JPH11284191A - Vertical thin film transistor and method of manufacturing the same - Google Patents
Vertical thin film transistor and method of manufacturing the sameInfo
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- JPH11284191A JPH11284191A JP10084656A JP8465698A JPH11284191A JP H11284191 A JPH11284191 A JP H11284191A JP 10084656 A JP10084656 A JP 10084656A JP 8465698 A JP8465698 A JP 8465698A JP H11284191 A JPH11284191 A JP H11284191A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アモルファス半導体膜から形成した多結晶半
導体膜の結晶構造を考慮してチャネルを形成することに
より、オン電流を向上することのできるTFTおよびそ
の製造方法を提供すること。
【解決手段】 TFT1において、チャネル形成領域3
は、アモルファス半導体膜に対する結晶化処理により形
成されて基板8の面外方向に柱軸Aを向ける柱状構造の
多結晶半導体膜301から構成されている。ゲート電極
7は、チャネル形成領域3を構成する多結晶半導体膜3
01の柱軸Aに略平行な側端面302に対してゲート絶
縁膜6を介して対峙している。
Abstract: PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a TFT capable of improving on-current by forming a channel in consideration of a crystal structure of a polycrystalline semiconductor film formed from an amorphous semiconductor film and a method of manufacturing the same. . SOLUTION: In a TFT1, a channel forming region 3 is provided.
Is composed of a polycrystalline semiconductor film 301 having a columnar structure formed by a crystallization process on an amorphous semiconductor film and having a column axis A directed in an out-of-plane direction of the substrate 8. Gate electrode 7 is formed of polycrystalline semiconductor film 3 forming channel formation region 3.
01 faces the side surface 302 substantially parallel to the column axis A via the gate insulating film 6.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶駆動用、EL
素子駆動用、センサ駆動用などに用いられる薄膜トラン
ジスタ(以下、TFTという。)およびその製造方法に
関するものである。さらに詳しくは、縦型TFTに関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal drive
The present invention relates to a thin film transistor (hereinafter, referred to as a TFT) used for driving an element, driving a sensor, and the like, and a method for manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a vertical TFT.
【0002】[0002]
【従来の技術】液晶表示装置のアクティブマトリクス基
板では、図6(A)に示すように、透明基板上に、アル
ミニウムやタンタルなどの導電膜からなるデータ線90
および走査線91で区画形成された画素領域が構成さ
れ、そこには、画素スイッチング用のTFT30を介し
て画像信号が入力される液晶容量94(液晶セル)が存
在する。データ線90に対しては、シフトレジスタ8
4、レベルシフタ85、ビデオライン87、アナログス
イッチ86を備えるデータ側駆動回路82が構成されて
いる。走査線91に対しては、シフトレジスタ88およ
びレベルシフタ89を備える走査側駆動回路83が構成
されている。なお、画素領域には、前段の走査線91と
の間に保持容量93が形成され、この保持容量93は、
液晶容量94での電荷の保持特性を高める機能を有して
いる。2. Description of the Related Art In an active matrix substrate of a liquid crystal display device, as shown in FIG. 6A, a data line 90 made of a conductive film such as aluminum or tantalum is formed on a transparent substrate.
In addition, a pixel area defined by the scanning lines 91 is formed, and a liquid crystal capacitor 94 (liquid crystal cell) to which an image signal is input via the pixel switching TFT 30 exists. For the data line 90, the shift register 8
4, a data side drive circuit 82 including a level shifter 85, a video line 87, and an analog switch 86 is configured. For the scanning line 91, a scanning side driving circuit 83 including a shift register 88 and a level shifter 89 is configured. Note that a storage capacitor 93 is formed between the pixel region and the preceding scanning line 91, and this storage capacitor 93
The liquid crystal capacitor 94 has a function of improving charge retention characteristics.
【0003】データ側および走査側の駆動回路では、図
6(B)に示すように、N型のTFT10とP型のTF
T20とによって相補型TFT回路が構成されている。
このような相補型TFT回路は、1段あるいは2段以上
でシフトレジスタなどを構成する。As shown in FIG. 6B, an N-type TFT 10 and a P-type TF
A complementary TFT circuit is constituted by T20.
Such a complementary TFT circuit constitutes a shift register or the like with one stage or two or more stages.
【0004】このような駆動回路用のTFT10、20
は、画素スイッチング用のTFT30と同様、図7
(A)、(B)に示すように、第1のソース・ドレイン
領域2A、チャネル形成領域3A、および第2のソース
・ドレイン領域4Aを構成する島状のシリコン膜5Aな
どの表面にゲート絶縁膜6Aが形成され、このゲート絶
縁膜6Aの表面に形成されたゲート電極7Aがゲート絶
縁膜6Aを介してチャネル形成領域3Aに対峙してい
る。The TFTs 10 and 20 for such a driving circuit
7 is similar to the pixel switching TFT 30 shown in FIG.
As shown in (A) and (B), gate insulation is provided on the surface of the island-shaped silicon film 5A constituting the first source / drain region 2A, the channel formation region 3A, and the second source / drain region 4A. A film 6A is formed, and a gate electrode 7A formed on the surface of the gate insulating film 6A faces the channel forming region 3A via the gate insulating film 6A.
【0005】このような構造を有するTFT1Aを製造
する際には、基板8A上に形成した多結晶のシリコン膜
5A(半導体膜)を用いる。すなわち、駆動回路の動作
速度を高めるには、TFTの動作速度が高いことが必要
であることから、高温プロセスを用いて移動度が高い多
結晶シリコン膜を形成し、この多結晶シリコン膜からT
FTを形成する。従って、従来は、基板8Aとして、高
温プロセスに耐えうる高価な石英ガラスを用いる必要が
あり、歪点が低い安価なガラス基板を用いることができ
ないという問題点がある。When manufacturing the TFT 1A having such a structure, a polycrystalline silicon film 5A (semiconductor film) formed on a substrate 8A is used. That is, in order to increase the operation speed of the drive circuit, it is necessary that the operation speed of the TFT be high. Therefore, a polycrystalline silicon film having high mobility is formed by using a high-temperature process,
Form FT. Therefore, conventionally, it is necessary to use expensive quartz glass that can withstand a high-temperature process as the substrate 8A, and there is a problem that an inexpensive glass substrate having a low strain point cannot be used.
【0006】そこで、歪点が低い安価なガラス基板上に
も移動度が高い多結晶シリコン膜を形成できるように、
基板上にアモルファスシリコン膜を形成した後、このア
モルファスシリコン膜にレーザアニールなどの結晶化処
理を施して、アモルファスシリコン膜を溶融固化して結
晶粒を成長させる低温プロセスが検討されている。Therefore, a polycrystalline silicon film having high mobility can be formed on an inexpensive glass substrate having a low strain point.
