JP2525708B2 - 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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JP2525708B2
JP2525708B2 JP4108040A JP10804092A JP2525708B2 JP 2525708 B2 JP2525708 B2 JP 2525708B2 JP 4108040 A JP4108040 A JP 4108040A JP 10804092 A JP10804092 A JP 10804092A JP 2525708 B2 JP2525708 B2 JP 2525708B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はリーク電流を低減させる
構造を有する薄膜トランジスタの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、絶縁基板上に薄膜トランジスタを
形成する研究が活発に行なわれている。この技術は、安
価な絶縁基板を用いて薄形ディスプレイを実現するアク
ティブマトリックスパネル、あるいは通常の半導体集積
回路上にトランジスタなどの能動素子を形成する、いわ
ゆる三次元集積回路など、多くの応用が期待できるもの
である。以下、薄膜トランジスタをアクティブマトリッ
クスパネルに応用した場合を例に取って説明するが、本
発明の主旨は薄膜トランジスタを用いた他の場合にも全
く同様に適用することができる。これは、本発明の主旨
が、リーク電流を減少させるという薄膜トランジスタの
本質的な特性向上に関するものだからである。
【0003】薄膜トランジスタをアクティブマトリック
スパネルに応用した場合の液晶表示装置は、一般に、上
側のガラス基板と、下側の薄膜トランジスタ基板と、そ
の間に封入された液晶とから構成されており、前記薄膜
トランジスタ基板上にマトリックス状に配置された液晶
駆動素子を外部選択回路により選択し、前記液晶駆動素
子に接続された液晶駆動電極に電圧を印加することによ
り、任意の文字、図形、あるいは画像の表示を行なうも
のである。前記薄膜トランジスタ基板の一般的な回路図
を図1に示す。
【0004】図1(a)は薄膜トランジスタ基板上の液
晶駆動素子のマトリックス状配置図である。図中の1で
囲まれた領域が表示領域であり、その中に液晶駆動素子
2がマトリックス状に配置されている。3は液晶駆動素
子2へのデータ信号ラインであり、4は液晶駆動素子2
へのタイミング信号ラインである。液晶駆動素子2の回
路図を図1(b)に示す。5は薄膜トランジスタであ
り、データのスイッチングを行なう。6はコンデンサで
あり、データ信号の保持用として用いられる。7は液晶
パネルであり、7−1は各液晶駆動素子に対応して形成
されて液晶駆動電極であり、7−2は上側ガラスパネル
である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上の説明からわかる
ように、薄膜トランジスタは、液晶に印加する電圧のデ
ータをスイッチングするために用いられ、このとき薄膜
トランジスタに要求される特性は大きく次の2種類
類される。
【0006】(1)薄膜トランジスタをON状態にした
時コンデンサを充電させるために充分な電流を流すこと
ができること。
【0007】(2)薄膜トランジスタをOFF状態にし
た時、極力、電流が流れないこと。
【0008】(1)は、コンデンサへのデータの書き込
み特性に関するものである。液晶の表示はコンデンサの
電位により決定されるため、短時間にデータを完璧に書
き込むことができるように、薄膜トランジスタは充分大
きい電流を流すことができなくてはならない。この時の
電流(以下、ON電流という。)は、コンデンサの容量
と、書き込み時間とから定まり、そのON電流をクリア
できるように薄膜トランジスタを製造しなくてはならな
い。薄膜トランジスタの流すことができるON電流は、
トランジスタのサイズ(チャネル長とチャネル幅)、構
造、製造プロセス、ゲート電圧などに大きく依存する。
多結晶半導体薄膜を用いて薄膜トランジスタを形成した
場合、一般にON電流は充分大きい値を得ることが可能
であり、したがって(1)の要求事項は満足されてい
る。これは、非晶質半導体などと異なり、多結晶半導体
ではかなり大きいキャリア移動度が得られるためであ
る。
【0009】(2)は、コンデンサに書き込まれたデー
タの保持特性に関するものである。一般に、書き込まれ
たデータは書き込み時間よりもはるかに長い時間保持さ
れなくてはならない。コンデンサの静電容量は、通常
PF程度の小さい値であるため、薄膜トランジスタがO
FF状態の時にわずかでもリーク電流(以下、OFF電
流という。)が流れると、ドレインの電位(すなわちコ
ンデンサの電位)は急激にソースの電位に近づき、書き
込まれたデータは正しく保持されなくなってしまう。多
結晶半導体薄膜を用いて薄膜トランジスタを形成した場
合、多結晶半導体薄膜中の結晶粒界に多くのトラップ準
位が局在しているため、このトラップを介してかなり多
くのOFF電流が流れてしまう。OFF電流の機構につ
いては、本発明の主旨に関係するため、後に詳しく述べ
る。
【0010】以上述べた内容からわかるように、多結晶
半導体薄膜を用いた薄膜トランジスタでは、ON電流は
比較的大きい値が得られるが、OFF電流の値も大きく
なり、データの保持特性を悪化させている。したがっ
