絶縁膜を複数層で
構成し、スローステートの影響を防止することを企図す
るものであるOまた、陽極酸化膜の如き極めて薄い膜で
ありながらピンホールが無く絶縁耐圧の高い膜をゲート
絶縁膜として利用すれば、より一層の顕著な効果を期待
することができる。
〈実施例〉 第2図は本発明の一実施例を示すTPTの要部断面構成
図である。このTPTは以下の如き製造工程により製作
される。即ち、ガラス等の絶縁基板1の土にゲート電極
材料として約5000AのTaを蒸着し、CF4を用い
てドライエツチングを行ない、パターン化する。次に、
このTaを陽極酸化し、約1300Aの厚さのTa20
5から成る第1の絶縁層31を形成する。陽極酸化は3
%ホウ酸′アンモニウム水溶液を用い、化成電圧は80
(V)K設定する。陽極酸化により得られた第1の絶縁
層31上にはイオン性の強い第2の絶縁層32として約
30OAの厚さのMgF2を蒸着する。第1の絶縁層3
1と第2の絶縁層32で2層構造のゲート絶縁膜を構成
し、この上に半導体膜4として約70大のreを蒸着し
た後、パターン化する。半導体膜4土に(はソース電極
5及びドレイン電極6となる金属膜として約2ooo5
jのN1を蒸着した後、パターン化する。更KTFTの
保護絶縁膜7として約3000Aの厚さのAl2O3,
S13N41MgF2等を真空蒸着法、スパッタリング
法あるいはCVD法等で堆積する。以上により第2(2
)に示すTPTが作製される。
第3図は60℃で直流電圧を印加した時のドレイン電流
の時間的変化を示すグラフであり、曲線L1は第2図に
示すTPT、曲線t2は厚さ300AのMg、F2層が
ない単体のゲート絶縁膜で他は第2図と同様に構成され
たTPTの特性曲線を示す。
約20分経過後、第1図のTPT構造に相当する曲aA
2 のTPTではドレイン電流が初期値の約38係にま
で低下したが、本実施例に相当する曲線、tlのTFT
ではドレイン電流が初期値の約63%までしか低下せず
、2層構造のゲート絶縁膜を有するrFTの安定性は顕
著であった。1だ第4図(A)に示す如(TPTを液晶
表示装置と結線し、ソース電極S1ゲート電極G、ドレ
イン電極りにそれぞれ第4図(B)に示すパルス電圧v
5 、vG+VDを生起さぜ、容量CLcの液晶をシミ
ュレーション駆動したところ、第5図に示す如く初期の
オン抵抗の増加は第2図に示すrFTでは曲線t1で表
わされるように10%以下であった〇一方、単体のゲー
ト絶縁膜を有t7、他は同一条件で製作されたTPTで
は曲線t2で表わされるようにオン抵抗の増加は20〜
30優に迄達している。更に2000時間経過後の動作
に於いても、曲線l−2のTPTではオン抵抗の増加は
40〜50%に達しているが、曲線t1 のTFTでは
20係以下に抑制されている0 第6図は本発明の他の実施例を示すTPTの要茗IS断
面構成図である。本実施例は保護絶縁膜をイオレ性の強
い絶縁膜で多層化したものであり、第2岬仁示す実施例
のゲート絶縁j摸はど顕著ではないか、同様な効果を奏
する。本実施例でソース電極5、半導体膜4及びドレイ
ン電極6上に堆積される保護絶縁膜は半導体層4側に接
触する下部保護絶縁膜7Iを前記実施例と同様なイオン
性の強いMgF2等の絶縁膜で構成し、その上にAl2
O3゜S j3 N4等から成る上部保護絶縁膜72を
堆積した2層構造より成っている。
上記実施例に於いてイオン性の強い絶縁膜とt7てはM
gF2以外に電気陰性度の差の大きな化合物として知ら
れているLiF、ZnS、Zn5e、CaF2 。
CeF3等が適用可能である。
〈発明の効果〉 以上詳説、した如く本発明によればTPTの安定性及び
信頼性が飛躍的に改善され、従って、これを液晶表示装
置の駆動手段として用いた場合、非常に動作特性の良い
表示装置が得られる。
スローステートの影響は半導体のバンドギャップが狭い
もので現われ易く、このためバンドギャップの狭い半導
体材料を用いたTPTに対して本発明置数に有効となる
【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である。第2
図は本発明の一実施例を示すTPTの断面図である。第
3図はゲート電極に直流電圧を印加した際のTPTの特
性変化を説明する説明図である。第4図(A)はTPT
の信頼性試験を説明する等価回路図、第4図(B)はそ
の印加波形図である。 第5図は第4図の信頼性試験を長時間動作させた場合の
TPTの特性変化を示す説明図であるO第6図は本発明
の他の実施例を示すjFTの断面図である。 1・・・絶縁基板、2・・・ゲート電極、3・ゲート絶
縁膜、31・・第1のゲート絶縁膜、32・・第2のゲ
ート絶縁膜、4・・半導体膜、5・・・ソース電極、6
・・・ドレイン電極、7・・保護絶縁膜、71・・・第
1の保護絶縁膜、72・・・第2の保護絶縁膜。 代理人 弁理士 福 士 愛 彦(他2名)! 第1図 第2図 第 4 図(A) 第 4 図 (B)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 基板上に形成したゲート電極にゲート絶縁膜を介し
    て半導体層を堆積し、該半導体層にソース電極とドレイ
    ン電極を゛接触せしめて成る薄膜トランジスタに於いて
    、前記半導体層と接触する絶縁膜の少なくとも前記半導
    体層との接触界面領域を電気陰性度の差の大きい化合物
    で構成したことを特徴とする薄膜トランジスタ。 2 ゲート絶縁膜の半導体層との接触界面領域に電気陰
    性度の差の大きい化合物を形成[7た特許請求の範囲第
    1項記載の薄膜トランジスタ。 3 半導体層ソース電極及びドレイン電極を被覆する保
    護絶縁膜の半導体層との接触界面領域に電気陰性度の差
    の大きい化合物を形成した特許請求の範囲第1項記載の
    薄膜トランジスタ。 4 電気陰性度の差の大きい化合物として、LiF。 Z nS 、 Zn5e 、CaF2 、MgF2また
    はCeF3を用いた特許請求の範囲第1項、第2項また
    は第3項記載の薄膜トランジスタ。 5 ゲート絶縁膜を陽極酸化膜とこれに重畳された電気
    陰性度の差の大きい化合物の膜の複合層で構成した特許
    請求の範囲第2項記載の薄膜トランジスタ。
JP57211568A 1982-11-30 1982-11-30 薄膜トランジスタ Granted JPS59100572A (ja)

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JPS59100572A true JPS59100572A (ja) 1984-06-09
JPH0377670B2 JPH0377670B2 (ja) 1991-12-11

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63126277A (ja) * 1986-07-16 1988-05-30 Seikosha Co Ltd 電界効果型薄膜トランジスタ
JPH047876A (ja) * 1990-04-25 1992-01-13 Nec Corp 薄膜トランジスタ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63126277A (ja) * 1986-07-16 1988-05-30 Seikosha Co Ltd 電界効果型薄膜トランジスタ
JPH047876A (ja) * 1990-04-25 1992-01-13 Nec Corp 薄膜トランジスタ

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