A low-temperature process of forming an amorphous silicon film on a substrate, subjecting the amorphous silicon film to crystallization treatment such as laser annealing, and melting and solidifying the amorphous silicon film to grow crystal grains has been studied.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな結晶化処理でシリコン膜の結晶粒を成長させると、
シリコン膜は、成膜時の膜堆積方向、すなわち、基板8
Aに対して垂直な方向に柱軸が向く柱状構造の多結晶半
導体膜となり、チャネル長の方向(矢印CHで示す方
向)において、チャネルがグレインバンダリー(チャネ
ル形成領域3Aに縦線Bで示す。)を横切ることにな
る。その結果、シリコン膜の結晶化度を高めても、TF
T1Aのオン電流が十分に向上しないという問題点があ
る。However, when the crystal grains of the silicon film are grown by such a crystallization process,
The silicon film is deposited in the film deposition direction during film formation,
The polycrystalline semiconductor film has a columnar structure in which the column axis is oriented in a direction perpendicular to A. In the channel length direction (the direction indicated by the arrow CH), the channel is a grain boundary (shown by a vertical line B in the channel forming region 3A). .). As a result, even if the crystallinity of the silicon film is increased, TF
There is a problem that the ON current of T1A is not sufficiently improved.
【0008】以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、
アモルファス半導体膜から形成した多結晶半導体膜の結
晶構造を考慮してチャネルを形成することにより、オン
電流を向上することのできるTFTおよびその製造方法
を提供することにある。[0008] In view of the above problems, an object of the present invention is to provide:
An object of the present invention is to provide a TFT capable of improving on-state current by forming a channel in consideration of a crystal structure of a polycrystalline semiconductor film formed from an amorphous semiconductor film, and a method for manufacturing the same.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、基板上にソース・ドレイン領域の一方
となる第1領域と他方となる第2領域との間にチャネル
を形成するチャネル形成領域、および該チャネル形成領
域に対してゲート絶縁膜を介して対峙するゲート電極を
有する薄膜トランジスタを縦型構造とすることを特徴と
する。すなわち、前記チャネル形成領域は、アモルファ
ス半導体膜に対する結晶化処理により形成されて前記基
板の面外方向に柱軸を向ける柱状構造の多結晶半導体膜
から構成され、前記ゲート電極は、前記チャネル形成領
域を構成する多結晶半導体膜の柱軸に略平行な側端面に
対して前記ゲート絶縁膜を介して対峙していることを特
徴とする(請求項1)。According to the present invention, a channel is formed on a substrate between a first region serving as one of source / drain regions and a second region serving as the other. A thin film transistor including a channel formation region and a gate electrode opposed to the channel formation region with a gate insulating film interposed therebetween has a vertical structure. That is, the channel formation region is formed of a polycrystalline semiconductor film having a columnar structure formed by a crystallization process on an amorphous semiconductor film and directing a column axis in an out-of-plane direction of the substrate, and the gate electrode is formed in the channel formation region. A side end surface of the polycrystalline semiconductor film constituting the semiconductor device, which is substantially parallel to the column axis, is opposed via the gate insulating film.
【0010】本発明では、レーザアニール、電子ビーム
アニール、ランプアニール、固相成長法などの結晶化処
理によって、アモルファス半導体膜を溶融固化して結晶
粒を成長させた多結晶半導体膜によってチャネル形成領
域を形成する。従って、チャネル形成領域では、半導体
膜の成膜時の膜堆積方向、すなわち、基板の面外方向に
柱軸が向く柱状構造の多結晶半導体膜となっている。そ
れでも、本発明では、多結晶半導体膜の柱軸に平行な側
端面に対してゲート電極が対峙しているので、柱軸に平
行な方向がチャネル長の方向となる。それ故、チャネル
長の方向において、チャネルがグレインバンダリーを横
切ることがないので、キャリヤの移動度が高い。よっ
て、低温プロセスで製造したTFTにおいて、オン電流
の向上を図ることができる。According to the present invention, a channel forming region is formed by a polycrystalline semiconductor film in which an amorphous semiconductor film is melt-solidified and crystal grains are grown by crystallization treatment such as laser annealing, electron beam annealing, lamp annealing, and solid phase growth. To form Therefore, in the channel formation region, a polycrystalline semiconductor film having a columnar structure in which the column axis is oriented in the film deposition direction at the time of forming the semiconductor film, that is, in the out-of-plane direction of the substrate. Nevertheless, in the present invention, the direction parallel to the column axis is the channel length direction because the gate electrode faces the side end surface of the polycrystalline semiconductor film parallel to the column axis. Therefore, the mobility of the carrier is high because the channel does not cross the grain boundary in the direction of the channel length. Therefore, in a TFT manufactured by a low-temperature process, on-current can be improved.
【0011】このような構成の縦型薄膜トランジスタの
製造方法では、たとえば、前記チャネル形成領域を形成
するためのアモルファス半導体膜に結晶化処理を行って
前記基板の面外方向に柱軸を向ける柱状構造の多結晶半
導体膜を形成した後、該多結晶半導体膜をパターニング
して柱軸に略平行な側端面を露出させ、しかる後に、前
記ゲート絶縁膜および前記ゲート電極を順次形成する
(請求項5)。In the method of manufacturing a vertical thin film transistor having such a configuration, for example, a columnar structure in which an amorphous semiconductor film for forming the channel formation region is subjected to crystallization treatment so that a column axis is oriented in an out-of-plane direction of the substrate. After the polycrystalline semiconductor film is formed, the polycrystalline semiconductor film is patterned to expose a side end surface substantially parallel to a column axis, and thereafter, the gate insulating film and the gate electrode are sequentially formed (claim 5). ).
【0012】本発明において、前記第1領域および前記
第2領域は、たとえば、前記チャネル形成領域を構成す
る多結晶半導体膜の下層側および上層側にそれぞれ形成
された下層側半導体膜および上層側半導体膜から構成さ
れている(請求項2)。この場合に、前記チャネル形成
領域を構成する多結晶半導体膜と前記上層側半導体膜と
は、同一のパターニング形状を有していることが好まし
い(請求項3)。このような構成の縦型薄膜トランジス
タを製造する際には、前記チャネル形成領域および前記
上層側半導体膜を形成するための各半導体膜をこの順に
形成した後、該2つの半導体膜を一括してパターニング
して、製造工程数を減らすことが好ましい(請求項
6)。In the present invention, the first region and the second region may be, for example, a lower semiconductor film and an upper semiconductor formed respectively on a lower layer and an upper layer of a polycrystalline semiconductor film constituting the channel forming region. It is composed of a film (claim 2). In this case, it is preferable that the polycrystalline semiconductor film constituting the channel forming region and the upper semiconductor film have the same patterning shape (claim 3). When manufacturing a vertical thin film transistor having such a configuration, after forming the semiconductor film for forming the channel formation region and the upper semiconductor film in this order, the two semiconductor films are collectively patterned. Thus, it is preferable to reduce the number of manufacturing steps (claim 6).