て、OFF電流を小さくおさえることが急務となってい
る。このことは、薄膜トランジスタをアクティブマトリ
ックスパネル以外の用途に応用する場合にも全く同様の
ことが言える。例えば薄膜トランジスタを用いて、通常
のロジック回路を構成する場合には、静止電流が増加
し、またメモリ回路を構成する場合には、誤動作の原因
となる。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような従
来の薄膜トランジスタの欠点を除去するものであり、そ
の目的とするところは、OFF電流を低減させる構造を
有する薄膜トランジスタの製造方法を提供することであ
り、本願発明の構成は、基板上に形成された多結晶半導
体薄膜に形成されたチャネル領域と該多結晶半導体薄膜
に該チャネル領域を挟んで離間して形成された同一導電
型の第1領域及び第2領域とを有する薄膜トランジスタ
の製造方法において、 該第1及び第2領域の少なくとも
一方と該チャネル領域との間に位置する該多結晶半導体
薄膜に不純物を導入し、該第1及び第2領域よりも不純
物濃度が低く且つ該第1及び第2領域と同一導電型であ
る第3領域を形成する工程を有することを特徴とする。
【0012】
【実施例】以下、OFF電流の機構について詳しく述べ
た後、それに基づいて本発明の内容を説明する。
【0013】図2は多結晶半導体薄膜を用いたNチャネ
ル薄膜トランジスタの従来の一般的な構造を示す断面図
である。8はガラス、石英などの絶縁性透明基板、9は
多結晶シリコンなどの多結晶半導体薄膜、10は多結晶
半導体薄膜9中にリンやヒ素などの不純物をドープして
形成したソース領域、11は同じくドレイン領域、12
はゲート膜、13はゲート電極、14は層間絶縁膜、1
5はソース電極、16はドレイン電極である。この構造
を有する薄膜トランジスタの代表的な特性を図3に示
す。このデータは本出願人が実験を行なって得られた結
果である。このグラフの横軸はソースに対するゲート電
圧VGSであり、縦軸はドレイン電流ID である。
【0014】ソースに対するドレイン電圧VDSは4Vで
ある。このグラフよりわかるようにドレイン電流ID は
VGS=0V近傍で最小値を取り、VGSの絶対値が増加す
るにつれてドレイン電流ID は増加する。VGSが正の領
域でドレイン電流が増加することは、トランジスタがO
FF状態からON状態へ変化することを意味するもので
あり、電流の増加率はできる限り大きいことが望まし
い。一方、VGSが負の領域でドレイン電流が増加するこ
とは、OFF電流がゲート電圧依存性を有することを意
味するものであり、トランジスタの特性としては望まし
くない。この現象は次のように説明される。
【0015】図2においてゲート電極13を負にバイア
スすると多結晶半導体薄膜9の表面にはP型層が形成さ
れる。通常の集積回路などに用いられる金属酸化膜半導
体構造電界効果トランジスタ(MOS FET)の場合
には、この表面のP型層とソース領域及びドレイン領域
のN型領域との間にほぼ完璧なPN接合が形成され、き
わめて高抵抗の絶縁分離が実現されるため、OFF電流
はほとんど流れない。しかし、多結晶半導体薄膜を用い
た薄膜トランジスタの場合には、多結晶半導体薄膜中の
結晶粒界に高密度のトラップ準位が存在するため、この
トラップを介してキャリアが移動し、OFF電流が流れ
る。すなわち、多結晶半導体を用いた薄膜トランジスタ
では通常のMOS FETよりも本質的にOFF電流が
多くなる。ゲート電圧VGSを負に増加させると、多結晶
半導体薄膜の表面に形成されるP型層のキャリア濃度は
増加し、N型領域との間に形成されるPN接合のエネル
ギー障壁の幅が狭くなる。このため、電界の集中が起こ
りやすくなり、したがってOFF電流が増加する。この
ような効果が現われるため、ドレイン電流ID はVGS=
0V近傍で最小値を取り、VGSを負の値に増加させると
ドレイン電流が増加するようになる。
【0016】本発明はこのようなOFF電流のゲート電
圧依存性を低減させ、VGSを負の値に増加させてもOF
F電流がほとんど増加しない特性を有する薄膜トランジ
スタを提供するものである。これを実現するために本発
明では、多結晶半導体薄膜を用いソース電極とドレイン
電極とゲート電極を備えた薄膜トランジスタにおいて、
前記ソース電極下のソース領域、または前記ドレイン電
極下のドレイン領域に接して、前記ソース領域及び前記
ドレイン領域と同じ導電型の低濃度領域からなるオフセ
ットゲート領域を設ける。以下、図を参照して本発明を
説明する。
【0017】図4は本発明の実施例を示すものであり、
ソース及びドレイン領域にオフセットゲート領域を設け
た薄膜トランジスタを示している。17は絶縁性透明基
板、18は多結晶半導体薄膜、19は多結晶半導体薄膜
18中に形成したソース領域、20は同じくドレイン領
域、21はゲート膜、22はゲート電極、23は層間絶
縁膜、24はソース電極、25はドレイン電極、26は
多結晶半導体薄膜18中に形成され、ソース領域19及
びドレイン領域20と同じ導電型の低濃度領域からなる
オフセットゲート領域である。このようにオフセットゲ
ート領域を設けると、ゲート電圧を負にバイアスして多
結晶半導体薄膜の表面にP型層が形成されても、N型領
域であるオフセットゲート領域の不純物濃度が低いた
め、PN接合のエネルギー障壁の幅は広くなる。このた
め、PN接合部に加えられる電界強度が弱められ、OF
F電流はほとんど増加しない。
【0018】図5は図4に示した構造の薄膜トランジス
