JPH03291973A - Thin-film semiconductor device - Google Patents

Thin-film semiconductor device

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Publication number
JPH03291973A
JPH03291973A JP2092142A JP9214290A JPH03291973A JP H03291973 A JPH03291973 A JP H03291973A JP 2092142 A JP2092142 A JP 2092142A JP 9214290 A JP9214290 A JP 9214290A JP H03291973 A JPH03291973 A JP H03291973A
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JP
Japan
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film
layer
insulating layer
opening
semiconductor layer
Prior art date
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Application number
JP2092142A
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Japanese (ja)
Inventor
Masanori Hirota
広田 匡紀
Naoyuki Sugiura
杉浦 直幸
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH03291973A publication Critical patent/JPH03291973A/en
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Abstract

PURPOSE:To realize a high integration and to realize a large-current driving operation at high speed by a method wherein an opening part is formed in a laminated-layer part composed of an insulating layer and of a source-drain electrode, a semiconductor layer constituting an active layer is formed uniformly on the inner-wall face of the opening part and a gate insulating layer and a gate electrode are formed on the semiconductor layer. CONSTITUTION:A tantalum film S' for source electrode use is formed on a glass substrate 1; an opening 20 is formed. A film 2' for ohmic-contact formation layer use, a film 3' for insulating layer use and a film 4' for ohmic-contact formation layer use are formed continuously on the surface. A film D' for drain electrode use is formed. Then, a wet etching treatment is executed; an opening 30 having a grade toward the inside in the side direction of the substrate is formed. A film 6' for semiconductor layer use and a film 7' for gate insulating layer use are formed continuously on the face. Then, a film G' for gate electrode use is formed. The film G' for gate electrode use is etched; a gate electrode G is formed; a dry etching treatment is executed; a gate insulating layer 7 and a semiconductor layer 6 are formed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば、密着型イメージセンサ、エレクトロ
ルミネッセンスデイスプレィ、液晶デイスプレィ等の駆
動用に利用される薄膜半導体装置に係り、特に、その高
集積化が図れ、かつ、高速で大電流駆動が可能な薄膜半
導体装置の改良に関するものである。
Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a thin film semiconductor device used for driving, for example, a contact image sensor, an electroluminescent display, a liquid crystal display, etc. The present invention relates to an improvement in a thin film semiconductor device that can be integrated and driven at high speed and with a large current.

C従来の技術〕 この種の薄膜半導体装置としては、第7図に示すように
、ガラス基板(a)と、このガラス基板(a)上に形成
されたゲート電極(G)と、このゲート電極(G)を被
覆するゲート絶縁膜(b)と、このゲート絶縁膜(b)
上に設けられ活性層を構成する半導体層(c)と、この
半導体層(C)上のゲート電極(G)に対応する部位に
設けられ上記半導体層(c)を保護するための保護絶縁
膜(d)と、上記半導体層(C)の両端部に設けられた
オーミック接触形成層(e)(e)と、このオーミック
接触形成層(e)(e)を介し上記半導体層(C)に接
続されたソース・ドレイン電極(S)(D)とでその主
要部を構成するMOS型の薄膜半導体装置が広く知られ
ている。
C. Prior Art] As shown in FIG. 7, this type of thin film semiconductor device includes a glass substrate (a), a gate electrode (G) formed on the glass substrate (a), and a gate electrode (G) formed on the glass substrate (a). A gate insulating film (b) covering (G) and this gate insulating film (b)
A semiconductor layer (c) provided above and constituting an active layer, and a protective insulating film provided on the semiconductor layer (C) at a portion corresponding to the gate electrode (G) to protect the semiconductor layer (c). (d), ohmic contact formation layers (e) (e) provided at both ends of the semiconductor layer (C), and the semiconductor layer (C) via the ohmic contact formation layers (e) (e). 2. Description of the Related Art A MOS-type thin film semiconductor device whose main part is composed of connected source and drain electrodes (S) and (D) is widely known.