【0013】本発明において、前記チャネル形成領域を
構成する多結晶半導体膜が、チャネルを形成する側端面
が前記下層側半導体膜の形成領域上に位置している場合
には、当該多結晶半導体膜の側端面と前記下層側半導体
膜との間には、これらの膜間にわずかに割り込む絶縁膜
を有していることが好ましい(請求項4)。すなわち、
前記下層側半導体膜および前記絶縁膜をこの順に形成し
た後、前記基板の全面に前記チャネル形成領域を形成す
る前記多結晶半導体膜を形成し、しかる後に、前記絶縁
膜をエッチングストッパとして当該多結晶半導体膜をパ
ターニングすることが好ましい(請求項7)。In the present invention, when the polycrystalline semiconductor film forming the channel forming region has a channel forming side end surface located on the lower layer side semiconductor film forming region, the polycrystalline semiconductor film is formed. It is preferable to have an insulating film slightly interrupted between these films between the side end surface of the semiconductor device and the lower semiconductor film (claim 4). That is,
After forming the lower semiconductor film and the insulating film in this order, the polycrystalline semiconductor film for forming the channel forming region is formed on the entire surface of the substrate, and thereafter, the polycrystalline semiconductor film is formed using the insulating film as an etching stopper. It is preferable to pattern the semiconductor film (claim 7).
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】図面を参照して、本発明の実施の
形態を説明する。なお、各実施の形態として、図6
(B)を参照して説明した液晶表示装置の駆動用TFT
を例に説明するが、本発明に係るTFTは、EL素子駆
動用やセンサ駆動用などといった各種分野に用いること
ができるものである。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each embodiment, FIG.
TFT for driving liquid crystal display device described with reference to FIG.
As an example, the TFT according to the present invention can be used in various fields such as EL element driving and sensor driving.
【0015】[実施形態1]図1(A)、(B)はそれ
ぞれ、本発明を適用したTFTの断面図、および平面図
である。Embodiment 1 FIGS. 1A and 1B are a sectional view and a plan view of a TFT to which the present invention is applied, respectively.
【0016】図1(A)、(B)において、本形態に係
るTFT1は、液晶パネルの基体としてのガラス板から
なる基板8上に低温プロセスにより形成された駆動回路
用のTFTである。このTFT1は、第1のソース・ド
レイン領域2と第2のソース・ドレイン領域4との間に
チャネルを形成するチャネル形成領域3、および該チャ
ネル形成領域3に対してゲート絶縁膜6を介して対峙す
るゲート電極7を有する点では、従来からあるTFT1
と同様である。1A and 1B, a TFT 1 according to the present embodiment is a TFT for a driving circuit formed by a low-temperature process on a substrate 8 made of a glass plate as a base of a liquid crystal panel. The TFT 1 has a channel forming region 3 forming a channel between the first source / drain region 2 and the second source / drain region 4, and a gate insulating film 6 with respect to the channel forming region 3. The point that it has the gate electrode 7 facing the conventional TFT 1
Is the same as
【0017】但し、本形態では、第1のソース・ドレイ
ン領域2、チャネル形成領域3、および第2のソース・
ドレイン領域4はそれぞれ、基板8の表面に形成された
ドープトシリコン膜などの下層側半導体膜201、この
下層側半導体膜201の表面に積層された多結晶シリコ
ン膜などの多結晶半導体膜301、およびこの多結晶半
導体膜301の表面に積層されたドープトシリコン膜な
どの上層側半導体膜401から構成されている。チャネ
ル形成領域3を構成する多結晶半導体膜301は、上層
側半導体膜401と同様、下層側半導体膜201の上に
それぞれの側端面302、402が位置している。ここ
で、チャネル形成領域3を構成する多結晶半導体膜30
1の側端面302と下層側半導体膜201との間には、
これらの膜間にわずかに割り込むエッチングストッパ用
の絶縁膜9が形成されている。However, in this embodiment, the first source / drain region 2, the channel formation region 3, and the second source / drain region 2
The drain region 4 includes a lower semiconductor film 201 such as a doped silicon film formed on the surface of the substrate 8, a polycrystalline semiconductor film 301 such as a polycrystalline silicon film laminated on the surface of the lower semiconductor film 201, And an upper semiconductor film 401 such as a doped silicon film laminated on the surface of the polycrystalline semiconductor film 301. In the polycrystalline semiconductor film 301 constituting the channel formation region 3, the side end surfaces 302 and 402 are located on the lower semiconductor film 201, similarly to the upper semiconductor film 401. Here, the polycrystalline semiconductor film 30 forming the channel formation region 3
1 between the side end surface 302 and the lower semiconductor film 201.
An insulating film 9 for an etching stopper which is slightly interrupted between these films is formed.
【0018】第2のソース・ドレイン領域4としての上
層側半導体401の表面にはシリコン酸化膜などからな
るゲート絶縁膜6が形成され、このゲート絶縁膜6は、
チャネル形成領域3を構成する多結晶半導体膜301の
側端面302を覆っている。本形態では、ゲート絶縁膜
6の表面に形成されたゲート電極7は、このゲート絶縁
膜6を介してチャネル形成領域3を構成する多結晶半導
体膜301の側端面302に対峙している。A gate insulating film 6 made of a silicon oxide film or the like is formed on the surface of the upper semiconductor 401 serving as the second source / drain region 4, and this gate insulating film 6
The side end surface 302 of the polycrystalline semiconductor film 301 constituting the channel formation region 3 is covered. In this embodiment, the gate electrode 7 formed on the surface of the gate insulating film 6 faces the side end surface 302 of the polycrystalline semiconductor film 301 forming the channel formation region 3 via the gate insulating film 6.
【0019】ゲート電極7の表面側にはシリコン酸化膜
などからなる層間絶縁膜11が形成され、この層間絶縁
膜11のコンタクトホール111、112を介して第1
のソース・ドレイン領域2および第2のソース・ドレイ
ン領域4に対して、第1のソース・ドレイン電極12お
よび第2のソース・ドレイン電極13がそれぞれ電気的
に接続している。An interlayer insulating film 11 made of a silicon oxide film or the like is formed on the surface side of the gate electrode 7, and the first insulating film 11 is formed through contact holes 111 and 112 of the interlayer insulating film 11.
The first source / drain electrode 12 and the second source / drain electrode 13 are electrically connected to the source / drain region 2 and the second source / drain region 4, respectively.
