JPS6135565A - 薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents

薄膜トランジスタの製造方法

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JPS6135565A
JPS6135565A JP15525184A JP15525184A JPS6135565A JP S6135565 A JPS6135565 A JP S6135565A JP 15525184 A JP15525184 A JP 15525184A JP 15525184 A JP15525184 A JP 15525184A JP S6135565 A JPS6135565 A JP S6135565A
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gate
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Toshihisa Tsukada
俊久 塚田
Koichi Seki
浩一 関
Akira Sasano
笹野 晃
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/80FETs having rectifying junction gate electrodes
    • H10D30/87FETs having Schottky gate electrodes, e.g. metal-semiconductor FETs [MESFET]
    • H10D30/875FETs having Schottky gate electrodes, e.g. metal-semiconductor FETs [MESFET] having thin-film semiconductor bodies

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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (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】 〔発明の利用分野〕 本発明はガラス基板上に形成可能な薄膜トランジスタ(
T P T)に係り、とくに液晶ディスプレイパネル用
等に好適なスイッチング・トランジスタに関するもので
ある。
〔発明の背景〕
薄膜形電界効果トランジスタ(T P T)が特公昭4
0−16459号や電子通伝学会技報83.NQ80゜
1983年7月20日(CPM83−22)p27〜3
3等で知られている。
第1図はアモルファスシリコンを用いた薄膜トランジス
タの一例の断面図を示したものである。
本TPTの製造方法を簡単に説明すると、ガラス基板1
上にゲート電極11を形成し、その上に絶縁層3および
アモルファスシリコン(a−8i)の1層4およびnW
J5を形成する。しかる後に。
Cr6.AQ7等の電極用金属を堆積し、これを加工し
てソース8およびドレイン9の各電極を形成する。形成
したパターンをマスクとしてa−Siのn層をドライエ
ッチによりエツチングする。
このようにして作製したTPTはエンハンスメント形F
ETで、ドレイン電流のON、OFF比が6桁に達する
ものである。0FFffl流も5pA(ゲート幅300
μ、ゲート長10μ)と低く、液晶ドライブ用には極め
て適し、たちのである、しかしながら、アモルファスシ
リコンの移動度が低いため−に1本TPTのON電流が
低ルベルに留まりTPTのを寸法を小さくすることに問
題があった。
また本TPTは界面特性が微妙な影響を及ぼし動作中経
時変化を生ずることが判明している。すなわち、ドレイ
ン電流を流していくと、しきい電圧Vアのシフトが観測
されオフ電流の増大が認められた。
〔発明の目的〕 本発明の目的はアモルファスシリコンを用いた、ON電
流が大きく安定性の高いTPTを提供することにある0
本発明のもう一つの目的はプロセス上の容易性をTPT
寸法の微小化により、TPT作製歩留りを向上させるこ
とである。
〔発明の概要〕
薄膜トランジスタとしては各種のものが可能であるが、
本発明の゛アモルファアンリコンのMESTF’Tを実
現することにより、前記目的を達成するものである。 
MESFHTを実現するためにはゲートのショットキ電
極の形成がキーポイントで゛あるが、これを金属−アモ
ルファスシリコン間のショットキ障壁、もしくは金属と
アモルファスシリコンの界面反応層を用いて実現する。
この反応層は、簿い反応層でありながら高い導電性を有
し同時にショットキ障壁特性も良好なものであり、障壁
面がアモルファスシリコン内部に形成されるため表面状
態の影響が少なく、安定な特性を有するもので前記目的
の達成のために極めて適したものである。
〔発明の実施例〕
以下本発明の実施例を図面により説明する。
実施例1: 第2図は本発明の一実施例を示したものであ委。
本TPTはショットキFa壁をゲー1〜として用いる、