そして、この薄膜半導体装置においては、上記ソース・
ドレイン電極(S)(D)間にドレイン電圧(VD )
を印加し、かつ、ゲート電極(G)にゲート電圧(Vc
 )を印加することで活性層である半導体層(C)にチ
ャンネルが形成されON状態となってドレイン電流(I
、)が流れる一方、ゲート電圧(V6)を下げるに従い
上記チャンネルが形威されなくなりOFF状態になって
ドレイン電流(I、)が流れなくなるもので、第9図〜
第11図に示すような密着型イメージセンサ等の駆動用
に利用されているものである。
In this thin film semiconductor device, the source and
Drain voltage (VD) between drain electrodes (S) and (D)
is applied to the gate electrode (G), and the gate voltage (Vc
), a channel is formed in the semiconductor layer (C), which is the active layer, and it becomes ON state, and the drain current (I
, ) flows, but as the gate voltage (V6) is lowered, the channel is no longer in shape and becomes OFF, and the drain current (I, ) no longer flows.
This is used for driving a contact type image sensor as shown in FIG. 11.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

ところで、この種の薄膜半導体装置においてチャンネル
の形成された半導体層(C)中にドレイン電流(I、)
を流す場合、上記半導体層(C)の抵抗が小さい程、す
なわち、第7図に示すように半導体層(C)中に形成さ
れるチャンネル長(L)が短く、また、そのチャンネル
幅(W)が広い程大きなドレイン電流(I、)が得られ
るものであった。
By the way, in this type of thin film semiconductor device, a drain current (I,) is generated in the semiconductor layer (C) in which a channel is formed.
When flowing, the lower the resistance of the semiconductor layer (C), that is, the shorter the channel length (L) formed in the semiconductor layer (C) as shown in FIG. ) was obtained, the larger the drain current (I, ) was obtained.

しかしながら、上記チャンネル長(L)を小さく設定す
るにしても、従来の加ニレベルでは8〜lOμm程度が
限界となるため、大きなドレイン電流(ro)を求める
場合にはチャンネル幅(W)を大きく設定せざるを得な
かった。
However, even if the above channel length (L) is set small, the limit is about 8 to 10 μm at the conventional level, so if a large drain current (ro) is desired, the channel width (W) is set large. I had no choice but to do it.

このため、薄膜半導体装置のソース・ドレイン方向と直
行する方向の寸法、すなわち、その幅寸法が大きくなっ
て高集積化を図る上で大きな妨げとなる問題点があった
For this reason, the dimension of the thin film semiconductor device in the direction perpendicular to the source/drain direction, that is, the width dimension becomes large, which poses a problem that becomes a major hindrance in achieving high integration.

また、この薄膜半導体装置を上述した密着型イメージセ
ンサ等に適用した場合、第9図及び第U図に示すように
上記ゲート電極(G)とこの電極と平行に配設された配
線部(f)とを接続するための接続領域(g)は、半導
体層(C)や保護絶縁膜(d)に遮られて薄膜半導体装
置(h)上に形威できず各薄膜半導体装置(h)間に形
威せざるを得なくなるため、その分、これ等薄膜半導体
装置(h)に取付けられたフォトセンサ(i)の配列方
向、すなわち、α方向の高集積化が図れなくなる問題点
があった。
Furthermore, when this thin film semiconductor device is applied to the above-mentioned contact type image sensor, etc., the gate electrode (G) and the wiring section (f ) is blocked by the semiconductor layer (C) and the protective insulating film (d) and cannot be formed on the thin film semiconductor device (h), so the connection region (g) between each thin film semiconductor device (h) is Therefore, there was a problem that it became impossible to achieve high integration in the arrangement direction of the photosensors (i) attached to these thin film semiconductor devices (h), that is, in the α direction. .

更に、チャンネル長(L)が長く、かつ、低集積度の構
造であると、その高速応答性が悪くなって高速駆動にも
支障を来す問題点があった。
Furthermore, if the channel length (L) is long and the structure has a low degree of integration, there is a problem in that the high-speed response becomes poor and high-speed driving is also hindered.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は以上のような問題点に着目してなされたもので
、その課題とするところは、高集積化が図れ、かつ、高
速で大電流駆動が可能な薄膜半導体装置を提供すること
にある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its object is to provide a thin film semiconductor device that is highly integrated and capable of high-speed, large-current drive. .

すなわち本発明は、 絶縁性基板に設けられた半導体層を活性層とするMOS
型の薄膜半導体装置を前提とし、絶縁性基板と、 この基板上に互いに積層され、かつ、両者間に絶縁層が
介装されたソース・ドレイン電極と、上記絶縁層とソー
ス・ドレイン電極とで構成される積層部に開設され、そ
の開口内壁面に基板側方向内側へ向かう勾配を有する開
口部と、この開口部の内壁面に一様に積層され上記活性
層を構成する半導体層と、 この半導体層上に一様に積層されたゲート絶縁層と、 このゲート絶縁層上に一様に積層されたゲート電極、 とを備えることを特徴とするものである。
That is, the present invention provides a MOS in which an active layer is a semiconductor layer provided on an insulating substrate.
A type of thin film semiconductor device is assumed, with an insulating substrate, source/drain electrodes stacked on top of this substrate with an insulating layer interposed between them, and the insulating layer and source/drain electrodes. an opening that is formed in the laminated portion and has an inner wall surface of the opening that slopes inward in the substrate side direction; a semiconductor layer that is uniformly laminated on the inner wall surface of this opening and constitutes the active layer; The device is characterized by comprising: a gate insulating layer uniformly laminated on the semiconductor layer; and a gate electrode uniformly laminated on the gate insulating layer.