【0020】このように構成した縦型のTFT1を製造
するにあたって、高温プロセスを用いると、基板8とし
て、高温プロセスに耐えうる高価な石英ガラスを用いる
必要があることから、本形態では、安価なガラス基板を
用いることができるように低温プロセスが採用されてい
る。従って、本形態のTFT1において、チャネル形成
領域3は、後述するように、基板8上にアモルファス半
導体膜を形成した後、このアモルファス半導体膜にレー
ザアニール、電子ビームアニール、ランプアニール、固
相成長法などの結晶化処理を施して得た多結晶半導体膜
301で形成されている。この多結晶半導体膜301
は、アモルファス半導体膜が溶融固化して結晶粒が成長
する過程で、成膜時の膜堆積方向、すなわち、基板8の
面外方向に柱軸(矢印Aで示す。)が向く柱状構造を有
することになる。この柱状構造において、柱軸Aが基板
8に対して垂直であることを表すために、図1(A)に
は、チャネル形成領域3(多結晶半導体膜301)にグ
レインバンダリーを縦線Bで表してある。When a high-temperature process is used to manufacture the vertical TFT 1 configured as described above, it is necessary to use expensive quartz glass that can withstand the high-temperature process as the substrate 8. A low temperature process is employed so that a glass substrate can be used. Therefore, in the TFT 1 of the present embodiment, the channel forming region 3 is formed by forming an amorphous semiconductor film on the substrate 8 and then performing laser annealing, electron beam annealing, lamp annealing, and solid phase growth on the amorphous semiconductor film as described later. It is formed of a polycrystalline semiconductor film 301 obtained by performing a crystallization process such as the above. This polycrystalline semiconductor film 301
Has a columnar structure in which a column axis (indicated by an arrow A) is oriented in a film deposition direction during film formation, that is, in an out-of-plane direction of the substrate 8 in a process of melting and solidifying an amorphous semiconductor film to grow crystal grains. Will be. In this columnar structure, in order to indicate that the column axis A is perpendicular to the substrate 8, in FIG. 1A, a grain boundary is formed in the channel forming region 3 (polycrystalline semiconductor film 301) by a vertical line B. It is represented by
【0021】このような結晶構造に合わせて、本形態で
は、チャネル形成領域3を構成する多結晶半導体膜30
1の側端面302は基板8に垂直であり、この側端面3
02に対してゲート電極7がゲート絶縁膜6を介して対
峙している。従って、ゲート電極7にゲート電位を印加
すると、チャネル形成領域3を構成する多結晶半導体膜
301の側端面302にチャネルが形成されることにな
り、このときのチャネル長の方向(矢印CHで示す方
向)は、多結晶半導体膜301の柱軸Aに平行である。
それ故、チャネル長CHの方向において、チャネルがグ
レインバンダリーBを横切ることがないので、キャリア
の移動度が高い。よって、低温プロセスで製造したTF
T1において、オン電流の向上を図ることができる。In this embodiment, in accordance with such a crystal structure, the polycrystalline semiconductor film 30 forming the channel formation region 3 is formed.
1 is perpendicular to the substrate 8,
The gate electrode 7 faces the gate electrode 02 via the gate insulating film 6. Therefore, when a gate potential is applied to the gate electrode 7, a channel is formed on the side end surface 302 of the polycrystalline semiconductor film 301 constituting the channel formation region 3, and the direction of the channel length at this time (indicated by an arrow CH) Direction) is parallel to the column axis A of the polycrystalline semiconductor film 301.
Therefore, in the direction of the channel length CH, the channel does not cross the grain boundary B, so that the carrier mobility is high. Therefore, TF manufactured by low temperature process
At T1, the on-current can be improved.
【0022】このような構成のTFT1の製造方法を、
図2および図3を参照して説明する。図2および図3
は、本形態のTFT1の製造方法を示す工程断面図であ
る。The method of manufacturing the TFT 1 having such a structure is described below.
This will be described with reference to FIGS. 2 and 3
Is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the TFT 1 of this embodiment.
【0023】まず、図2(A)に示すように、基板8の
全面に、リンあるいはボロンなどの不純物を約1018c
m-3〜約1020cm-3程度含有するドープトシリコン膜
などの半導体膜を厚さ数100オングストローム〜数μ
m形成した後、それを島状にパターニングして第1のソ
ース・ドレイン領域2(下層側半導体膜201)を形成
する。このドープト半導体膜は、多結晶半導体膜として
形成される場合の他、アモルファス半導体膜を結晶化し
たものを用いる場合もある。First, as shown in FIG. 2A, an impurity such as phosphorus or boron is doped on the entire surface of the substrate 8 for about 10 18 c.
m -3 ~ about 10 20 cm -3 approximately containing doped silicon film of several to a thickness of several 100 Å semiconductor film such that μ
After the formation of m, it is patterned into an island shape to form the first source / drain region 2 (the lower semiconductor film 201). The doped semiconductor film may be formed as a polycrystalline semiconductor film or may be obtained by crystallizing an amorphous semiconductor film.
【0024】次に、図2(B)に示すように、基板8の
全面にシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などの絶縁膜を
スパッタ法、CVD法、蒸着法などにより形成した後、
絶縁膜をパターニングして、第1のソース・ドレイン領
域2(下側半導体膜201)に部分的に重なるエッチン
グストッパ用の絶縁膜9を残す。Next, as shown in FIG. 2B, an insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed on the entire surface of the substrate 8 by a sputtering method, a CVD method, a vapor deposition method or the like.
The insulating film is patterned to leave an insulating film 9 for an etching stopper that partially overlaps the first source / drain region 2 (lower semiconductor film 201).
【0025】次に、図2(C)に示すように、厚さが約
500オングストローム〜数μmのアモルファスシリコ
ン膜などのアモルファス半導体膜300を形成する。ア
モルファス半導体膜300としてアモルファスシリコン
膜を用いるならば、プラズマCVD法、LPCVD法、
蒸着法、スパッタ法などの方法がある。プラズマCVD
法であれば、350℃以下の温度で成膜できる。LPC
VD法ならば、原料ガスにより堆積温度が異なり、ジシ
ラン(Si2 H6 )ガスを用いれば約450℃以下の温
度、シラン(SiH4 )ガスを用いれば約560℃以下
の温度で成膜可能である。また、蒸着法、スパッタ法で
あれば約250℃以下の温度で成膜可能である。ここ
で、アモルファス半導体膜300としてリンやボロンを
低濃度で添加しておくことにより、チャネルドープを行
い、TFT1のしきい値電圧を調整することもある。Next, as shown in FIG. 2C, an amorphous semiconductor film 300 such as an amorphous silicon film having a thickness of about 500 Å to several μm is formed. If an amorphous silicon film is used as the amorphous semiconductor film 300, a plasma CVD method, an LPCVD method,
There are methods such as a vapor deposition method and a sputtering method. Plasma CVD
In the case of the method, a film can be formed at a temperature of 350 ° C. or less. LPC
In the case of the VD method, the deposition temperature differs depending on the source gas, and a film can be formed at a temperature of about 450 ° C. or less when disilane (Si 2 H 6 ) gas is used and at a temperature of about 560 ° C. or less when silane (SiH 4 ) gas is used. It is. In the case of a vapor deposition method or a sputtering method, a film can be formed at a temperature of about 250 ° C. or less. Here, by adding phosphorus or boron at a low concentration as the amorphous semiconductor film 300, channel doping may be performed to adjust the threshold voltage of the TFT1.