いわゆるMESFETであり、デプリーション(Dep
letion)形のFETとして動作する。vi作方法
は下記の通りである。コーニング7059ガラス基板1
上にプラズマCVD (Chemical Vapor
Deposition)法により、水素化アモルファス
シリコン(a−5i:H)を堆積する。基板温度230
℃でSiH4ガスを用いてアンド−プロ−8i:H(i
)14を、ついでPH,ガスとSiH,ガスを混合(混
合比PH,/5jH4〜10−”V%)シタガスを用い
てa−5i :H(n−)層10を、ついで上記混合比
1.0層%のガスを用いてa−8i:H(n)層5を順
次堆積する。電極金属としてCr層6を0.1  pm
、AJ層7を0.5 μm全面に蒸着する。蒸着後ゲー
ト領域2のCr、Aμをエツチングする。Alのエッチ
液はリン酸:蓚酸:水=6:2:1混合液であり、Cr
のエッチ液には硝酸第2セリウムアンモン、250g/
lΩの水溶液を用いた。ついでCr、AQ、lをマスク
としてa−5i (n)層5を、a−8i:I−I(n
−)JilOに達するまでエッチする。エツチングはC
F4によるドライエッチにより行った。
露出した層10上にNi層を蒸着し、パターニングを行
った後熱処理(220’C,20分間)を行ってゲート
電極1゛1とした。
本TPTはゲート電極に電圧を印加しないときに電流が
流れるいわゆるデプリiジョン形トランジスタで、ゲー
ト電極に逆バイアス(負電圧)を加えるとOFF状態と
なる。ゲート電極はショットキ障壁を形成しており、と
くにこの場合はNiとa−5i:Hの界面反応M(界面
反応層に関しては特願昭57−220641に詳述され
ている)を利用しているため、この界面特性は良好かつ
安定なものでありTPT特性も安定かつ良好なものとな
るものである。さらに電流−電圧特性に影響を及ぼす4
層とn−の界面も良好であるため、トランジスタ特性の
劣化も少ない、、またプレーナ構造となっているため、
プロセス上も有利であり、ゲート電極が上部にある。た
め上部からの光の影響を受けにくいという特徴も有する
。遮光に関する特徴を更に指摘するならば、本拵造はプ
レーナ構造を有するため基板側からの光に対する対策も
比較的容易に行える。まずCr蒸着膜をガラス基板上に
堆積した後この上に第2図に示したようなヌ4子を作製
すればよい、ゲート遮光も充分であるため、遮光効果は
大となる。遮光用Cr蒸着膜はa−8i:HJW4との
密着性が良好であるため、−この観点からもむしろ望ま
しいプロセスで−ある。またこのCrtl極を接地また
はバイアスをカシえることにより特性を安定化すること
ができる。
また第2図あるいは上記実施例においてn −3i:H
(i)を堆積する前にa−5i : H(p)層を堆積
することを効果的である。
実施例2: 第3図は本発明の別の実施例を示したものである。前記
実施例と同様ガラス基板1上にプラズマCVD法により
、a−5i : H(’i) JPj3 a、 a−8
i:H(n)層4. a−8i :H(i) M3b、
a−5i :H(n)層5をこの順に堆積する。厚さは
それぞれ0.2 μm、0.1  μm。
0.3 μm、0.02  μmである。
つづいてこれも前記実施例と同様にCr 6 。
AQT層を蒸着し、パターニングしてソース電極8、ド
レイン電極9を形成した後これをマスクにしてa−8i
 :、H(n) Faをエツチングする。
ゲート電極12の領域2以外をホトレジストによりカバ
ーしてから、ゲート電、極用金属としてのCr12を0
61 μm蒸若し、リフトオフ法によりホトレジストと
その上のCr電極膜を除去する。
試作素子はB−8i :H(n−)領域をチャネルとす
るデプリーション形トランジスタで、ソース接地でドレ
インに正電圧を加えることにより電流が流れるm a−
S i : H(i) 3とCr12の間にはショット
キ障壁が形成されゲート電圧に負電圧を印加するとチャ
ネルの伝導度が変調されてドレイン電流が減少する。
第4図は第3図の素子の変形素子で、ガラス基板上にT
a電極14およびa−8i:H(p)層13を堆積した
点を除いて第3図の実施例と同様である。この素子では
ショットキバリアによる変調とともに、a−5i−Hの
pin接合による変調も同時にかけることにより、電流
の制御を更に効果的に行っているものである。
本実施例においてもプレーナ構造のメリットは維持され
ておりプロセス上有利な構成となっている。
実施例3: 第5図は本発明の別の実施例を示したものである。ガラ
ス基板上にまずゲート電極12としてCr層を0.1 
μmの厚さにス、バッタ法ににり堆積した後バターニン
グを施す、ついでプラズマCVD法によりa  S i
 : H(1) 13. a−5i:H(n)層15を
それぞれ0.2 71m。
0.05 μmj4H!する。ソースおよびドレイン電
極8,9としてはCrを用いた。
動作は上記実施例と同様にデプリーション形のFETで
あり、ゲート電極に負電圧を加えることによりドレイン
電流を制御することが可能である。
第6図は本実施例の一変形を示したものである。
ゲート電極12上にアモルファスのa −S i C:
H(i)17を堆積したのち、 a−5i :I−I 
(n)15 v a  S x : H(n ” ) 
 5を堆積する。a−5iCを堆積はプラズマCVD法
により、導入ガスをSiH+とCH,を用いて行なった
。動作は上記第5図の実施例の゛素子と同様である。
実施例4: 第7図は本発明の別の実施例を示したもので。
a−3i :H(n” )層5を後からつける工程によ
って作製するものである。
このためには上記実施例と同様にa−5i:H(i)3
a、a−8i :H(n)15.a−8i:H(i)3
bをこの順に堆積した後、Cr層をゲート電極用金属1
6として蒸着する。ゲート電極用加工を行い、a−8i
:H層3bをドライエッチによりB−31: H(n 
) Xi 15に達するまでエツチングする。ホトレジ
ス1−を残したまま二0層5を堆積し、リフトオフ法に
よりソース、ドレイン領域以外のn”Hをエッチオフす
る。ソース。
ドレイン電極8,9はTa層により形成し、Cr16と
の選択エッチを可能としている。
〔発明の効果〕
本発明によればa−5i:Hと金属界面のショットキバ
リアをゲートとして利用するため、安定かつON電流の
大きい薄膜トランジスタが形成できるため、液晶ドライ
ブ用アレイ等に用いるスイッチ素子の面精を小さくでき
るので高い歩留りでアレイを形成でき極めて効果的であ
る。一本実施例においては半導体としてはaJ −S 
1 :Hを主、として説明したが、これはa;Si:H
あるいはa −5iGa等の材料であっても同様の効果
が期待できる。
またゲート電極としてはa−5i:Hと金属の界面反応
層(特願昭40−16459号)を単独で用いることも
可能であり同様な特性が得られる。この場合金属を堆積
し熱処理した後、金属を除去する。
さらにこの界面反応層は光の透明電極として動作するの
で、第8図に示す構造で光センサをかねるTPTあるい
はホトトランジスタとしても動作させることが出来、広
い応用分野をもつものである。
ゲート用金属としてはCr%Ta以外にMo。
W、Pt、Co、Ni、Ti、V、Zr、Nb。
Hf、Pd、Rh、Co等を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の薄膜トランジスタの断面図、第2図〜第
°8図は本発明の実施例を示す薄膜トランジスタの断面
図である。 1・・・ガラス基板、2・・・ゲート領域、3,3a。 3 b ・・・絶a膜、 4・・・a−S i :’H
(i) 、 5−a −−5i : H(n” ) 、
 6−−−Cr、7 ・A 崖、8・・・ソース電極、
9・・・ドレイン電極、10・・・a−si:H(n)
 、11,12・”ゲート塩4M、  13− a −
8i : H(P) 、 14−T a、15−a−8
i:H(n)、17−a−8iC(i) 、19−a−
第 1  図 gz  図 烹 3 図 第4図 茗 7 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ソース、ドレイン、ゲートからなるアモルフアスシ
    ンコンをベースとした薄膜トランジスタにおいて、金属
    と該アモルファスシリコンをベースとする材料の間のシ
    ョットキ障壁をゲートとして用いることを特徴とする薄
    膜トランジスタ。 2、前記金属膜がCr、Mo、W、Ta、Ti、Ni、
    Pt、V、Zr、Nb、Hf、Pd、Rh、Coの群か
    ら選ばれた少なくとも一者を含有する金属膜であること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の薄膜トランジ
    スタ。 3、前記金属膜が第2項記載の金属群から選ばれた一者
    を含有する金属膜であり、直接半導体に接する導体層が
    当該金属膜とアモルファスシリコンとの界面反応によつ
    て形成されたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の薄膜トランジスタ。
JP59155251A 1984-07-27 1984-07-27 薄膜トランジスタの製造方法 Expired - Lifetime JPH0815157B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6334978A (ja) * 1986-07-29 1988-02-15 Agency Of Ind Science & Technol 薄膜接合電界効果素子

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5687361A (en) * 1979-12-19 1981-07-15 Hitachi Ltd Semiconductor device and its manufacture
JPS5691470A (en) * 1979-12-25 1981-07-24 Toshiba Corp Semiconductor

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