このような技術的手段において上記絶縁性基板を構成す
る材料としては、ガラス、石英、セラミックス等が利用
でき、また、この絶縁性基板上に積層され絶縁層とで積
層部を構成するソース・ドレイン電極、及び、上記積層
部に設けられた開口部内壁面に積層されるゲート電極と
しては、銅、クロム、チタン、タンタル、タングステン
、モリブデン、ニッケル、ニッケルクロム合金、チタン
タングステン合金、窒化チタン等の導電性材料が適用で
きる。
In such technical means, glass, quartz, ceramics, etc. can be used as the material constituting the insulating substrate, and the source/drain material that is laminated on the insulating substrate and constitutes a laminated part with the insulating layer The electrode and the gate electrode laminated on the inner wall surface of the opening provided in the laminated portion are made of conductive materials such as copper, chromium, titanium, tantalum, tungsten, molybdenum, nickel, nickel-chromium alloy, titanium-tungsten alloy, titanium nitride, etc. Compatible with flexible materials.

また、上記開口部内壁面に一様に積層され活性層を構成
する半導体層としては、アモルファスシリコン、ポリシ
リコン等が利用でき、また、上記ソース・ドレイン電極
間に介装される絶縁層、及び、半導体層とゲート電極間
に介装されるゲート絶縁層としては、窒化シリコン(S
tN、 ) 、酸化シリコン(Sin、 )等が適用可
能である。
Further, as the semiconductor layer that is uniformly stacked on the inner wall surface of the opening and constitutes the active layer, amorphous silicon, polysilicon, etc. can be used, and the insulating layer interposed between the source and drain electrodes, Silicon nitride (S) is used as the gate insulating layer interposed between the semiconductor layer and the gate electrode.
tN, ), silicon oxide (Sin, ), etc. are applicable.

更に、上記ソース・ドレイン電極と半導体層とのオーミ
ック接触を図るため、上記絶縁層とソース・ドレイン電
極間にオーミック接触形成層を介装してもよく、この積
層材料として、ガリウム、ボロン、インジウム等3価の
原子、又は、リン、アンチモン、ひ素等5価の原子が混
入されたアモルファスシリコン等が適用できる。
Furthermore, in order to make ohmic contact between the source/drain electrodes and the semiconductor layer, an ohmic contact forming layer may be interposed between the insulating layer and the source/drain electrodes, and the laminated material may be gallium, boron, indium, etc. Amorphous silicon mixed with trivalent atoms or pentavalent atoms such as phosphorus, antimony, and arsenic can be used.

次に、この薄膜半導体装置を製造する際、上記絶縁性基
板上への絶縁層やソース・ドレイン電極の着膜手段、及
び、開口内壁面への半導体層、ゲート絶縁層、ゲート電
極等の着膜手段としては、スパッタリング法、ケミカル
・ベイパー・デポジッション(CVD)法、及び真空蒸
着法等が適用でき、かつ、その着膜条件を適宜設定する
ことにより各層の膜厚を調整できる。
Next, when manufacturing this thin film semiconductor device, there is a means for depositing an insulating layer and source/drain electrodes on the insulating substrate, and a means for depositing a semiconductor layer, gate insulating layer, gate electrode, etc. on the inner wall surface of the opening. As the film means, sputtering method, chemical vapor deposition (CVD) method, vacuum evaporation method, etc. can be applied, and the film thickness of each layer can be adjusted by appropriately setting the film deposition conditions.

また、上記絶縁層とソース・ドレイン電極等で構成され
る積層部に矩形状、円形状等適宜形状の開口部を形成す
る手段としては、リアクティブ・イオン・エツチング(
RIE) 、スパッタ・エツチング等のドライエツチン
グ法やウェットエツチング法等のエツチング手段が適用
できる。この場合、上記絶縁層やソース・ドレイン電極
等の構成材料を選択して各構成材料のエツチング材料に
対するエツチングレートを適宜調整すると共に、そのエ
ツチング条件を適宜設定することで上記開口部内壁面に
基板側方向内側へ向かう勾配を形成することが可能とな
る。
Additionally, reactive ion etching (
Etching means such as dry etching methods such as RIE), sputter etching, and wet etching methods can be applied. In this case, by selecting the constituent materials of the insulating layer, source/drain electrodes, etc., adjusting the etching rate of each constituent material with respect to the etching material, and setting the etching conditions appropriately, the inner wall surface of the opening can be etched on the substrate side. It becomes possible to form a gradient heading inward.