【0026】次に、アモルファス半導体膜300に対し
て、レーザアニール、電子ビームアニール、ランプアニ
ール、または固相成長法などの結晶化処理を行い、アモ
ルファス半導体膜300を多結晶半導体膜とする。レー
ザアニール法では、たとえば、エキシマレーザのビーム
長が400mmのラインビームを用い、その出力強度は
たとえば200mJ/cm2 である。ラインビームにつ
いてはその幅方向におけるレーザ強度のピーク値の90
%に相当する部分が各領域毎に重なるようにラインビー
ムを走査していく。この結晶化処理では、アモルファス
半導体膜300が溶融固化して結晶粒が成長し、多結晶
半導体膜となる。この多結晶半導体膜では、基板8に対
して垂直な方向に柱軸Aを向ける柱状の結晶構造(柱状
構造)を有する。Next, the amorphous semiconductor film 300 is subjected to crystallization treatment such as laser annealing, electron beam annealing, lamp annealing, or solid-phase growth, so that the amorphous semiconductor film 300 becomes a polycrystalline semiconductor film. In the laser annealing method, for example, a line beam having an excimer laser beam length of 400 mm is used, and its output intensity is, for example, 200 mJ / cm 2 . For the line beam, the peak value of the laser intensity in the width direction is 90%.
The line beam is scanned so that a portion corresponding to% overlaps each region. In this crystallization process, the amorphous semiconductor film 300 is melted and solidified, and crystal grains grow to form a polycrystalline semiconductor film. This polycrystalline semiconductor film has a columnar crystal structure (columnar structure) in which the column axis A is oriented in a direction perpendicular to the substrate 8.
【0027】次に、図2(D)に示すように、多結晶半
導体膜をパターニングして、チャネル形成領域3を構成
する多結晶半導体膜301とする。ここで、多結晶半導
体膜301の側端面302が第1のソース・ドレイン領
域2(下層側半導体膜201)の表面に形成されている
エッチングストッパ用の絶縁膜9の上に位置するように
パターニングする。このエッチングストッパ用の絶縁膜
9は、多結晶半導体膜301をパターニング形成すると
きに第1のソース・ドレイン領域2を構成する下層側半
導体膜201がオーバーエッチングされることを防止す
る。このようにして多結晶半導体膜301をパターニン
グ形成すると、エッチングストッパ用の絶縁膜9の端部
は、多結晶半導体膜301の側端面302と下層側半導
体膜201との間にわずかに割り込んだ状態となる。Next, as shown in FIG. 2D, the polycrystalline semiconductor film is patterned to form a polycrystalline semiconductor film 301 constituting the channel formation region 3. Here, patterning is performed so that the side end face 302 of the polycrystalline semiconductor film 301 is located on the etching stopper insulating film 9 formed on the surface of the first source / drain region 2 (the lower semiconductor film 201). I do. The insulating film 9 for an etching stopper prevents the lower semiconductor film 201 constituting the first source / drain region 2 from being over-etched when the polycrystalline semiconductor film 301 is formed by patterning. When the polycrystalline semiconductor film 301 is formed by patterning in this manner, the end of the insulating film 9 for the etching stopper is slightly interrupted between the side end surface 302 of the polycrystalline semiconductor film 301 and the lower semiconductor film 201. Becomes
【0028】次に、基板8の全面に、リンあるいはボロ
ンなどの不純物を約1018cm-3程度含有するドープト
半導体膜を形成した後、それを島状にパターニングし
て、図2(E)に示すように、第2のソース・ドレイン
領域4(上層側半導体膜401)を形成する。このドー
プト半導体膜も、多結晶半導体膜として形成される場合
の他、アモルファス半導体膜を結晶化したものを用いる
場合もある。Next, a doped semiconductor film containing about 10 18 cm -3 of an impurity such as phosphorus or boron is formed on the entire surface of the substrate 8, and is patterned into an island shape. As shown in (2), a second source / drain region 4 (upper semiconductor film 401) is formed. The doped semiconductor film may be formed as a polycrystalline semiconductor film or may be obtained by crystallizing an amorphous semiconductor film.
【0029】次に、図3(A)に示すように、基板8の
全面に、TEOS(テトラエトキシシラン)や酸素ガス
などを原料ガスとしてプラズマCVD法やCVD法、あ
るいはスパッタ法などにより厚さが約600〜1500
オングストロームのシリコン酸化膜などからなるゲート
絶縁膜6を形成する。Next, as shown in FIG. 3A, the entire surface of the substrate 8 is formed by a plasma CVD method, a CVD method, or a sputtering method using TEOS (tetraethoxysilane), oxygen gas or the like as a source gas. Is about 600-1500
A gate insulating film 6 made of an Angstrom silicon oxide film or the like is formed.
【0030】次に、基板8の全面に、ドープト半導体
膜、金属膜(タンタル、クロム、アルミニウムなど)、
シリサイド膜(タングステンシリサイド、モリブデンシ
リサイドなど)などの導電膜を形成した後、図3(B)
に示すようにパターニングして、多結晶半導体膜301
の側端面302にゲート絶縁膜6を介して対峙するゲー
ト電極7を形成する。Next, a doped semiconductor film, a metal film (tantalum, chromium, aluminum, etc.),
After forming a conductive film such as a silicide film (such as tungsten silicide or molybdenum silicide), FIG.
Is patterned as shown in FIG.
A gate electrode 7 is formed on the side end surface 302 of the semiconductor device via the gate insulating film 6.
【0031】次に、基板8の全面に層間絶縁膜11を形
成した後、図1(A)に示すように、第1のソース・ド
レイン領域2および第2のソース・ドレイン領域3に対
応する位置にコンタクトホール111、112を形成す
る。Next, after an interlayer insulating film 11 is formed on the entire surface of the substrate 8, as shown in FIG. 1A, it corresponds to the first source / drain region 2 and the second source / drain region 3. Contact holes 111 and 112 are formed at positions.
【0032】そして、基板8の全面にドープト半導体
膜、金属膜(タンタル、クロム、アルミニウムなど)、
シリサイド膜(タングステンシリサイド、モリブデンシ
リサイドなど)などの導電膜を形成した後、パターニン
グして、第1のソース・ドレイン電極12および第2の
ソース・ドレイン電極13を形成する。Then, a doped semiconductor film, a metal film (tantalum, chromium, aluminum, etc.)
After a conductive film such as a silicide film (such as tungsten silicide or molybdenum silicide) is formed, the first source / drain electrode 12 and the second source / drain electrode 13 are formed by patterning.
【0033】このようなTFT1の製造方法によれば、
あくまで低温プロセスでTFT1を製造できるので、基
板8としては安価なガラス基板を用いることができる。
また、チャネル形成領域3を構成する多結晶半導体膜3
01を島状にパターニングするときには、側端面302
に相当する位置の下層にエッチングストッパ用の絶縁膜
9が予め形成されているので、第1のソース・ドレイン
領域2を構成する下層側半導体膜201がオーバーエッ
チングされることがない。According to such a manufacturing method of the TFT 1,
Since the TFT 1 can be manufactured by a low-temperature process, an inexpensive glass substrate can be used as the substrate 8.
Further, the polycrystalline semiconductor film 3 forming the channel formation region 3
01 is patterned into an island shape,
Since the insulating film 9 for an etching stopper is formed in advance in a layer below the position corresponding to the above, the lower semiconductor film 201 constituting the first source / drain region 2 is not over-etched.