タの代表的な特性を示すものであり、本出願人が実験を
行なって得られた結果である。このグラフの横軸はソー
スに対するゲート電圧VGSであり、縦軸はドレイン電流
ID である。ソースに対するドレイン電圧VDSは4Vで
ある。図3に示した従来の薄膜トランジスタの特性と比
較すると、VGSが正の領域ではほとんど特性に変化はな
いが、VGSが負の領域でOFF電流が大幅に減少してい
ることがわかる。これは前述の通り、本発明ではPN接
合部の電界集中を緩和する構造を有しているためであ
る。高抵抗のオフセットゲート領域を設けたにもかかわ
らず従来と同様のON電流が得られているのは、薄膜ト
ランジスタでは通常のMOSFETに比べてチャネル抵
抗がかなり大きいためである。すなわちチャネル抵抗よ
りもオフセットゲート領域の抵抗が充分小さければ(約
100KΩ以下)、ON電流はほとんど低下しない。オ
フセットゲート領域の抵抗をさらに高くすると、OFF
電流をさらに減少させることが可能となるが、一方、O
N電流も低下するようになるため、薄膜トランジスタの
使用目的に応じて適当な抵抗値を有するオフセットゲー
ト領域を設けなくてはならない。この抵抗値の制御はイ
オン打込み法を用いれば容易に実現できる。
【0019】最後に、本発明の実施例の薄膜トランジス
タの製造方法について述べる。本発明の実施例の製造方
法は、図4において、多結晶半導体薄膜18にソース領
域19及びドレイン領域20を形成した後、ゲート膜2
1、ゲート電極22を形成し、ゲート電極をマスクとし
てイオン打ち込み法によりオフセットゲート領域を設け
る方法である。この方法によれば、オフセットゲート領
域はゲート電極に対して自己整合的に形成されるため、
工程が簡略化されると共に、オフセットゲート領域とゲ
ート電極との間の寄生容量も低減できる。また、ソース
領域19及びドレイン領域20は、層間絶縁膜23に開
口したコンタクトホールから不純物を導入することによ
り形成してもよい。この方法によれば、ソース領域及び
ドレイン領域を形成するに際して、特別のパターンを必
要としないため、さらに工程が簡略化される。本発明の
要点はオフセットゲート領域を設けことにあるため、
この構造が得られるものであれば他の製造プロセスを用
いてももちろん差し支えない。
【0020】なお、本発明の説明に際して、オフセット
ゲート領域は、ソース領域側及びドレイン領域側の双方
に設けた場合について述べたが、場合によっては片側だ
けに設けてもよい。すなわち、OFF電流を低減させる
ためには、ソース領域とドレイン領域との間に形成され
るPN接合の少なくとも1ケ所のリークを低減させれば
よい。このようにすれば、ソース領域とドレイン領域の
間を流れるOFF電流は減少せしめることができる。し
かし、より確実にOFF電流を減少させるには、ソース
領域側とドレイン領域側の双方にオフセットゲート領域
を設けた方がよい。
【0021】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の製造方法を
用いることにより、ON電流をほとんど低下させること
なく、OFF電流を大幅に減少せしめる薄膜トランジス
タを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 薄膜トランジスタをアクティブマトリックス
パネルに応用した場合の一般的な回路図である。
【図2】 従来の薄膜トランジスタの構造を示す断面図
である。
【図3】 その特性を示すグラフである。
【図4】 本発明の薄膜トランジスタの構造を示す断面
図である。
【図5】 図4の特性を示すグラフである。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に形成された多結晶半導体薄膜に形
    成されたチャネル領域と該多結晶半導体薄膜に該チャネ
    ル領域を挟んで離間して形成された同一導電型の第1領
    域及び第2領域とを有する薄膜トランジスタの製造方法
    において、 該第1及び第2領域の少なくとも一方と該チャネル領域
    との間に位置する該多結晶半導体薄膜に不純物を導入
    し、該第1及び第2領域よりも不純物濃度が低く且つ該
    第1及び第2領域と同一導電型である第3領域を形成す
    る工程を有することを特徴とする薄膜トランジスタの製
    造方法。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4973983A (ja) * 1972-09-29 1974-07-17
JPS54152894A (en) * 1978-05-23 1979-12-01 Seiko Epson Corp Liquid crystal display unit
JPH0338755A (ja) * 1989-07-05 1991-02-19 Nec Corp ファイル転送システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4973983A (ja) * 1972-09-29 1974-07-17
JPS54152894A (en) * 1978-05-23 1979-12-01 Seiko Epson Corp Liquid crystal display unit
JPH0338755A (ja) * 1989-07-05 1991-02-19 Nec Corp ファイル転送システム

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