〔作用〕[Effect]

上述したような技術的手段によれば、 絶縁性基板と、 この基板上に互いに積層され、かつ、両者間に絶縁層が
介装されたソース・ドレイン電極と、上記絶縁層とソー
ス・ドレイン電極とで構成される積層部に開設され、そ
の開口内壁面に基板側方向内側へ向かう勾配を有する開
口部と、この開口部の内壁面に一様に積層され上記活性
層を構成する半導体層と、 この半導体層上に一様に積層されたゲート絶縁層と、 このゲート絶縁層上に一様に積層されたゲート電極、 とを備えており、 上記半導体層中に形成されるチャンネル長りがソース・
ドレイン電極間に介装された絶縁層の膜厚で規定される
ことになるため、チャンネル長りを十分小さく設定する
ことが可能となり、一方、半導体層中に形成されるチャ
ンネル幅Wは上記開口内壁面に積層された半導体層の全
周長で規定されることになるため、その専有スペースを
とることなくチャンネル幅Wを十分大きく設定すること
が可能となり、 また、上記開口内壁面の上方側にゲート電極を備えてい
るため、このゲート電極と配線部との接続領域を半導体
装置上に形成することが可能となる。
According to the above-mentioned technical means, an insulating substrate, source/drain electrodes stacked on this substrate with an insulating layer interposed between them, and the insulating layer and source/drain electrodes are provided. an opening formed in a laminated portion comprising: an opening having an inner wall surface of the opening having a slope inward in the substrate side direction; a semiconductor layer uniformly stacked on the inner wall surface of the opening and constituting the active layer; , a gate insulating layer uniformly laminated on this semiconductor layer, and a gate electrode uniformly laminated on this gate insulating layer, and the length of the channel formed in the semiconductor layer is sauce·
Since it is defined by the thickness of the insulating layer interposed between the drain electrodes, it is possible to set the channel length sufficiently small.On the other hand, the channel width W formed in the semiconductor layer is determined by the thickness of the insulating layer interposed between the drain electrodes. Since it is defined by the entire circumference of the semiconductor layer laminated on the inner wall surface, it is possible to set the channel width W sufficiently large without taking up exclusive space. Since the gate electrode is provided on the semiconductor device, a connection region between the gate electrode and the wiring portion can be formed on the semiconductor device.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明すると、この実施例に係る薄膜半導体装置は、第1図
〜第2図に示すようにガラス基板(1)と、このガラス
基板(1)上に積層されその中央に矩形状の開口が開設
されたタンタル製のソース電極(S)と、このソース電
極(S)上に積層されその中央にソース電極(S)の開
口より若干大きな開口が設けられたn+−アモルファス
シリコン製のオーミック接触形成層(2)と、このオー
ミック接触形成層(2)上に積層されその中央にオーミ
ック接触形成層(2)の開口より若干大きな開口が設け
られたS+N、製絶縁層(3)と、この絶縁層(3)上
に積層されその中央に絶縁層(3)の開口より若干大き
な開口が設けられたn+−アモルファスシリコン製のオ
ーミック接触形成層(4)と、このオーミック接触形成
層(4)上に積層されその中央にオーミック接触形成層
(4)の開口より若干大きな開口が設けられたクロム製
のドレイン電極(D)と、これ等ソース電極(S)、オ
ーミック接触形成層(2)、絶縁層(3)、オーミック
接触形成層(4)、及びドレイン電極(D)で構成され
る積層部(5)の開口内壁面に積層されたアモルファス
シリコン製の半導体層(6)と、この半導体層(6)上
に積層された5INX製のゲート絶縁層(7)と、この
ゲート絶縁層(7)上に積層されたモリブデン製のゲー
ト電極(G)と、このゲート電極(G)並びに積層部(
5)上に積層されたポリイミド製の絶縁膜(8)と、こ
の絶縁膜(8)に設けられた開口(80)を介し上記ゲ
ート電極(G)に接続されたアルミニウム製の配線部(
9)とでその主要部を構成し、第3図〜第5図に示すよ
うにクロム電極(11) 、光導電体層(12)、及び
透明電極(13)とで構成されたフォトセンサ(10)
に接続されて密着型イメージセンサの駆動用に適用され
ているものである。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.A thin film semiconductor device according to this embodiment includes a glass substrate (1) and a glass substrate (1) as shown in FIGS. 1) A source electrode (S) made of tantalum that is laminated on top and has a rectangular opening in its center, and a tantalum source electrode (S) that is laminated on top of this source electrode (S) and has a rectangular opening in its center that is slightly larger than the opening of the source electrode (S). An ohmic contact forming layer (2) made of n+-amorphous silicon provided with an opening, and an opening slightly larger than the opening of the ohmic contact forming layer (2) laminated on the ohmic contact forming layer (2) in the center thereof. an ohmic contact formation layer made of n+-amorphous silicon that is laminated on this insulating layer (3) and has an opening slightly larger than the opening of the insulating layer (3) in the center. (4), a chromium drain electrode (D) laminated on this ohmic contact forming layer (4) and having an opening slightly larger than the opening of the ohmic contact forming layer (4) in the center, and Laminated on the inner wall surface of the opening of the laminated portion (5) consisting of the electrode (S), the ohmic contact formation layer (2), the insulating layer (3), the ohmic contact formation layer (4), and the drain electrode (D). A semiconductor layer (6) made of amorphous silicon, a gate insulating layer (7) made of 5INX laminated on this semiconductor layer (6), and a gate electrode made of molybdenum laminated on this gate insulating layer (7). (G), this gate electrode (G) and the laminated part (
5) An insulating film made of polyimide (8) laminated thereon and a wiring part made of aluminum connected to the gate electrode (G) through an opening (80) provided in this insulating film (8)
9), and as shown in FIGS. 3 to 5, a photosensor (11), a photoconductor layer (12), and a transparent electrode (13). 10)
This device is connected to a contact type image sensor and is used to drive a contact type image sensor.