【0034】[実施形態2]図4(A)、(B)はそれ
ぞれ、本発明を適用したTFTの断面図、および平面図
である。なお、本形態のTFTおよびその製造方法は、
基本的な構成が実施形態1と同様なので、共通する部分
には同一の符号を付して図面に表し、それらの説明を省
略する。Embodiment 2 FIGS. 4A and 4B are a sectional view and a plan view of a TFT to which the present invention is applied, respectively. Note that the TFT of this embodiment and a method of manufacturing the same are
Since the basic configuration is the same as that of the first embodiment, common portions are denoted by the same reference numerals and are shown in the drawings, and description thereof is omitted.
【0035】図4(A)、(B)において、本形態に係
るTFT1も、実施形態1と同様、、第1のソース・ド
レイン領域2、チャネル形成領域3、および第2のソー
ス・ドレイン領域4はそれぞれ、基板8の表面に形成さ
れたドープトシリコン膜などの下層側半導体膜201、
この下層側半導体膜201の表面に積層された多結晶シ
リコン膜などの多結晶半導体膜301、およびこの多結
晶半導体膜301の表面に積層されたドープトシリコン
膜などの上層側半導体膜401から構成されている。4A and 4B, the TFT 1 according to the present embodiment also has a first source / drain region 2, a channel formation region 3, and a second source / drain region similarly to the first embodiment. 4 is a lower semiconductor film 201 such as a doped silicon film formed on the surface of the substrate 8;
A polycrystalline semiconductor film 301 such as a polycrystalline silicon film laminated on the surface of the lower semiconductor film 201 and an upper semiconductor film 401 such as a doped silicon film laminated on the surface of the polycrystalline semiconductor film 301 Have been.
【0036】このように構成した縦型のTFT1を製造
するにあたっても、チャネル形成領域3は、アモルファ
ス半導体膜にレーザアニール、電子ビームアニール、ラ
ンプアニール、固相成長法などの結晶化処理を施して得
た多結晶半導体膜301で形成されている。この多結晶
半導体膜301は、アモルファス半導体膜が溶融固化し
て結晶粒が成長する過程で、成膜時の膜堆積方向、すな
わち、基板8の面外方向に柱軸(矢印Aで示す。)が向
く柱状構造を有することになる。この柱状構造におい
て、柱軸Aが基板8に対して垂直であることを表すため
に、図1(A)には、チャネル形成領域3(多結晶半導
体膜301)にグレインバンダリーを縦線Bで表してあ
る。In manufacturing the vertical TFT 1 configured as described above, the channel forming region 3 is formed by subjecting the amorphous semiconductor film to crystallization treatment such as laser annealing, electron beam annealing, lamp annealing, and solid phase growth. It is formed of the obtained polycrystalline semiconductor film 301. The column axis (indicated by an arrow A) of the polycrystalline semiconductor film 301 in the film deposition direction at the time of film formation, that is, in the out-of-plane direction of the substrate 8 during the process of melting and solidifying the amorphous semiconductor film to grow crystal grains. Will have a columnar structure that faces. In this columnar structure, in order to indicate that the column axis A is perpendicular to the substrate 8, in FIG. 1A, a grain boundary is formed in the channel forming region 3 (polycrystalline semiconductor film 301) by a vertical line B. It is represented by
【0037】このような結晶構造に合わせて、本形態で
は、チャネル形成領域3を構成する多結晶半導体膜30
1の側端面302は基板8に垂直であり、この側端面3
02に対してゲート電極7がゲート絶縁膜6を介して対
峙している。従って、チャネル長の方向(矢印CHで示
す方向)は、多結晶半導体膜301の柱軸Aに平行であ
る。それ故、チャネル長CHの方向において、チャネル
がグレインバンダリーBを横切ることがないので、キャ
リアの移動度が高い。よって、低温プロセスで製造した
TFT1において、オン電流の向上を図ることができ
る。In this embodiment, in accordance with such a crystal structure, the polycrystalline semiconductor film 30 forming the channel formation region 3 is formed.
1 is perpendicular to the substrate 8,
The gate electrode 7 faces the gate electrode 02 via the gate insulating film 6. Therefore, the direction of the channel length (the direction indicated by the arrow CH) is parallel to the column axis A of the polycrystalline semiconductor film 301. Therefore, in the direction of the channel length CH, the channel does not cross the grain boundary B, so that the carrier mobility is high. Therefore, in the TFT 1 manufactured by the low-temperature process, the on-current can be improved.
【0038】このような構成のTFT1の製造方法で
は、以下に説明するように、チャネル形成領域3を構成
する多結晶半導体膜301と、第2のソース・ドレイン
領域4を構成する上層側半導体膜401とを一括してパ
ターニングしたため、同一のパターニング形状を有して
いる。In the method of manufacturing the TFT 1 having such a configuration, as described below, the polycrystalline semiconductor film 301 forming the channel formation region 3 and the upper semiconductor film forming the second source / drain region 4 Since the substrate 401 and the substrate 401 are collectively patterned, they have the same patterning shape.
【0039】本形態のTFT1の製造方法を、図5を参
照して説明する。図5は、本形態のTFT1の製造方法
を示す工程断面図である。A method of manufacturing the TFT 1 according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the TFT 1 of the present embodiment.
【0040】まず、図5(A)に示すように、基板8の
全面に、リンあるいはボロンなどの不純物を約1018c
m-3程度含有するドープトシリコン膜などの半導体膜を
形成した後、それを島状にパターニングして第1のソー
ス・ドレイン領域2(下層側半導体膜201)を形成す
る。First, as shown in FIG. 5A, an impurity such as phosphorus or boron is doped on the entire surface of the substrate 8 for about 10 18 c.
After a semiconductor film such as a doped silicon film containing about m −3 is formed, the semiconductor film is patterned into an island shape to form a first source / drain region 2 (lower semiconductor film 201).
【0041】次に、図5(B)に示すように、基板8の
全面にシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などの絶縁膜を
スパッタ法、CVD法、蒸着法などにより形成した後、
絶縁膜をパターニングして、エッチングストッパ用の絶
縁膜9を残す。Next, as shown in FIG. 5B, an insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed on the entire surface of the substrate 8 by a sputtering method, a CVD method, a vapor deposition method, etc.
The insulating film is patterned to leave an insulating film 9 for an etching stopper.
【0042】次に、図5(C)に示すように、基板8の
温度をたとえば350℃に設定して、基板8の全面にプ
ラズマCVD法、LPCVD法、蒸着法、スパッタ法な
どにより厚さが約500オングストローム〜数μmのア
モルファスシリコン膜などのアモルファス半導体膜30
0を形成する。Next, as shown in FIG. 5C, the temperature of the substrate 8 is set to, for example, 350 ° C., and the entire surface of the substrate 8 is formed by plasma CVD, LPCVD, vapor deposition, sputtering, or the like. Semiconductor film 30 such as an amorphous silicon film having a thickness of about 500 Å to several μm.