そして、この実施例に係る薄膜半導体装置においては、
上記ソース・ドレイン電極(S)(D)間にドレイン電
圧(VD)を印加し、かつ、ゲート電極(G)にゲート
電圧(Va )を印加することで電界効果作用により半
導体層(c)中にその開口内壁面に沿って一様にチャン
ネルが形成されソース−ドレイン間にドレイン電流(I
D)が流れる一方、上記ゲート電圧(Va)を下げるに
従いチャンネルが形成されなくなってドレイン電流(I
o )が流れなくなるものである。
In the thin film semiconductor device according to this example,
By applying a drain voltage (VD) between the source and drain electrodes (S) and (D) and applying a gate voltage (Va) to the gate electrode (G), the semiconductor layer (c) is A channel is formed uniformly along the inner wall surface of the opening, and a drain current (I
D) flows, but as the gate voltage (Va) is lowered, a channel is no longer formed and the drain current (I
o) will stop flowing.

このとき、この薄膜半導体装置においては、その半導体
層(6)中に形成されるチャンネル長りが、ソース電極
(S)とドレイン電極(D)間に介装された絶縁層(3
)の膜厚(第1図中これをLlで示す)で規定されるこ
とになるため、従来の薄膜半導体装置と較べてそのチャ
ンネル長りを著しく小さく(例えば1μm以下)設定す
ることが可能となり、その高速駆動が図れる利点を有し
ている。
At this time, in this thin film semiconductor device, the length of the channel formed in the semiconductor layer (6) is the same as that of the insulating layer (3) interposed between the source electrode (S) and the drain electrode (D).
) (indicated by Ll in Figure 1), it is possible to set the channel length to be significantly smaller (for example, 1 μm or less) compared to conventional thin-film semiconductor devices. , which has the advantage of being able to be driven at high speed.

一方、上記半導体層(6)の開口内壁面に沿って一様に
形成されるチャンネル幅Wは、上記開口内壁面に積層さ
れた半導体層(6)の全周長(第1図中、2xWl+ 
2xW2  で示される)で規定されることになるため
、その専有スペースをとることなくチャンネル幅Wを十
分大きく (例えば数十μm)設定することが可能とな
り、W/Lが大きくなってその大電流駆動が図れる利点
を有している。
On the other hand, the channel width W uniformly formed along the inner wall surface of the opening of the semiconductor layer (6) is the total circumference length (2xWl+ in FIG. 1) of the semiconductor layer (6) stacked on the inner wall surface of the opening.
2xW2), it is possible to set the channel width W sufficiently large (for example, several tens of μm) without taking up exclusive space, which increases W/L and reduces the large current. It has the advantage of being able to be driven.

更に、この薄膜半導体装置においては上記開口内壁面の
上方側にゲート電極(G)を備えているため、このゲー
ト電極(G)と配線部(9)との接続領域を第3図〜第
5図に示すように半導体装置の真上に形成することが可
能となり、従って、フォトセンサ(lO)の配列方向、
すなわち、α方向の高集積化が図れる利点を有している
Furthermore, since this thin film semiconductor device is provided with a gate electrode (G) above the inner wall surface of the opening, the connection area between the gate electrode (G) and the wiring section (9) is shown in FIGS. As shown in the figure, it can be formed directly above the semiconductor device, and therefore, the arrangement direction of the photosensors (lO),
That is, it has the advantage of being highly integrated in the α direction.

「薄膜半導体装置の製造工程」 以下、この実施例に係る薄膜半導体装置の製造工程を図
面を参照にして詳細に説明する。
"Manufacturing Process of Thin Film Semiconductor Device" Hereinafter, the manufacturing process of the thin film semiconductor device according to this embodiment will be described in detail with reference to the drawings.

まず、第6図(A)に示すようにスパッタリング法にて
ガラス基板(1)上にタンタル製のソース電極用皮膜(
S′)を成膜し、かつ、フォトリゾグラフィー工程に従
ってパターン状にレジスト膜(r)を形成した(第6図
B参照)後、エツチングガスとしてSF、 + 02を
用いたドライエツチング法により上記ソース電極用皮膜
(S゛)に第6図(C)に示すような開口(20)を形
成する。
First, as shown in FIG. 6(A), a tantalum source electrode coating (
After forming a resist film (r) in a pattern according to a photolithography process (see FIG. 6B), the above etching process was performed using a dry etching method using SF, +02 as an etching gas. An opening (20) as shown in FIG. 6(C) is formed in the source electrode film (S').

次に、第6図(D)に示すように、この面上にプラズマ
CVD法にてn+−アモルファスシリコン製のオーミッ
ク接触形成層用皮膜(2゛)、SIN。
Next, as shown in FIG. 6(D), an ohmic contact forming layer film (2゛) made of n+-amorphous silicon, SIN, is formed on this surface by plasma CVD.

製の絶縁層用皮膜(3’)、及び、n+−アモルファス
シリコン製のオーミック接触形成層用皮膜(4°)を連
続して成膜し、かつ、この面上にスパッタリング法にて
クロム製のドレイン電極用皮膜(Do)を成膜する。
A film for an insulating layer (3') made of N+ and a film for an ohmic contact formation layer (4°) made of n+-amorphous silicon were successively formed, and a chrome film made of A drain electrode film (Do) is formed.

次いで、このドレイン電極用皮膜(Do)上にフォトリ
ゾグラフィー工程によりパターン状にレジスト膜(r)
を形成した(第6図E参照)後、ウェットエツチング処
理を施して、第6図(F)に示すように基板側方向内側
へ向かう勾配を有する開口(30)を開設する。この場
合、クロム製のドレイン電極用皮膜(Do)に対するエ
ツチング材としては硝酸セリウム+過塩素酸の混合溶液
が適用され、n″−アモルファスシリコン製のオーミッ
ク接触形成層用皮膜(2°)  (4’)に対するエッ
チング材としてはフッ酸+硝酸の混合溶液が適用され、
また、5tNx製の絶縁層用皮膜(3゛)に対するエツ
チング材としてはバツファードフ・ソ酸が適用されてい
る。
Next, a resist film (r) is formed in a pattern on this drain electrode film (Do) by a photolithography process.
After forming (see FIG. 6E), a wet etching process is performed to open an opening (30) having a slope inward in the substrate side direction as shown in FIG. 6(F). In this case, a mixed solution of cerium nitrate and perchloric acid is used as an etching agent for the chromium drain electrode coating (Do), and the n''-amorphous silicon ohmic contact forming layer coating (2°) (4 ') A mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid is used as the etching agent.
Furthermore, buffered sonic acid is used as an etching agent for the 5tNx insulating layer film (3゛).

次に、この面上にプラズマCVD法にてアモルファスシ
リコン製の半導体層用皮膜(6′)とS iN x製の
ゲート絶縁層用皮膜(7′)とを真空条件を破ることな
く連続的に成膜する(第6図G参照)。
Next, on this surface, a semiconductor layer film (6') made of amorphous silicon and a gate insulating layer film (7') made of SiN x are successively deposited on this surface using the plasma CVD method without breaking the vacuum condition. A film is formed (see FIG. 6G).

この場合、成膜温度条件はそれぞれ280℃とし、また
、プラズマパワーはそれぞれ、12EOW/ car 
In this case, the film forming temperature conditions were 280°C, and the plasma power was 12EOW/car.
.