0 is formed.
【0043】次に、アモルファス半導体膜300に対し
て、レーザアニール、電子ビームアニール、ランプアニ
ール、または固相成長法などの結晶化処理を行い、アモ
ルファス半導体膜300を多結晶半導体膜300Bとす
る。レーザアニール法では、たとえば、エキシマレーザ
のビーム長が400mmのラインビームを用い、その出
力強度はたとえば200mJ/cm2 である。ラインビ
ームについてはその幅方向におけるレーザ強度のピーク
値の90%に相当する部分が各領域毎に重なるようにラ
インビームを走査していく。この結晶化処理では、アモ
ルファス半導体膜300が溶融固化して結晶粒が成長
し、多結晶半導体膜300Bとなる。この多結晶半導体
膜300Bでは、基板8に対して垂直な方向に柱軸Aを
向ける柱状の結晶構造(柱状構造)を有する。Next, the amorphous semiconductor film 300 is subjected to a crystallization process such as laser annealing, electron beam annealing, lamp annealing, or solid-phase growth, so that the amorphous semiconductor film 300 becomes a polycrystalline semiconductor film 300B. In the laser annealing method, for example, a line beam having an excimer laser beam length of 400 mm is used, and its output intensity is, for example, 200 mJ / cm 2 . The line beam is scanned such that a portion corresponding to 90% of the peak value of the laser intensity in the width direction overlaps in each region. In this crystallization process, the amorphous semiconductor film 300 is melted and solidified, and crystal grains grow to form the polycrystalline semiconductor film 300B. The polycrystalline semiconductor film 300B has a columnar crystal structure (columnar structure) in which the column axis A is oriented in a direction perpendicular to the substrate 8.
【0044】次に、図5(D)に示すように、基板8の
全面に、リンあるいはボロンなどの不純物を約1018c
m-3程度含有するドープト半導体膜400を形成する。
その結果、ドープト半導体膜400は、アモルファス半
導体膜300を結晶化した後の多結晶半導体膜300B
に積層された状態になる。Next, as shown in FIG. 5D, an impurity such as phosphorus or boron is doped on the entire surface of the substrate 8 for about 10 18 c.
A doped semiconductor film 400 containing about m −3 is formed.
As a result, the doped semiconductor film 400 becomes the polycrystalline semiconductor film 300B after the crystallization of the amorphous semiconductor film 300.
In a state of being stacked.
【0045】次に、ドープト半導体膜400の表面にレ
ジストマスクRMを形成する。Next, a resist mask RM is formed on the surface of the doped semiconductor film 400.
【0046】そして、レジストマスクRMを用いて、ド
ープト半導体膜400および多結晶半導体膜300Bを
一括してパターニングし、図5(E)に示すように、チ
ャネル形成領域3を構成する多結晶半導体膜301およ
び第2のソース・ドレイン領域4(上層側半導体膜40
1)を残す。このときも、多結晶半導体膜301の側端
面302が第1のソース・ドレイン領域2(下層側半導
体膜201)の表面に形成されているエッチングストッ
パ用の絶縁膜9の上に位置するようにパターニングす
る。このエッチングストッパ用の絶縁膜9は、第2のソ
ース・ドレイン領域4(上層側半導体膜401)および
多結晶半導体膜301をパターニング形成するときに第
1のソース・ドレイン領域2を構成する下層側半導体膜
201がオーバーエッチングされることを防止する。Then, the doped semiconductor film 400 and the polycrystalline semiconductor film 300B are collectively patterned using the resist mask RM, and the polycrystalline semiconductor film forming the channel formation region 3 is formed as shown in FIG. 301 and the second source / drain region 4 (the upper semiconductor film 40
Leave 1). Also in this case, the side end surface 302 of the polycrystalline semiconductor film 301 is positioned above the etching stopper insulating film 9 formed on the surface of the first source / drain region 2 (the lower semiconductor film 201). Perform patterning. The insulating film 9 for the etching stopper is used for forming the first source / drain region 2 when forming the second source / drain region 4 (upper semiconductor film 401) and the polycrystalline semiconductor film 301 by patterning. The semiconductor film 201 is prevented from being over-etched.
【0047】以降の工程は、実施形態1と同様なので、
その説明を省略するが、本形態によれば、低温プロセス
でTFT1を製造できるので、基板8としては安価なガ
ラス基板を用いることができるなど、実施の形態1と同
様な効果を奏するとともに、チャネル形成領域3を構成
する多結晶半導体膜301と、第2のソース・ドレイン
領域4を構成する上層側半導体膜401とを一括してパ
ターニング形成するので、パターニング工程が実施形態
1よりも1工程分少なくて済むという利点がある。Since the subsequent steps are the same as in the first embodiment,
Although the description is omitted, according to the present embodiment, the TFT 1 can be manufactured by a low-temperature process, so that an inexpensive glass substrate can be used as the substrate 8. Since the polycrystalline semiconductor film 301 that forms the formation region 3 and the upper semiconductor film 401 that forms the second source / drain region 4 are collectively patterned, the patterning process is one process longer than in the first embodiment. It has the advantage of requiring less.
【0048】[その他の実施形態]なお、上記の形態で
は半導体膜として、シリコン膜を用いた例であったが、
ゲルマニウム、シリコン−ゲルマニウムなどの半導体膜
を用いたTFTに本発明を適用してもよい。[Other Embodiments] In the above embodiment, the silicon film is used as the semiconductor film.
The present invention may be applied to a TFT using a semiconductor film such as germanium or silicon-germanium.
【0049】[0049]
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、結晶
化処理によってアモルファス半導体膜から得た多結晶半
導体膜の柱軸に平行な側端面に対してゲート電極が対峙
しているので、柱軸に平行な方向がチャネル長の方向と
なる。それ故、チャネル長の方向において、チャネルが
グレインバンダリーを横切ることがないので、キャリヤ
の移動度が高い。よって、低温プロセスで製造したTF
Tにおいて、オン電流の向上を図ることができる。As described above, according to the present invention, since the gate electrode faces the side end surface parallel to the column axis of the polycrystalline semiconductor film obtained from the amorphous semiconductor film by the crystallization treatment, The direction parallel to the axis is the direction of the channel length. Therefore, the mobility of the carrier is high because the channel does not cross the grain boundary in the direction of the channel length. Therefore, TF manufactured by low temperature process
At T, the ON current can be improved.
【図1】(A)、(B)はそれぞれ、本発明の実施形態
1に係るTFTの断面図および平面図である。FIGS. 1A and 1B are a cross-sectional view and a plan view, respectively, of a TFT according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1に示すTFTの製造方法を示す工程断面図
である。FIG. 2 is a process cross-sectional view showing a method for manufacturing the TFT shown in FIG.