1、OmW/carとする。尚、後者のゲート絶縁層用
皮膜(Go)のプラズマパワーを1. OmW/ ct
jと低くする理由は、半導体層用皮膜(6゛)とゲート
絶縁層用皮膜(7°)界面のプラズマによるダメージを
低減するためである。
1. OmW/car. In addition, the plasma power of the latter film for gate insulating layer (Go) was set to 1. OmW/ct
The reason why j is set so low is to reduce damage caused by plasma at the interface between the film for the semiconductor layer (6°) and the film for the gate insulating layer (7°).

次いで、この面上にスパッタリング法にてモリブデン製
のゲート電極用皮膜(Go)を成膜し、かつ、フォトリ
ゾグラフィー工程に従って上記開口(30)内にレジス
ト膜(r)をパターン状に形成(第6図H参照)した後
、リン酸を用いたウニ・メトエツチング法によりモリブ
デン製のゲート電極用皮膜(Go)をエツチングしてゲ
ート電極(G)を形成する一方、ゲート電極用皮膜(G
o)がエツチングされて露出するようになったS xN
x製のゲート絶縁層用皮膜(7°)とアモルファスシリ
コン製の半導体層用皮膜(6′)とをSFs +Otを
用いたRIE法によりドライエツチング処理して第6図
(1)に示すようにゲート絶縁層(7)と半導体層(6
)とをそれぞれ形成する。
Next, a molybdenum gate electrode film (Go) is formed on this surface by a sputtering method, and a resist film (r) is formed in a pattern in the opening (30) according to a photolithography process ( (see Figure 6H), the molybdenum gate electrode film (Go) is etched by the sea urchin metetching method using phosphoric acid to form the gate electrode (G).
o) has been etched and exposed S xN
The film for the gate insulating layer (7°) made of x and the film for the semiconductor layer made of amorphous silicon (6') were dry etched by RIE using SFs +Ot, as shown in Fig. 6 (1). Gate insulating layer (7) and semiconductor layer (6
) and respectively.

更に、この面上に第6図(J)に示すようにレジスト膜
(r)をパターン状に形成した後、RIE法によるドラ
イエツチング処理を施してソース電極(S)、オーミッ
ク接触形成層(2)、絶縁層(3)、オーミック接触形
成層(4)、及び、ドレイン電極(D)を形成し、かつ
、この面上に第6図(K)に示すようにポリイミド製の
絶縁膜(8)を成膜する。
Furthermore, after forming a resist film (r) in a pattern on this surface as shown in FIG. ), an insulating layer (3), an ohmic contact forming layer (4), and a drain electrode (D), and a polyimide insulating film (8) is formed on this surface as shown in FIG. 6(K). ) is deposited.

そして、この絶縁膜(8)にビア・ホールと称する開口
(80)を開設した後、アルミニウム製の配線部(9)
を配設して第6図(L)に示すような薄膜半導体装置を
得た。
After opening an opening (80) called a via hole in this insulating film (8), an aluminum wiring part (9) is formed.
A thin film semiconductor device as shown in FIG. 6(L) was obtained.

尚、この製造例においては活性層としての半導体層(6
)にアモルファスシリコンが適用されているが、製造途
上でこのアモルファスシリコンをエキシマレーザアニー
ル処理してポリシリコンにし、このポリシリコンにて上
記半導体層(6)を構成してもよい。このようにするこ
とにより更にその高速応答性が向上する利点がある。
In addition, in this manufacturing example, a semiconductor layer (6
), but this amorphous silicon may be subjected to an excimer laser annealing process to form polysilicon during the manufacturing process, and the semiconductor layer (6) may be formed of this polysilicon. This has the advantage of further improving its high-speed response.

また、この製造例において、上記アモルファスシリコン
製の半導体層用皮膜(6′)と5INX製のゲート絶縁
層用皮膜(7°)とをそれぞれプラズマCVD法にて成
膜しているが、この成膜法に替えて紫外光を用いた光C
VD法により成膜しても当然のことながらよい。
In addition, in this manufacturing example, the semiconductor layer film (6') made of amorphous silicon and the gate insulating layer film (7°) made of 5INX are each formed by plasma CVD. Light C using ultraviolet light instead of the film method
Of course, the film may also be formed by the VD method.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、 半導体層中に形成されるチャンネル長りがソース・ドレ
イン電極間に介装された絶縁層の膜厚で規定されること
になるため、チャンネル長りを十分小さく設定すること
が可能となり、 一方、半導体層中に形成されるチャンネル幅Wは上記開
口内壁面に積層された半導体層の全周長で規定されるこ
とになるため、その専有スペースをとることなくチャン
ネル幅Wを十分大きく設定することが可能となり、 また、上記開口内壁面の上方側にゲート電極を備えてい
るため、このゲート電極と配線部との接続領域を半導体
装置上に形成することが可能となる。
According to the present invention, since the length of the channel formed in the semiconductor layer is determined by the thickness of the insulating layer interposed between the source and drain electrodes, it is necessary to set the channel length sufficiently small. On the other hand, since the channel width W formed in the semiconductor layer is defined by the total circumferential length of the semiconductor layer laminated on the inner wall surface of the opening, the channel width W can be changed without taking up exclusive space. can be set sufficiently large, and since the gate electrode is provided above the inner wall surface of the opening, it is possible to form a connection region between the gate electrode and the wiring section on the semiconductor device. .

従って、高速で大電流駆動が可能になると共に高集積化
が図れる効果を有している。
Therefore, it is possible to drive at high speed and with a large current, and also has the effect of achieving high integration.

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

第1図〜第6図は本発明の実施例を示しており、第1図
はこの実施例に係る薄膜半導体装置の部分切欠き斜視図
、第2図は第1図の■−■面断面図、第3図はこの薄膜
半導体装置が組み込まれた密着型イメージセンサの概略
斜視図、第4図は第3図のIV−−−IV面断面図、第
5図は第3図の平面図を示し、また、第6図(A)〜(
L)はこの薄膜半導体装置の製造工程を示す工程説明図
であり、一方、第7図〜第11図は従来例を示しており
、第7図は従来におけるMOS型の薄膜半導体装置の概
略斜視図、第8図は第7図の■−■面断面図、第9図は
このこの薄膜半導体装置が組み込まれた密着型イメージ
センサの概略斜視図、第10図は第9図のX−X面断面
図、第11図は第9図の平面図をそれぞれ示す。 〔符号説明〕 (S)・・・ソース電極 (D)・・・ドレイン電極 (G)・・・ゲート電極 (1)・・・ガラス基板 (3)・・・絶縁層 (5)・・・積層部 (6)・・・半導体層 (7)・・・ゲート絶縁層
1 to 6 show an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of a thin film semiconductor device according to this embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line ■-■ of FIG. 3 is a schematic perspective view of a contact type image sensor incorporating this thin film semiconductor device, FIG. 4 is a sectional view taken along IV--IV plane of FIG. 3, and FIG. 5 is a plan view of FIG. 3. 6(A)-(
L) is a process explanatory diagram showing the manufacturing process of this thin film semiconductor device, while FIGS. 7 to 11 show conventional examples, and FIG. 7 is a schematic perspective view of a conventional MOS type thin film semiconductor device. 8 is a sectional view taken along the line ■--■ in FIG. 7, FIG. 9 is a schematic perspective view of a contact type image sensor incorporating this thin film semiconductor device, and FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line X--X in FIG. 11 shows a plan view of FIG. 9, respectively. [Explanation of symbols] (S)...Source electrode (D)...Drain electrode (G)...Gate electrode (1)...Glass substrate (3)...Insulating layer (5)... Laminated portion (6)...Semiconductor layer (7)...Gate insulating layer

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  絶縁性基板に設けられた半導体層を活性層とするMO
S型の薄膜半導体装置において、絶縁性基板と、この基
板上に互いに積層され、かつ、両者間に絶縁層が介装さ
れたソース・ドレイン電極と、上記絶縁層とソース・ド
レイン電極とで構成される積層部に開設され、その開口
内壁面に基板側方向内側へ向かう勾配を有する開口部と
、この開口部の内壁面に一様に積層され上記活性層を構
成する半導体層と、この半導体層上に一様に積層された
ゲート絶縁層と、このゲート絶縁層上に一様に積層され
たゲート電極、とを備えることを特徴とする薄膜半導体
装置。
MO whose active layer is a semiconductor layer provided on an insulating substrate
An S-type thin film semiconductor device is composed of an insulating substrate, source/drain electrodes stacked on top of this substrate with an insulating layer interposed between them, and the insulating layer and source/drain electrodes. an opening formed in a laminated portion where the semiconductor layer is formed, and having an inner wall surface of the opening having a slope inward in the substrate side direction; a semiconductor layer uniformly stacked on the inner wall surface of the opening and constituting the active layer; 1. A thin film semiconductor device comprising: a gate insulating layer uniformly stacked on the layer; and a gate electrode uniformly stacked on the gate insulating layer.
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