【図3】図1に示すTFTの製造方法において、図2に
示す工程に続いて行う各工程を示す工程断面図である。3 is a process cross-sectional view showing each process performed after the process shown in FIG. 2 in the method of manufacturing the TFT shown in FIG. 1;
【図4】(A)、(B)はそれぞれ、本発明の実施形態
2に係るTFTの断面図および平面図である。FIGS. 4A and 4B are a cross-sectional view and a plan view, respectively, of a TFT according to a second embodiment of the present invention.
【図5】図4に示すTFTの製造方法を示す工程断面図
である。5 is a process sectional view illustrating the method of manufacturing the TFT shown in FIG.
【図6】(A)、(B)はそれぞれ、液晶表示装置のア
クティブマトリクス基板のブロック図、それに構成した
駆動回路の一部を示す回路図である。FIGS. 6A and 6B are a block diagram of an active matrix substrate of a liquid crystal display device and a circuit diagram showing a part of a driving circuit configured therein, respectively;
【図7】(A)、(B)はそれぞれ、従来のTFTの断
面図および平面図である。FIGS. 7A and 7B are a cross-sectional view and a plan view of a conventional TFT, respectively.
1 TFT 2 第1のソース・ドレイン領域 3 チャネル形成領域 4 第2のソース・ドレイン領域 6 ゲート絶縁膜 7 ゲート電極 8 基板 9 エッチングストッパ用の絶縁膜 11 層間絶縁膜 12 第1のソース・ドレイン電極 13 第2のソース・ドレイン電極 201 下層側半導体膜 301 多結晶半導体膜 302 多結晶半導体膜の側端面 401 上層側半導体膜 A 多結晶半導体膜の柱軸 B グレインバンダリー CH チャネル長の方向 REFERENCE SIGNS LIST 1 TFT 2 first source / drain region 3 channel formation region 4 second source / drain region 6 gate insulating film 7 gate electrode 8 substrate 9 insulating film for etching stopper 11 interlayer insulating film 12 first source / drain electrode 13 Second Source / Drain Electrode 201 Lower Semiconductor Film 301 Polycrystalline Semiconductor Film 302 Side End Surface of Polycrystalline Semiconductor Film 401 Upper Semiconductor Film A Column Axis of Polycrystalline Semiconductor Film B Grain Boundary CH Channel Length Direction
Claims (7)
なる第1領域と他方となる第2領域との間にチャネルを
形成するチャネル形成領域、および該チャネル形成領域
に対してゲート絶縁膜を介して対峙するゲート電極を有
する薄膜トランジスタであって、 前記チャネル形成領域は、アモルファス半導体膜に対す
る結晶化処理により形成されて前記基板の面外方向に柱
軸を向ける柱状構造の多結晶半導体膜から構成され、 前記ゲート電極は、前記チャネル形成領域を構成する多
結晶半導体膜の柱軸に略平行な側端面に対して前記ゲー
ト絶縁膜を介して対峙していることを特徴とする縦型薄
膜トランジスタ。1. A channel forming region for forming a channel between a first region serving as one of source / drain regions and a second region serving as the other on a substrate, and a gate insulating film for the channel forming region. A thin film transistor having a gate electrode facing each other, wherein the channel forming region is formed by a polycrystalline semiconductor film having a columnar structure formed by a crystallization process on an amorphous semiconductor film and directing a column axis in an out-of-plane direction of the substrate. A vertical thin film transistor, wherein the gate electrode is opposed to a side end surface of the polycrystalline semiconductor film constituting the channel formation region, which is substantially parallel to a column axis, via the gate insulating film.
前記第2領域は、前記チャネル形成領域を構成する多結
晶半導体膜の下層側および上層側にそれぞれ形成された
下層側半導体膜および上層側半導体膜から構成されてい
ることを特徴とする縦型薄膜トランジスタ。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first region and the second region are a lower semiconductor film and an upper layer formed on a lower layer side and an upper layer side of a polycrystalline semiconductor film forming the channel formation region, respectively. A vertical thin film transistor comprising a semiconductor film.
域を構成する多結晶半導体膜と前記上層側半導体膜と
は、同一のパターニング形状を有していることを特徴と
する縦型薄膜トランジスタ。3. The vertical thin film transistor according to claim 2, wherein the polycrystalline semiconductor film forming the channel forming region and the upper semiconductor film have the same patterning shape.
前記チャネル形成領域を構成する多結晶半導体膜は、チ
ャネルを形成する側端面が前記下層側半導体膜の形成領
域上に位置し、 当該多結晶半導体膜の側端面と前記下層側半導体膜との
間には、これらの膜間にわずかに割り込む絶縁膜を有し
ていることを特徴とする縦型薄膜トランジスタ。4. The method according to claim 1, wherein
In the polycrystalline semiconductor film forming the channel formation region, a side end surface forming a channel is located on a formation region of the lower semiconductor film, and between a side end surface of the polycrystalline semiconductor film and the lower semiconductor film. A thin film transistor having an insulating film slightly interrupted between these films.
ランジスタの製造方法であって、前記チャネル形成領域
を形成するためのアモルファス半導体膜に結晶化処理を
行って前記基板の面外方向に柱軸を向ける柱状構造の多
結晶半導体膜を形成した後、該多結晶半導体膜をパター
ニングして柱軸に略平行な側端面を露出させ、しかる後
に、前記ゲート絶縁膜および前記ゲート電極を順次形成
することを特徴とする縦型薄膜トランジスタの製造方
法。5. The method for manufacturing a vertical thin film transistor according to claim 1, wherein the amorphous semiconductor film for forming the channel formation region is crystallized to form a column in an out-of-plane direction of the substrate. After forming a columnar-structured polycrystalline semiconductor film oriented toward an axis, the polycrystalline semiconductor film is patterned to expose a side end surface substantially parallel to the column axis, and thereafter, the gate insulating film and the gate electrode are sequentially formed. A method for manufacturing a vertical thin film transistor.
タの製造方法であって、前記チャネル形成領域および前
記上層側半導体膜を形成するための各半導体膜をこの順
に形成した後、該2つの半導体膜を一括してパターニン
グすることを特徴とする縦型薄膜トランジスタの製造方
法。6. The method for manufacturing a vertical thin film transistor according to claim 3, wherein the semiconductor films for forming the channel forming region and the upper semiconductor film are formed in this order, and then the two semiconductors are formed. A method for manufacturing a vertical thin film transistor, wherein a film is patterned at once.
タの製造方法であって、前記下層側半導体膜および前記
絶縁膜をこの順に形成した後、前記基板の全面に前記チ
ャネル形成領域を形成する前記多結晶半導体膜を形成
し、しかる後に、前記絶縁膜をエッチングストッパとし
て当該多結晶半導体膜をパターニングすることを特徴と
する縦型薄膜トランジスタの製造方法。7. The method of manufacturing a vertical thin film transistor according to claim 4, wherein the channel forming region is formed on the entire surface of the substrate after the lower semiconductor film and the insulating film are formed in this order. A method for manufacturing a vertical thin film transistor, comprising: forming a polycrystalline semiconductor film; and thereafter, patterning the polycrystalline semiconductor film using the insulating film as an etching stopper.
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